FR3040333B1 - Circuit de gestion thermique d'un vehicule automobile comprenant une boucle de rankine et procede de pilotage associe - Google Patents

Circuit de gestion thermique d'un vehicule automobile comprenant une boucle de rankine et procede de pilotage associe Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de pilotage d'une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine (3) d'un circuit de gestion thermique (1) d'un véhicule automobile, ladite boucle Rankine (3) dans laquelle circule un fluide frigorigène comprenant : - une première pompe (5), - un premier échangeur bi-fluide (7) connecté à une première boucle de circulation (9) dans laquelle circule un premier fluide caloporteur, - une turbine (11) apte à produire une puissance mécanique à partir de l'énergie du fluide frigorigène, - un dispositif échangeur (15, 15') en contact avec l'air extérieur, ledit procédé comprenant : - une étape (101) de détermination de paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique (1), - une étape (102) d'estimation d'une température réduite (Tr) à partir des paramètres prédéfinis déterminés, - une étape (103) de régulation de la vitesse de la première pompe (5) en fonction d'une valeur cible de la température réduite.

Description

La présente invention concerne un circuit de gestion thermique d’un véhicule automobile comprenant une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine. Les boucles Rankine sont utilisées pour récupérer une partie de l’énergie contenue dans la chaleur produite par le moteur du véhicule automobile. Les boucles Rankine comprennent notamment une pompe faisant circuler un fluide frigorigène, un évaporateur pour récupérer la chaleur dégagée par le moteur, une turbine pour convertir l’énergie contenue dans le fluide frigorigène en énergie mécanique et un condenseur pour refroidir le fluide après son passage dans la turbine.
Le rendement d’une boucle Rankine varie donc en fonction des capacités de l’évaporateur et du condenseur à échanger de la chaleur avec le fluide frigorigène circulant dans la boucle Rankine. De plus, en fonction de ces capacités d’échange, le débit du fluide frigorigène doit être adapté pour maximiser l’énergie récupérée par la turbine.
Cependant, les capacités d’échange de l’évaporateur et du condenseur variant au cours du temps, par exemple en fonction du régime moteur ou des conditions extérieures, le débit du fluide frigorigène dans la boucle Rankine doit être adapté en permanence pour s’adapter aux variations des capacités d’échange de l’évaporateur et du condenseur.
Ainsi, afin de maximiser l’énergie récupérée au niveau de la turbine, il convient de trouver un moyen permettant de déterminer le débit du fluide frigorigène dans la boucle Rankine permettant d’optimiser la production énergétique au niveau de la turbine et d’appliquer ce débit à la pompe de la boucle Rankine. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de pilotage d’une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine d’un circuit de gestion thermique d’un véhicule automobile, ladite boucle Rankine dans laquelle circule un fluide frigorigène comprenant : - une première pompe, - un premier échangeur bi-fluide connecté à une première boucle de circulation dans laquelle circule un premier fluide caloporteur, - une turbine apte à produire une puissance mécanique à partir de l’énergie du fluide frigorigène, - un dispositif échangeur en contact avec l’air extérieur, ledit procédé comprenant : - une étape de détermination de paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique, lesdits paramètres prédéfinis comprenant : - la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation, - la température de l’air extérieur au niveau du dispositif échangeur, - une étape de détermination d’une température réduite Tr à partir des paramètres prédéfinis déterminés, - une étape de régulation de la vitesse de la première pompe en fonction d’une valeur cible de la température réduite Tr. L’utilisation d’une température réduite permet d’obtenir une régulation de la vitesse de la première pompe procurant un rendement élevé de la turbine de la boucle Rankine tout en nécessitant la détermination d’un nombre réduit de paramètres de la boucle Rankine.
Selon un autre aspect de la présente invention, les paramètres prédéfinis comprennent également : - la pression au niveau du premier échangeur bi-fluide, - la pression au niveau du dispositif échangeur.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le fluide frigorigène est vaporisé au niveau du premier échangeur bi-fluide et une température de vaporisation est déterminée à partir de la pression mesurée au niveau du premier échangeur bi-fluide.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le fluide frigorigène est condensé au niveau du dispositif échangeur et une température de condensation est déterminée à partir de la pression mesurée au niveau du dispositif échangeur.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif échangeur comprend un deuxième échangeur bi-fluide entre le premier fluide caloporteur et l’air extérieur.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif échangeur comprend une deuxième boucle de circulation d’un deuxième fluide caloporteur, ladite boucle de circulation comprenant : - un deuxième échangeur bi-fluide entre le fluide frigorigène et le deuxième fluide caloporteur et, - un radiateur en contact avec l’air extérieur.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la température réduite Tr est définie par l’équation :
avec : - Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide, - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide, - TWi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation et, - Tair la température de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur bi-fluide.
Selon un autre aspect de la présente invention, la deuxième boucle de circulation comprend un condenseur d’une boucle de climatisation et la température réduite est définie par l’équation :
avec :
- Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide, - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide, - TWi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation et, - Tair la température de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur bi-fluide, - Ccond la chaleur dissipée par la boucle de climatisation, -Pair la capacité du radiateur d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-fluide.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la deuxième boucle de circulation comprend un troisième échangeur bi-fluide reliée à un refroidisseur d’air de suralimentation et dans lequel la température réduite est définie par l’équation :
avec : - Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide, - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide, - TWi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation et, - Tair la température de l’air extérieur au niveau du deuxième échangeur bi-fluide, - Ccac la chaleur dissipée par le troisième échangeur bi-fluide, - Pair la capacité du radiateur d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-fluide.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la valeur cible de la température réduite pour maximiser la production d’énergie mécanique de la turbine est comprise dans l’intervalle entre 0,4 et 0,6.
Selon un autre aspect de la présente invention, la valeur cible de la température réduite est comprise entre 0,48 et 0,52.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la turbine comprend un contrôleur de vitesse apte à contrôler la vitesse de rotation de la turbine, les paramètres déterminés du circuit de gestion thermique comprennent la température du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide et le procédé comprend une étape supplémentaire de contrôle de la vitesse de rotation de la turbine en fonction d’une température déterminée du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide.
La présente invention concerne également un circuit de gestion thermique d’un véhicule automobile comprenant : - une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine dans laquelle circule un fluide frigorigène et comprenant : - une première pompe, - un premier échangeur bi-fluide connecté à une première boucle de circulation dans laquelle circule un premier fluide caloporteur, - une turbine apte à produire une puissance mécanique à partir de l’énergie du fluide frigorigène, - un dispositif échangeur en contact avec l’air extérieur, - des moyens de détermination de certains paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique, lesdits paramètres prédéfinis comprenant : - la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation, - la température de l’air extérieur au niveau du dispositif échangeur, - des moyens de traitement aptes à déterminer une température réduite à partir des paramètres prédéfinis déterminés, - des moyens de commande apte à réguler la vitesse de la première pompe en fonction d’une valeur cible de la température réduite.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif échangeur comprend un deuxième échangeur bi-fluide entre le premier fluide caloporteur et l’air extérieur.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif échangeur comprend une deuxième boucle de circulation d’un deuxième fluide caloporteur, ladite boucle de circulation comprenant : - un deuxième échangeur bi-fluide entre le fluide frigorigène et le deuxième fluide caloporteur et, - un radiateur en contact avec l’air extérieur.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la deuxième boucle de circulation comprend un condenseur d’une boucle de climatisation.
Selon un autre aspect de la présente invention, la deuxième boucle de circulation comprend un troisième échangeur bi-fluide relié à un refroidisseur d’air de suralimentation.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la turbine comprend un contrôleur de vitesse apte à contrôler la vitesse de rotation de la turbine, les moyens de détermination de paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique comprennent un moyen de mesure de la température du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide et les moyens de traitement et de commande sont aptes à contrôler la vitesse de rotation de la turbine en fonction de la température mesurée du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d’exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma d’une première configuration d’un circuit de gestion thermique selon la présente invention ; - la figure 2 représente un schéma d’une deuxième configuration d’un circuit de gestion thermique selon la présente invention ; - la figure 3 représente un schéma d’une troisième configuration d’un circuit de gestion thermique selon la présente invention ; - la figure 4 représente un schéma d’une quatrième configuration d’un circuit de gestion thermique selon la présente invention ; - la figure 5 représente un schéma des étapes du procédé de régulation de la vitesse de rotation de la première pompe.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d’autres réalisations.
Dans la présente description, on entend par « placé en amont ou avant » qu’un élément est placé avant un autre par rapport au sens de circulation du fluide dans le circuit. A contrario, on entend par « placé en aval ou après » qu’un élément est placé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide dans le circuit.
Dans la présente description, le terme « échangeur bi-fluide » décrit un échangeur thermique entre un premier et un deuxième fluide, les fluides pouvant être des liquides ou des gaz.
La figure 1 représente une première configuration d’un circuit de gestion thermique 1 d’un véhicule automobile comprenant une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine 3 dans laquelle circule un fluide frigorigène. La boucle Rankine 3 comprend une première pompe 5 qui fait circuler le fluide frigorigène, par exemple de l’éthanol ou de l’eau glycolée ou un fluide connus de l’homme du métier comme le RI 34a, vers un premier échangeur bi-fluide 7 qui se comporte comme un évaporateur et est alimenté par un premier fluide caloporteur par exemple un liquide de refroidissement du moteur d’une première boucle de circulation 9. La chaleur du premier fluide caloporteur est transmise au fluide frigorigène de la boucle Rankine 3 qui est alors vaporisé en gaz. Le fluide frigorigène sous forme gazeuse est ensuite transmis à une turbine 11 située en aval du premier échangeur bi-fluide 7. Le passage du fluide frigorigène alors sous forme de gaz comprimé à travers la turbine 11 permet de produire de l’énergie mécanique qui peut ensuite être convertie en énergie électrique, par exemple via un alternateur. Cette production d’énergie mécanique s’accompagne d’une diminution de la pression du fluide frigorigène. Le fluide frigorigène passe ensuite par un dispositif échangeur 15, 15' par lequel il échange de l’énergie calorifique avec l’air extérieur 19. Dans le cas de la figure 1, le dispositif échangeur est une deuxième boucle de circulation 15 d’un deuxième fluide caloporteur qui est reliée à la boucle Rankine 3 au niveau d’un deuxième échangeur bi-fluide 13 dit échangeur de refroidissement, situé en aval de la turbine 11, qui se comporte comme un condenseur dans lequel le fluide frigorigène sous forme de gaz est refroidi et condensé.
Pour éviter que la condensation soit seulement partielle, un échangeur de sous-refroidissement peut être ajouté à la boucle Rankine 3 en aval du deuxième échangeur bi-fluide 13 et en amont de la première pompe 5.
La deuxième boucle de circulation 15 comprend une deuxième pompe 21 apte à faire circuler le deuxième fluide caloporteur dans la deuxième boucle de circulation 15 et un radiateur 17 en contact avec l’air extérieur 19.
Le circuit de gestion thermique 1 comprend également des moyens de détermination de certains paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique 1. Ces moyens de détermination comprennent par exemple des moyens de mesure 30 de la température TWi du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide 7, des moyens de mesure 32 de la température de l’air extérieur 19, des moyens de mesure 34 de la pression au niveau du premier échangeur bi-fluide 7 et des moyens de mesure 36 de la pression au niveau du deuxième échangeur bi-fluide 13. En pratique les moyens de mesure 34 et 36 sont disposés respectivement à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 et à la sortie du deuxième échangeur bi-fluide 13. D’autres moyens de détermination par exemple des moyens de mesure 38 de la température à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 peuvent également être installés sur le circuit de gestion thermique 1. La mesure de la température de l’air extérieur 19 peut également être réalisée par un capteur situé à un autre emplacement du véhicule, pas nécessairement proche du dispositif échangeur 15, 15'. Les moyens de mesure de température sont par exemple réalisés par des thermocouples ou autres capteurs de température connus de l’homme du métier. Les pressions sont également mesurées par des capteurs de pression connus de l’homme du métier.
Selon une deuxième configuration présentée sur la figure 2, la deuxième boucle de circulation 15 comprend également un condenseur 23 d’une boucle de climatisation, ledit condenseur 23 étant situé en aval du radiateur 17 et en amont du deuxième échangeur bi-fluide 13. Le circuit de gestion thermique 1 est par ailleurs identique au circuit de gestion thermique de la figure 1.
Selon une troisième configuration représentée sur la figure 3, la deuxième boucle de circulation 15 comprend également un troisième échangeur bi-fluide 25 relié à un refroidisseur d’air de suralimentation, ledit troisième échangeur bi-fluide 25 étant situé en aval du radiateur 17 et en amont du deuxième échangeur bi-fluide 13. Le circuit de gestion thermique 1 est par ailleurs identique au circuit de gestion thermique de la figure 1.
La deuxième et la troisième configuration peuvent également être combinées de sorte que la deuxième boucle de circulation 15 peut comprendre à la fois un condenseur 23 d’une boucle de climatisation et un troisième échangeur bi-fluide 25 relié à un refroidisseur de suralimentation. Dans ce cas, le condenseur 23 et le troisième échangeur bi-fluide 25 sont disposés en parallèle, en aval du radiateur 17 et en amont du deuxième échangeur bi-fluide 13.
Selon une quatrième configuration représentée sur la figure 4, le dispositif échangeur 15, 15' est un deuxième échangeur bi-fluide 15' entre le fluide frigorigène et l’air extérieur 19. Le deuxième échangeur bi-fluide 15', dit échangeur de refroidissement, est situé en aval de la turbine 11, et se comporte comme un condenseur dans lequel le fluide frigorigène sous forme de gaz est refroidi et condensé. Comme pour les configurations précédentes, pour éviter que la condensation soit seulement partielle, un échangeur de sous-refroidissement peut être ajouté à la boucle Rankine 3 en aval du deuxième échangeur bi-fluide 15' et en amont de la première pompe 5. Le circuit de gestion thermique 1 est par ailleurs identique au circuit de gestion thermique 1 de la figure 1.
Pour les différentes configurations présentées précédemment, il a été observé qu’une température réduite Tr peut être définie de sorte que la vitesse de rotation de la première pompe 5 peut être régulée en fonction de cette température réduite Tr pour maximiser la puissance produite au niveau de la turbine 11. Cette variable de contrôle correspond à la température réduite Tr définie par :
avec :
- Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide 7, - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide 13 ou 15', - TWi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation 9 et, - Tair la température de l’air extérieur 19 au niveau du dispositif échangeur 15, 15', - X un facteur correctif dépendant de la configuration du dispositif échangeur 15, 15'.
La température Tb de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide 7 peut être déterminée à partir de la pression mesurée par les moyens de mesure 34. En effet, à partir des diagrammes thermodynamiques du fluide frigorigène, il est possible de déterminer la température de vaporisation du fluide en fonction de la pression mesurée. De la même manière, la température Tk de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide 13 peut être déterminée à partir de la pression mesurée par les moyens de mesure 36.
La valeur du facteur correctif X dépend de la configuration du dispositif échangeur 15, 15'. Dans le cas de la première et de la quatrième configuration décrite précédemment à partir respectivement des figures 1 et 4, ce terme est nul.
Dans le cas de la deuxième configuration décrite sur la figure 2, ce facteur correctif est défini par :
avec : - Ccond la chaleur dissipée par la boucle de climatisation du condenseur 23 et, -Pair la capacité du radiateur (17) d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température (Twi) du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7) et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-
fluide (7).
Dans le cas de la deuxième configuration décrite sur la figure 2, ce facteur correctif est défini par :
avec : - Ccac la chaleur dissipée par le troisième échangeur bi-fluide (25), -Pair la capacité du radiateur (17) d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température (Twi) du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7) et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7).
Dans le cas d’une configuration combinant un condenseur 23 d’une boucle de climatisation et d’un troisième échangeur bi-fluide 25, le facteur correctif devient alors :
Par ailleurs, il a été observé que la valeur cible de la variable de contrôle Tr à atteindre pour maximiser la production énergétique de la turbine 11 est comprise entre 0,4 et 0,6 et plus précisément entre 0,48 et 0,52 dans la majorité des cas, c’est-à-dire pour la majorité des régimes moteur et des gammes de température de l’air extérieur 19 ainsi que pour les différentes vitesses du véhicule. Ces valeurs sont valables pour l’ensemble des configurations décrites précédemment.
Les différentes étapes réalisées pour la mise en œuvre du procédé de la présente invention vont maintenant être décrites à partir de la figure 4.
Le procédé débute par une étape 101 de détermination des paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique 1 comprenant par exemple les mesures de la température TWi du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation 9, par exemple
par le capteur de température 30, de la température Tair de l’air extérieur 19, par exemple par le capteur de température 32, de la pression à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 et de la pression à la sortie du deuxième échangeur bi-fluide 13, par exemple respectivement par les capteurs 34 et 36. Ces mesures sont donc réalisées par les moyens de mesure décrits précédemment et envoyées à des moyens de traitement par exemple des microcontrôleurs ou des microprocesseurs connectés aux moyens de mesure. L’étape 101 est suivie d’une étape 102 de détermination de la température réduite Tr en fonction des paramètres mesurés. Cette étape comprend notamment la détermination des températures Ij, et Tk à partir des mesures de pression. La température réduite Tr est ensuite déterminée, par les moyens de traitement décrits précédemment, à partir de l’équation (1) décrite ci-dessus. L’étape 102 se poursuit par une étape 103 de régulation de la vitesse de rotation Np de la première pompe 5 en fonction de la valeur de la température réduite Tr. Cette étape de régulation comprend la comparaison entre la valeur de la température réduite Tr déterminée et une valeur cible. La valeur cible étant comprise entre 0,4 et 0,6 et notamment entre 0, 48 et 0,52. Ainsi, suivant que la valeur de la température réduite Tr déterminée est inférieure ou supérieure à la valeur cible, la vitesse de rotation Np de la première pompe 5 sera modifiée. La régulation est par exemple assurée par des moyens de commande en communication avec les moyens de traitement. Les moyens de commande comprennent par exemple des microcontrôleurs, des microprocesseurs et/ou des interrupteurs aptes à activer et/ou réguler les équipements du circuit de gestion thermique. Les moyens de traitement et de commande peuvent être regroupés au sein d’un même équipement. Les moyens de commande sont, par exemple, aptes à établir un circuit d’asservissement en boucle fermée dans lequel la vitesse de rotation Np de la première pompe 5 est régulée en fonction de la température réduite Tr.
Cette étape est suivie d’une étape 104 si la valeur déterminée de la température réduite Tr correspond à la valeur cible ou est suffisamment proche de la valeur cible, par exemple est comprise dans un intervalle de plus ou moins 0,05 autour de la valeur cible, sinon le procédé se poursuit à l’étape 101 pour affiner la régulation. L’étape 104 concerne la détermination de la température du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 si cette mesure n’a pas été réalisée lors de la première étape 101. Cette mesure est réalisée par les moyens de mesure 38. L’étape 104 se poursuit par une étape 105 de contrôle de la vitesse de rotation de la turbine 11 en fonction de la température mesurée à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7. La vitesse de rotation de la turbine 11 est par exemple ajustée en comparant la valeur mesurée à un ou plusieurs seuils prédéterminés. Par exemple si la température à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 est supérieure à un seuil déterminé, la vitesse de rotation de la turbine 11 est réduite de manière à réduire la pression à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7 et ainsi réduire la température à la sortie du premier échangeur bi-fluide 7.
Les étapes 104 et 105 sont des étapes facultatives qui ne sont réalisées que lorsque la vitesse de rotation de la turbine 11 peut être contrôlée, par exemple lorsqu’il s’agit d’une turbine électrique avec un contrôleur de vitesse.
Après l’étape 105, le procédé se poursuit à l’étape 101 et les étapes du procédé sont répétées dynamiquement de manière à prendre en compte l’évolution des paramètres mesurés et la variation de la température réduite Tr.
Ainsi, la présente invention permet à partir de mesures de paramètres du circuit de gestion thermique 1 d’obtenir une température réduite Tr permettant de réguler la vitesse de rotation de la première pompe 5 de manière à optimiser la production énergétique au niveau de la turbine 11 quelles que soient les conditions de fonctionnement du circuit de gestion thermique 1. L’énergie récupérée au niveau de la turbine 11 permettant de réduire la consommation globale du véhicule. De plus, le nombre de mesures à réaliser pour appliquer la présente invention est réduit puisque les mesures de quatre paramètres du circuit de gestion thermique 1 suffisent pour mettre en œuvre la présente invention.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de pilotage d’une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine (3) d’un circuit de gestion thermique (1) d’un véhicule automobile, ladite boucle Rankine (3) dans laquelle circule un fluide frigorigène comprenant : - une première pompe (5), - un premier échangeur bi-fluide (7) connecté à une première boucle de circulation (9) dans laquelle circule un premier fluide caloporteur, - une turbine (11) apte à produire une puissance mécanique à partir de l’énergie du fluide frigorigène, - un dispositif échangeur (15, 15') en contact avec l’air extérieur (19), ledit procédé comprenant : - une étape (101) de détermination de paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique (1), lesdits paramètres prédéfinis comprenant : - la température (T^) du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation (9), - la température (Ta,r) de l’air extérieur (19) au niveau du véhicule, - une étape (102) de détermination d’une température réduite (Tr) à partir des paramètres prédéfinis déterminés, - une étape (103) de régulation de la vitesse de la première pompe (5) en fonction d’une valeur cible de la température réduite (Tr), caractérisé en ce que les paramètres prédéfinis comprennent également : - la pression du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide (7), - la pression du fluide frigorigène au niveau du dispositif échangeur (15, 15').
  2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le fluide frigorigène est vaporisé au niveau du premier échangeur bi-fluide (7) et dans lequel une température de vaporisation (Tb) est déterminée à partir de la pression du fluide frigorigène mesurée au niveau du premier échangeur bi-fluide (7).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le fluide frigorigène est condensé au niveau du dispositif échangeur (15, 15') et dans lequel une température de condensation (Tr) est déterminée à partir de la pression du fluide frigorigène mesurée au niveau du dispositif échangeur (15, 15').
  4. 4. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le dispositif échangeur est un deuxième échangeur bi-fluide (15') entre le fluide frigorigène et l’air extérieur (19).
  5. 5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel le dispositif échangeur est une deuxième boucle de circulation (15) d’un deuxième fluide caloporteur, ladite boucle de circulation (15) comprenant : - un deuxième échangeur bi-fluide (13) entre le fluide frigorigène et le deuxième fluide caloporteur et, - un radiateur (17) en contact avec l’air extérieur (19).
  6. 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5 dans lequel la température réduite (Tr) est définie par l’équation :
    avec : - Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide (7), - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide (13), - Twi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation (9) et, - Tair la température de l’air extérieur (19) au niveau du véhicule.
  7. 7. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la deuxième boucle de circulation
    (15) comprend un condenseur (23) d’une boucle de climatisation et dans lequel la température réduite (Tr) est définie par l’équation :
    avec : - Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide (7), - Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide (13), - TWi la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation (9) et, - Tau la température de l’air extérieur (19) au niveau du deuxième échangeur bi-fluide (13), - CCOnd la chaleur dissipée par la boucle de climatisation, - Pair la capacité du radiateur (17) d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température (Twi) du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7) et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7).
  8. 8. Procédé selon la revendication 5 dans lequel la deuxième boucle de circulation (15) comprend un troisième échangeur bi-fluide (25) relié à un refroidisseur d’air de suralimentation et dans lequel la température réduite (Tr) est définie par l’équation :
    avec : - Tb la température déterminée de vaporisation du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide (7),
    Tk la température déterminée de condensation du fluide frigorigène au niveau du deuxième échangeur bi-fluide (13), - Tw; la température du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation (9) et, - Tair la température de l’air extérieur (19) au niveau du véhicule, - Ccac la chaleur dissipée par le troisième échangeur bi-fluide (25), - Pair la capacité du radiateur (17) d’échanger de l’énergie pour une différence d’un degré entre la température (Twi) du premier fluide caloporteur à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7) et la température du fluide frigorigène à l’entrée du premier échangeur bi-fluide (7).
  9. 9. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la turbine (11) comprend un contrôleur de vitesse apte à contrôler la vitesse de rotation de la turbine (11), les paramètres déterminés du circuit de gestion thermique comprennent la température du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide (7) et dans lequel le procédé comprend une étape supplémentaire (105) de contrôle de la vitesse de rotation de la turbine (11) en fonction d’une température déterminée du fluide frigorigène à la sortie du premier échangeur bi-fluide (7).
  10. 10. Circuit de gestion thermique (1) d’un véhicule automobile comprenant : - une boucle à cycle de Rankine dite boucle Rankine (3) dans laquelle circule un fluide frigorigène et comprenant : - une première pompe (5), - un premier échangeur bi-fluide (7) connecté à une première boucle de circulation dans laquelle circule un premier fluide caloporteur, - une turbine (11) apte à produire une puissance mécanique à partir de l’énergie du fluide frigorigène, - un dispositif échangeur (15, 15') en contact avec l’air extérieur (19), - des moyens de détermination de certains paramètres prédéfinis du circuit de gestion thermique (1), lesdits paramètres prédéfinis comprenant : - la température (Twi) du premier fluide caloporteur dans la première boucle de circulation (9), - la température (Tair) de l’air extérieur (19) au niveau du véhicule, - des moyens de traitement aptes à déterminer une température réduite Tr à partir des paramètres prédéfinis déterminés, - des moyens de commande apte à réguler la vitesse de la première pompe (5) en fonction d’une valeur cible de la température réduite (Tr). caractérisé en ce que le circuit de gestion thermique (1) comprend des moyens de détermination de la pression du fluide frigorigène au niveau du premier échangeur bi-fluide (7) et au niveau du dispositif échangeur (15, 15') et dans lequel les moyens de traitement sont aptes à réaliser le procédé selon les revendications 1 à 3. il. Circuit de gestion thermique (1) selon la revendication 10 dans lequel le dispositif échangeur est un deuxième échangeur bi-fluide (15') entre le premier fluide caloporteur et l’air extérieur et dans lequel moyens de traitement sont aptes à réaliser le procédé selon la revendication 6.
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