FR3115733A1 - Procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation et système de climatisation associé - Google Patents

Procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation et système de climatisation associé Download PDF

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Abstract

Procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique, le système de climatisation (1) comprenant : une boucle principale (2) de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur (3) et un compresseur (4) ; et une première boucle froide (5) de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur (6) et un détendeur électronique (7). En outre, le procédé comprend : a) le calcul d’une estimation (400) de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) ; et b) le calcul d’une estimation (500) de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) en fonction de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) estimée. Figure pour l’abrégé : Fig 1

Description

Procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation et système de climatisation associé
La présente invention concerne, de manière générale, l’intégration d’un détendeur électronique dans un système de climatisation, notamment un système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique.
Plus particulièrement, l’invention se rapporte à un procédé de régulation d’un détendeur électronique intégré dans un système de climatisation.
Classiquement, un système de climatisation comprend quatre composants majeurs : un compresseur, un condenseur, un évaporateur et un détendeur, dans lesquels circule un fluide frigorigène.
Depuis quelques années, la technologie du détendeur a évolué et ce dernier est devenu électronique. Un moteur pas à pas permet de commander l’ouverture de son orifice de détente.
Il est connu dans la littérature que la détente impacte l’état du fluide frigorigène en sortie de l’évaporateur, et plus particulièrement, le niveau de surchauffe du fluide frigorigène en sortie de l’évaporateur.
Il existe un niveau de surchauffe optimale pour un évaporateur donné, dans des conditions données. La régulation du taux d’ouverture de l’orifice de détente du détendeur électronique permet d’atteindre cette surchauffe optimale lorsque la surchauffe mesurée s’écarte de la valeur optimale.
Pour mesurer la surchauffe SH, il est nécessaire de mesurer la température Tr,ev,outet la pression Pr,ev,outdu fluide frigorigène en sortie de l’évaporateur, c’est-à-dire en aval de l’évaporateur. La température Tr,ev,outcorrespond alors à la température du fluide frigorigène surchauffé et la pression Pr,ev,outcorrespond à la pression d’évaporation du fluide frigorigène, cette dernière étant requise pour calculer la température d’évaporation du fluide frigorigène Tsat(Pr,ev,out).
La surchauffe SH peut alors s’exprimer ainsi :
SH = Tr,ev,out- Tsat(Pr,ev,out)
Le système de climatisation automobile est généralement muni d’un calculateur embarqué pour le contrôle des actionneurs nécessaires à son fonctionnement. Pour ses fonctions, le calculateur requiert alors un certain nombre de ports d’entrée et de sortie.
Le document US 20160159198 divulgue l’intégration d’un détendeur électronique. Un capteur de température et un capteur de pression sont disposés en aval de l’évaporateur afin de pouvoir calculer la surchauffe du fluide frigorigène et réguler le taux d’ouverture du détendeur électronique en fonction de la valeur de surchauffe obtenue.
L’intégration du détendeur électronique implique l’augmentation du nombre de ports d’entrée et de sortie du calculateur embarqué, pour la réalisation de l’acquisition des données des capteurs de température et de pression requis pour la détermination de la surchauffe.
En effet, ces capteurs de pression et de température peuvent nécessiter jusqu’à cinq ports supplémentaires. De plus, leur présence engendre un coût non négligeable.
Le coût et la nécessité de ports d’entrée et de sortie sont particulièrement élevés dans le cas des systèmes de climatisation multi-évaporateurs.
Un système multi-évaporateur permet de fournir du froid à une pluralité de boucles froides positionnées en parallèles, à partir d’un seul et même compresseur et condenseur. Dans un tel système, un détendeur est alloué à chaque évaporateur, requérant, si celui-ci est électronique, des capteurs de pression et de température.
Par conséquent, l’intégration d’un détendeur électronique devient donc un challenge tant au niveau de l’architecture électronique que du coût du système de climatisation.
Pour ces raisons, il est nécessaire de proposer un procédé de régulation d’un détendeur électronique en vue de la gestion de la surchauffe du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur, prenant en considération le coût et l’architecture électronique du système de climatisation.
Il est donc proposé un procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique, le système de climatisation comprenant :
une boucle principale de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur et un compresseur ; et
une première boucle froide de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur et un détendeur électronique.
En outre, le procédé de régulation comprend :
a) le calcul d’une estimation de la température Tr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur ; et
b) le calcul d’une estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur en fonction de la température Tr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur estimée.
Selon un mode de réalisation, l’estimation de la température Tr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur peut être calculée à partir de l’équation suivante :
Tr,ev,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Ta,ev,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTa,ev,out+ f T²a,ev,out
Où :
Pr,cp,inest la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur mesurée par un capteur de pression du fluide frigorigène disposé en amont du compresseur ;
Ta,ev,outest la température de l’air en aval de l’évaporateur mesurée par un capteur de température de l’air disposé en aval de l’évaporateur ; et
a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre identifiés par simulation ou par essais et dépendant notamment du type de fluide frigorigène et des caractéristiques de l’évaporateur, et ;
l’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur est calculée à partir de l’équation suivante :
SHev,virt= Tr,ev,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
Où :
Tsatest la température d’évaporation du fluide frigorigène.
Selon un mode de réalisation, le système de climatisation peut comprendre :
une boucle secondaire de circulation d’un fluide secondaire, comportant une batterie haute tension ;
une deuxième boucle froide de circulation du fluide frigorigène, comportant un refroidisseur de fluide secondaire et un détendeur électronique ; et
le procédé de régulation comprend :
c) le calcul d’une estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire ; et
d) le calcul d’une estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire à partir de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire estimée.
Selon un mode de réalisation, l’estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire peut être calculée selon l’équation suivante :
Tr,ch,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Tw,ch,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTw,ch,out+ f T²w,ch,out
où :
Tw,ch,outest la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur de fluide secondaire mesuré par un capteur de température du fluide secondaire en aval du refroidisseur de fluide secondaire ; et
l’estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire peut être calculée selon l’équation suivante :
SHch,virt= Tr,ch,out,virt– Tsat(Pr,cp,in).
Avantageusement, le procédé de régulation peut comprendre :
la comparaison de la valeur de l’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur calculée et/ou de la valeur de l’estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire calculée avec une valeur cible optimale SHev,opt, SHch,opt; et
l’ajustement du taux d’ouverture du détendeur électronique de la première boucle froide et/ou de la deuxième boucle froide, en fonction de l’étape de comparaison, pour atteindre la valeur cible optimale.
la valeur cible optimale de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur, et/ou la valeur cible optimale de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire, évolue(nt) pendant le fonctionnement du système de climatisation en fonction des conditions d’utilisation du système de climatisation.
De préférence, le procédé de régulation comprend le calcul de la surchauffe SHevdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur en fonction d’une valeur de température Tr,ev,outdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur mesurée à partir d’un capteur unique de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur ;
et/ou le calcul de la surchauffe SHchdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire en fonction d’une valeur de température Tw,ch,outdu fluide secondaire en aval du refroidisseur de fluide secondaire mesurée à partir dudit capteur unique de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur.
L’invention concerne également un système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant :
une boucle principale de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur et un compresseur ;
une première boucle froide de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur et un détendeur électronique.
En outre, le système de climatisation comprend :
un capteur de pression du fluide frigorigène en amont du compresseur ;
un capteur de température de l’air en aval de l’évaporateur ; et
un calculateur embarqué apte à :
a) calculer une estimation de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur ;
b) calculer une estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur à partir de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur estimée.
Selon un mode de réalisation, le calculateur embarqué peut être apte à :
calculer l’estimation de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur selon l’équation suivante :
Tr,ev,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Ta,ev,out+ d P²r,cp,in + e Pr,cp,inTa,ev,out+ f T²a,ev,out
où :
Pr,cp,inest la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur ;
Ta,ev,outest la température de l’air en aval de l’évaporateur ;
a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre identifiés par simulation ou par essais et dépendant notamment du type de fluide frigorigène et des caractéristiques de l’évaporateur ; et
calculer une estimation de la surchauffe SHevdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur selon l’équation suivante :
SHev,virt= Tr,ev,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
où Tsatest la température d’évaporation du fluide frigorigène.
Selon un mode de réalisation, le système de climatisation peut comprendre :
une boucle secondaire de circulation d’un fluide secondaire, comportant une batterie haute tension ;
une deuxième boucle froide de circulation du fluide frigorigène, comportant un refroidisseur de fluide secondaire et un détendeur électronique ;
un capteur de température du fluide secondaire en aval du refroidisseur de fluide secondaire ; et
le calculateur embarqué étant apte à :
c) calculer une estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire ; et
d) calculer une estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire, à partir de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire estimée.
Selon un mode de réalisation, le calculateur embarqué peut être apte à :
calculer l’estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire, selon l’équation suivante :
Tr,ch,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Tw,ch,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTw,ch,out+ f T²w,ch,out
où :
Tw,ch,outest la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur de fluide secondaire ; et
calculer une estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire, selon l’équation :
SHch,virt= Tr,ch,out,virt– Tsat(Pr,cp,in).
De préférence, le calculateur embarqué est apte à
comparer la valeur de l’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur calculée et/ou de la valeur de l’estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire calculée avec une valeur cible optimale ; et
ajuster le taux d’ouverture du détendeur électronique de la première boucle froide et/ou de la deuxième boucle froide, en fonction de l’étape de comparaison, pour atteindre la valeur cible optimale.
Avantageusement, le calculateur embarqué peut être apte à modifier la valeur cible optimale de la surchauffe SHev,optdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur, et/ou la valeur cible optimale de la surchauffe SHch,optdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire, pendant le fonctionnement du système de climatisation en fonction des conditions d’utilisation du système de climatisation.
Selon un mode de réalisation, le système de climatisation peut comprendre :
n premières boucles froides de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un évaporateur et un détendeur électronique ;
n deuxièmes boucles froides de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un refroidisseur de fluide secondaire et un détendeur électronique;
n boucles secondaires de circulation de fluide secondaire, comportant une batterie haute tension ou une chaîne de traction ;
un capteur de température de l’air en aval de chaque évaporateur ;
un capteur de température du fluide secondaire en aval de chaque refroidisseur de fluide secondaire ;
où n est supérieur à 1.
Avantageusement, le capteur de pression du fluide frigorigène en amont du compresseur peut être un capteur unique de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur.
D’autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lequel :
illustre un système de climatisation multi-évaporateurs pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant un capteur de pression disposé en amont du compresseur, conforme à l’invention.
illustre un procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation multi-évaporateurs pour véhicule automobile hybride ou électrique, conforme à l’invention.
illustre un système de climatisation multi-évaporateurs pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant un capteur unique de température et de pression disposé en amont du compresseur, conforme à l’invention.
illustre un système de climatisation multi-évaporateurs pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant un capteur de pression disposé en amont du compresseur et une pluralité de boucles froides et boucles secondaires, conforme à l’invention.
illustre un système de climatisation multi-évaporateurs pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant un capteur unique de température et de pression disposé en amont du compresseur, conforme à l’invention.
Dans le contexte de la présente invention, on entend par « en amont de », « en entrée de » et, on entend par « en aval de », « en sortie de ».
La représente un système de climatisation 1 conforme à l’invention.
Dans l’exemple illustré, le système de climatisation 1 est un système multi-évaporateurs de Chauffage, Ventilation et Climatisation (CVC), également connu sous l’abréviation « HVAC » pour les termes anglais « Heating, Ventilation and Air-Conditioning », pour véhicule automobile hybride ou électrique.
Le système de climatisation 1 comprend une boucle principale 2 de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur 3 et un compresseur 4 ainsi qu’une première boucle froide 5 de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur 6 et un détendeur électronique 7. La première boucle froide 5 est connectée sur la boucle principale 2 en amont avec la sortie du condenseur 3 et en aval avec la sortie du compresseur 4.
Le condenseur 3 peut être un échangeur de type condenseur à air ou à eau et le compresseur 4 peut être un compresseur mécanique ou électrique. En outre, l’évaporateur 6, de préférence principalement destiné au confort des passagers, est par exemple un échangeur de type évaporateur à air.
Un capteur de pression 8 du fluide frigorigène est disposé en amont du compresseur 4, c’est-à-dire à l’entrée du compresseur 4.
En outre, un capteur de température 9 de l’air est disposé en aval de l’évaporateur 6.
Dans l’exemple illustré, une deuxième boucle froide 10 de circulation du fluide frigorigène est disposée en parallèle de la première boucle froide 5, et comporte un refroidisseur 11 de fluide secondaire, également connu sous la dénomination anglaise « chiller », et un détendeur électronique 12.
Avantageusement, une boucle secondaire 13 de circulation d’un fluide secondaire est disposée en parallèle des première et deuxième boucles froides 5 et 10, et comporte une pompe 14 de circulation du fluide secondaire et une batterie haute tension 15. La batterie haute tension 15 est, par exemple, une batterie du véhicule automobile, pouvant nécessiter d’être abaissée en température.
La température de la batterie haute tension 15 peut avantageusement être régulée par le refroidisseur 11 de fluide secondaire.
La boucle secondaire 13 est connectée au refroidisseur de fluide secondaire 11.
Le fluide secondaire est, par exemple, de l’eau comportant du glycol.
De plus, un capteur de température 16 du fluide secondaire est disposé en aval du refroidisseur de fluide secondaire 11.
De façon à pouvoir réguler le détendeur électronique 7 en fonction de la surchauffe du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6, le système de climatisation 1 comporte également un calculateur embarqué 17 apte à calculer une estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6.
Pour déterminer la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6, il est nécessaire de connaître la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6.
Dans ce but, le calculateur embarqué 17 est configuré pour, tout d’abord, calculer une estimation de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6. A partir de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 préalablement estimée, le calculateur embarqué 17 est ensuite configuré pour déduire une estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6.
Il est admis que la pression du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur, c’est-à-dire en sortie de l’évaporateur 6, est sensiblement égale à la pression Pr,cp,indu fluide frigorigène en amont du compresseur 4, c’est-à-dire en entrée du compresseur 4, aux pertes de charges près.
Selon un mode de réalisation, l’estimation de la températureTr,ev,out,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 peut alors être calculée selon l’équation suivante :
Tr,ev,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Ta,ev,out+ d P²r,cp,in + e Pr,cp,inTa,ev,out+ f T²a,ev,out
Où :
Pr,cp,inest la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur, mesurée par le capteur de pression 8 du fluide frigorigène disposé en amont du compresseur 4 ;
Ta,ev,outest la température de l’air en aval de l’évaporateur, mesurée par le capteur de température 9 de l’air disposé en aval de l’évaporateur 6 ; et
a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre identifiés par simulation ou par essais et dépendant notamment du type de fluide frigorigène et des caractéristiques de l’évaporateur.
L’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 peut ensuite être calculée selon l’équation suivante :
SHev,virt= Tr,ev,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
Où :
Tsatest la température d’évaporation du fluide frigorigène.
L’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 est ainsi obtenue sans qu’il soit nécessaire d’intégrer un capteur de température du fluide frigorigène supplémentaire en aval de l’évaporateur. La valeur de la surchauffe SHev,virtestimée du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 est obtenue via un capteur de température virtuel.
De préférence, et comme cela est illustré, le système de climatisation 1 est également apte à réguler le détendeur électronique 12 de la deuxième boucle froide 10, en fonction de la surchauffe du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6.
Le calculateur embarqué 17 est configuré pour calculer une estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire.
Le calculateur embarqué 17 est en outre apte à calculer une estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire, à partir de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire estimée.
Il est admis que la pression en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire est sensiblement égale à la pression en amont du compresseur 4, aux pertes de charges près.
Dans le mode de réalisation illustré, l’estimation de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire, peut alors être calculée selon l’équation suivante :
Tr,ch,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Tw,ch,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTw,ch,out+ f T²w,ch,out
où :
Tw,ch,outest la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire, mesuré par le capteur de température 16 du fluide secondaire en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire ; et a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre identifiés par simulation ou par essais et dépendant notamment du type de fluide frigorigène et des caractéristiques du refroidisseur.
A partir de la température Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire estimée, la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire peut être calculée selon l’équation suivante :
SHch,virt= Tr,ch,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
La illustre un mode de réalisation d’un procédé de régulation du détendeur électronique 7 de la première boucle froide 5 et, de préférence, du détendeur électronique 12 de la deuxième boucle froide 10, d’un système de climatisation 1 pour véhicule automobile hybride ou électrique.
Lors de première et deuxième étapes successives 100 et 200, le système de climatisation 1 est initialisée puis l’orifice du détendeur électronique 7 de la première boucle froide 5 ainsi que, dans l’exemple illustré, l’orifice du détendeur électronique 12 de la deuxième boucle froide 10, sont positionnés à un taux d’ouverture initiale.
Dans une étape suivante 300, sont acquises la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur 4 à partir du capteur de pression 8 et la température de l’air en aval de l’évaporateur 6 à partir du capteur de température 9. Dans l’exemple illustré, est également acquise la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire.
Dans une étape 400 suivante, le calculateur embarqué 17 calcule la température virtuelle, c’est-à-dire une estimation de la températureTr,ev,out,virt, du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6. Dans l’exemple illustré, le calculateur embarqué 17 calcule en outre la température virtuelle Tr,ch,out,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire.
A partir des valeurs de températures virtuelles calculées, le calculateur embarqué 17 calcule dans une étape suivante 500 une estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 et de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire.
S’en suit une étape 600 de comparaison au cours de laquelle la valeur de l’estimation de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 calculée est comparée avec une valeur cible optimale SHev,optprédéterminée à atteindre.
De manière similaire, la valeur de l’estimation de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire est comparée avec une valeur cible optimale SHch,optprédéterminée à atteindre.
En fonction de cette étape de comparaison 600, le taux d’ouverture du détendeur électronique 7 de la première boucle froide 5 et, de préférence, du détendeur électronique 12 de la deuxième boucle froide 10, sont ajustés de façon à atteindre la valeur cible optimale SHev,opt, SHch,opt, dans une étape suivante 700.
De préférence, le calculateur embarqué 17 est apte à modifier la valeur cible optimale de la surchauffe SHev,optdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6, et, avantageusement également la valeur cible optimale de la surchauffe SHch,optdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire, pendant le fonctionnement du système de climatisation 1, en fonction des conditions d’utilisation du système de climatisation 1.
Par exemple, les valeurs cibles optimales peuvent être dépendantes des mesures de basse pression en amont du compresseur 4 et des mesures de température de l’air ou de fluide secondaire en aval de l’évaporateur 6 ou du refroidisseur 11 de fluide secondaire.
Le calcul d’une température virtuelle permet de se passer d’un capteur de température du fluide frigorigène surchauffé en sortie de l’évaporateur 6 et d’un capteur de température de fluide secondaire en sortie du refroidisseur 11 de fluide secondaire, ce qui permet de réduire le coût du système de climatisation 1 et d’optimiser l’architecture électronique du calculateur embarqué 17.
On pourra prévoir que la régulation du ou des détendeur(s) électronique(s) du système de climatisation 1 soit réalisée en continu au cours du fonctionnement du système de climatisation 1.
Par ailleurs, la illustre un système de climatisation 1 dans lequel le capteur de pression du fluide frigorigène en amont du compresseur 4 est un capteur unique 18 de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur 4.
Le procédé de régulation du détendeur électronique 7 de la première boucle froide 5 peut comprendre avantageusement le calcul de la surchauffe SHevdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 en fonction d’une valeur de température Tr,ev,outdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 mesurée à partir du capteur unique 18 de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur 4.
Le procédé de régulation du détendeur électronique 12 de la deuxième boucle froide 10 comprend également, de préférence, le calcul de la surchauffe SHchdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire en fonction d’une valeur de température Tw,ch,outdu fluide secondaire en aval du refroidisseur 11 de fluide secondaire mesurée à partir du capteur unique 18 de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur 4.
Ceci permet d’offrir une redondance avec la valeur de la surchauffe SHev,virtdu fluide frigorigène en aval de l’évaporateur 6 estimée et la valeur de la surchauffe SHch,virtdu fluide frigorigène en aval du refroidisseur de fluide secondaire estimée, et donc une meilleure précision de la surchauffe du fluide frigorigène obtenue, pour une meilleure régulation du taux d’ouverture des détendeurs électroniques 7, 12.
De plus, un capteur unique de pression et de température permet de réduire le nombre de ports d’entrée et de sortie nécessaire sur le calculateur embarqué 17 par rapport à un capteur de température et un capteur de pression séparés.
Selon un mode de réalisation illustré à la , le système de climatisation peut comprendre n premières boucles froides 5 de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un évaporateur 6 et un détendeur électronique 7, n deuxièmes boucles froides 10 de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un refroidisseur 11 de fluide secondaire et un détendeur électronique 12, et n boucles secondaires 13 de circulation de fluide secondaire, comportant une batterie haute tension 15 ou une chaîne de traction 19, où n est un nombre supérieur à 1.
Chaque boucle froide 5, 10 comprend avantageusement un détendeur 7, 12 propre.
De plus, un capteur de température 9 de l’air peut avantageusement être prévu en aval de chaque évaporateur et un capteur de température 16 du fluide secondaire en aval de chaque refroidisseur 11 de fluide secondaire.
De préférence, un capteur unique 18 de température et de pression est disposé en amont du compresseur 4 d’un système de climatisation 1 comprenant n premières boucles froides 5, n deuxièmes boucles froides 10 et n boucles secondaires 13, comme cela est illustré à la .
Dans un mode de réalisation alternatif, on pourra prévoir que le détendeur de la première boucle froide 5 ou de la deuxième boucle froide 10 ne soit pas un détendeur électronique mais, par exemple, un détendeur de type orifice calibré ou thermostatique.
Bien que le mode de réalisation illustré se rapporte à un véhicule automobile, on pourra prévoir que le système de climatisation 1 et le procédé de régulation du détendeur électronique soient impliqués dans un domaine différent, tel que ferroviaire ou résidentiel.

Claims (15)

  1. Procédé de régulation d’un détendeur électronique d’un système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique, le système de climatisation (1) comprenant :
    une boucle principale (2) de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur (3) et un compresseur (4) ; et
    une première boucle froide (5) de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur (6) et un détendeur électronique (7) ;
    caractérisé en ce qu’il comprend :
    a) le calcul d’une estimation (400) de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) ; et
    b) le calcul d’une estimation (500) de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) en fonction de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) estimée.
  2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que :
    l’estimation (400) de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) est calculée à partir de l’équation suivante :
    Tr,ev,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Ta,ev,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTa,ev,out+ f T²a,ev,out
    Où :
    Pr,cp,inest la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur (4) mesurée par un capteur de pression (8) du fluide frigorigène disposé en amont du compresseur (4) ;
    Ta,ev,outest la température de l’air en aval de l’évaporateur (6) mesurée par un capteur de température (9) de l’air disposé en aval de l’évaporateur (6) ; et
    a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre dépendant du type de fluide frigorigène et des caractéristiques de l’évaporateur, et ;
    l’estimation (500) de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) est calculée à partir de l’équation suivante :
    SHev,virt= Tr,ev,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
    Où :
    Tsatest la température d’évaporation du fluide frigorigène.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de climatisation (1) comprend :
    une boucle secondaire (13) de circulation d’un fluide secondaire, comportant une batterie haute tension (15) ;
    une deuxième boucle froide (10) de circulation du fluide frigorigène, comportant un refroidisseur (11) de fluide secondaire et un détendeur électronique (12) ; et
    le procédé de régulation comprend :
    c) le calcul d’une estimation (400) de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire ; et
    d) le calcul d’une estimation (500) de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire à partir de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire estimée.
  4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
    l’estimation (400) de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire est calculée selon l’équation suivante :
    Tr,ch,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Tw,ch,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTw,ch,out+ f T²w,ch,out
    où :
    Tw,ch,outest la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire mesuré par un capteur de température (16) du fluide secondaire en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire ; et
    l’estimation (500) de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire est calculée selon l’équation suivante :
    SHch,virt= Tr,ch,out,virt– Tsat(Pr,cp,in).
  5. Procédé de régulation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend :
    la comparaison (600) de la valeur de l’estimation de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) calculée et/ou de la valeur de l’estimation de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire calculée avec une valeur cible optimale (SHev,opt, SHch,opt) ; et
    l’ajustement (700) du taux d’ouverture du détendeur électronique (7, 12) de la première boucle froide (5) et/ou de la deuxième boucle froide (10), en fonction de l’étape de comparaison (600), pour atteindre la valeur cible optimale.
  6. Procédé de régulation selon la revendication 5, caractérisé en ce que la valeur cible optimale de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6), et/ou la valeur cible optimale de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire, évolue(nt) pendant le fonctionnement du système de climatisation (1) en fonction des conditions d’utilisation du système de climatisation (1).
  7. Procédé de régulation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend le calcul de la surchauffe (SHev) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) en fonction d’une valeur de température (Tr,ev,out) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) mesurée à partir d’un capteur unique (18) de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur (4).
  8. Système de climatisation pour véhicule automobile hybride ou électrique comprenant :
    une boucle principale (2) de circulation d’un fluide frigorigène, comportant un condenseur (3) et un compresseur (4) ;
    une première boucle froide (5) de circulation du fluide frigorigène, comportant un évaporateur (6) et un détendeur électronique (7) ;
    caractérisé en ce qu’il comprend :
    un capteur de pression (8) du fluide frigorigène en amont du compresseur (4) ;
    un capteur de température (9) de l’air en aval de l’évaporateur (6) ; et
    un calculateur embarqué (17) apte à :
    a) calculer une estimation de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) ;
    b) calculer une estimation de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) à partir de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) estimée.
  9. Système de climatisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le calculateur embarqué (17) est apte à :
    calculer l’estimation de la température (Tr,ev,out,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) selon l’équation suivante :
    Tr,ev,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Ta,ev,out+ d P²r,cp,in + e Pr,cp,inTa,ev,out+ f T²a,ev,out
    où :
    Pr,cp,inest la pression du fluide frigorigène en amont du compresseur (4) ;
    Ta,ev,outest la température de l’air en aval de l’évaporateur (6) ;
    a, b, c d, e et f sont des paramètres de l’équation du second ordre dépendant du type de fluide frigorigène et des caractéristiques de l’évaporateur ; et
    calculer une estimation de la surchauffe (SHev) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) selon l’équation suivante :
    SHev,virt= Tr,ev,out,virt– Tsat(Pr,cp,in)
    où Tsatest la température d’évaporation du fluide frigorigène.
  10. Système de climatisation selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu’il comprend :
    une boucle secondaire (13) de circulation d’un fluide secondaire, comportant une batterie haute tension (15) ;
    une deuxième boucle froide (10) de circulation du fluide frigorigène, comportant un refroidisseur (11) de fluide secondaire et un détendeur électronique (12) ;
    un capteur de température (16) du fluide secondaire en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire ; et
    le calculateur embarqué (17) étant apte à :
    c) calculer une estimation de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire ; et
    d) calculer une estimation de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire, à partir de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire estimée.
  11. Système de climatisation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le calculateur embarqué (10) est apte à :
    calculer l’estimation de la température (Tr,ch,out,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire, selon l’équation suivante :
    Tr,ch,out,virt= a + b Pr,cp,in+ c Tw,ch,out+ d P²r,cp,in+ e Pr,cp,inTw,ch,out+ f T²w,ch,out
    où :
    Tw,ch,outest la température du fluide secondaire en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire ; et
    calculer une estimation de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire, selon l’équation :
    SHch,virt= Tr,ch,out,virt– Tsat(Pr,cp,in).
  12. Système de climatisation selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le calculateur embarqué (17) est apte à
    comparer la valeur de l’estimation de la surchauffe (SHev,virt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6) calculée et/ou de la valeur de l’estimation de la surchauffe (SHch,virt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire calculée avec une valeur cible optimale ; et
    ajuster le taux d’ouverture du détendeur électronique (7, 12) de la première boucle froide (5) et/ou de la deuxième boucle froide (10), en fonction de l’étape de comparaison (600), pour atteindre la valeur cible optimale.
  13. Système de climatisation selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le calculateur embarqué est apte à modifier la valeur cible optimale de la surchauffe (SHev,opt) du fluide frigorigène en aval de l’évaporateur (6), et/ou la valeur cible optimale de la surchauffe (SHch,opt) du fluide frigorigène en aval du refroidisseur (11) de fluide secondaire, pendant le fonctionnement du système de climatisation (1) en fonction des conditions d’utilisation du système de climatisation (1).
  14. Système de climatisation selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend :
    n premières boucles froides (5) de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un évaporateur (6) et un détendeur électronique (7) ;
    n deuxièmes boucles froides de circulation du fluide frigorigène, comportant chacune un refroidisseur (11) de fluide secondaire et un détendeur électronique (12);
    n boucles secondaires de circulation de fluide secondaire, comportant une batterie haute tension (15) ou une chaîne de traction ;
    un capteur de température (9) de l’air en aval de chaque évaporateur ;
    un capteur de température (16) du fluide secondaire en aval de chaque refroidisseur (11) de fluide secondaire ;
    où n est supérieur à 1.
  15. Système de climatisation selon l’une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le capteur de pression du fluide frigorigène en amont du compresseur (4) est un capteur unique (18) de pression et de température du fluide frigorigène en amont du compresseur (4).
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