FR3125581A1 - Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de contrôle d’un système de conditionnement thermique (100) comportant :- Une boucle principale (A) de fluide réfrigérant comprenant successivement :-- Un dispositif de compression (2),-- Un premier échangeur thermique (3),-- Un premier dispositif de détente (4),-- Un premier évaporateur (5) configuré pour échanger thermiquement avec un élément (30) par l’intermédiaire d’un deuxième fluide caloporteur (F2),- Une première branche de dérivation (B) comportant un deuxième dispositif de détente (6) et un deuxième échangeur thermique (7) configuré pour échanger thermiquement avec un flux d’air extérieur (Fe) à un habitacle d’un véhicule automobile,le procédé comportant les étapes :- i) déterminer une pression (P1) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5),- ii) contrôler au moins un paramètre parmi les paramètres: section de passage (S4) du premier dispositif de détente (4), section de passage (S6) du deuxième dispositif de détente (6), débit (Q) de fluide réfrigérant, pour que la pression (P1) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5) soit inférieure à un seuil de pression prédéterminé (Pmax). Figure de l’abrégé : Figure 3
Description
La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de conditionnement thermique. De tels systèmes peuvent notamment équiper des véhicules automobiles. Ces systèmes permettent par exemple une régulation thermique de différents organes du véhicule, tel l’habitacle ou une batterie de stockage d’énergie électrique, lorsque le véhicule est à propulsion électrique ou hybride. Les échanges de chaleur sont gérés principalement par la compression et la détente d’un fluide réfrigérant circulant dans un circuit dans lequel sont disposés plusieurs échangeurs de chaleur.
Les systèmes de conditionnement thermique font couramment appel à un circuit de fluide réfrigérant comportant une boucle principale de circulation du fluide réfrigérant, ainsi qu’au moins une branche de dérivation disposée en parallèle d’une partie de la boucle principale. Diverses vannes permettent de réaliser différentes combinaisons de circulation du fluide réfrigérant dans les différents éléments du circuit. Plusieurs échangeurs de chaleur et dispositifs de détente du fluide réfrigérant permettent de contrôler les échanges de chaleur au sein du système de conditionnement thermique. Il est ainsi possible de réaliser au choix différents modes de fonctionnement, comme par exemple un mode de chauffage de l’habitacle, un mode de refroidissement de l’habitacle, un mode de refroidissement d’un élément de la chaine de traction du véhicule comme par exemple une batterie de stockage d’énergie électrique.
Un mode de fonctionnement particulier peut être par exemple un mode dit de récupération d’énergie. Ce mode de fonctionnement permet d’extraire de la chaleur par exemple de la batterie, ou encore d’un autre composant de la chaine de traction, et de rejeter dans l’habitacle du véhicule cette chaleur afin de chauffer l’habitacle. La batterie est en même temps refroidie. Pour cela, un évaporateur couplé thermiquement à la batterie permet de refroidir cette batterie. La chaleur prélevée à la batterie est récupérée par le fluide réfrigérant circulant dans l’évaporateur. Cette chaleur est ensuite dissipée dans un échangeur de chaleur traversé par le flux d’air alimentant l’habitacle du véhicule. Le chauffage du flux d’air est ainsi assuré. Un autre mode de fonctionnement couramment utilisé est le mode dit pompe à chaleur. Dans ce mode de fonctionnement, la chaleur est récupérée, ou extraite, d’un flux d’air extérieur au véhicule, dans un échangeur de chaleur disposé généralement en face avant du véhicule. Cette chaleur est ensuite dissipée dans l’habitacle du véhicule. Suivant les conditions d’utilisation du véhicule, il peut être plus avantageux d’utiliser l’un ou l’autre du mode dit de récupération d’énergie ou du mode dit pompe à chaleur. Lorsque le système de conditionnement thermique fonctionne en mode dit de récupération d’énergie, la circulation de fluide réfrigérant est interrompue dans l’échangeur situé en face avant du véhicule. Pour cela, une vanne d’arrêt, éventuellement complétée par un clapet anti-retour, permet d’isoler cette portion de circuit par rapport à la portion active du circuit de fluide réfrigérant. Néanmoins, lorsque la température extérieure est suffisamment froide, le fluide réfrigérant présent dans l’échangeur situé en face avant peut se condenser. L’étanchéité de la vanne d’arrêt n’étant généralement pas totale, une accumulation progressive de fluide réfrigérant peut se produire dans l’échangeur recevant le flux d’air extérieur.
Une telle accumulation peut perturber le fonctionnement du système de conditionnement thermique, car la quantité de réfrigérant restant disponible pour participer aux échanges de chaleur peut devenir insuffisante. L’efficacité énergétique ainsi que la performance du système sont alors dégradées. L’invention propose un procédé de contrôle d’un système de conditionnement thermique visant à éviter une accumulation excessive de fluide réfrigérant liquide dans l’échangeur de chaleur qui n’est pas utilisé, lorsque des conditions propices à une telle accumulation sont rencontrées.
Résumé
A cette fin, la présente invention propose un procédé de contrôle d’un système de conditionnement thermique, le système de conditionnement thermique comportant un circuit de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit de fluide réfrigérant comportant:
- Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- Un dispositif de compression,
-- Un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,
-- Un premier dispositif de détente,
-- Un premier évaporateur configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaine de traction d’un véhicule automobile par l’intermédiaire d’un deuxième fluide caloporteur,
- Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier évaporateur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule automobile,
le système de conditionnement thermique étant configuré pour fonctionner selon un mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie dans lequel le premier fluide caloporteur reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant et le deuxième fluide caloporteur cède de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans lequel un débit de fluide réfrigérant à travers le deuxième échangeur de chaleur est nul,
le procédé comportant les étapes :
- i) déterminer une pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur,
- ii) contrôler, en fonction de la pression déterminée, au moins un paramètre parmi les paramètres suivants: section de passage du premier dispositif de détente, section de passage du deuxième dispositif de détente, débit de fluide réfrigérant fourni par le dispositif de compression, température du deuxième fluide caloporteur, pour que la pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur soit inférieure à un seuil de pression prédéterminé.
- Une boucle principale comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- Un dispositif de compression,
-- Un premier échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur,
-- Un premier dispositif de détente,
-- Un premier évaporateur configuré pour échanger de la chaleur avec un élément d’une chaine de traction d’un véhicule automobile par l’intermédiaire d’un deuxième fluide caloporteur,
- Une première branche de dérivation reliant un premier point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier dispositif de détente à un deuxième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier évaporateur et en amont du dispositif de compression, la première branche de dérivation comportant un deuxième dispositif de détente et un deuxième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur à un habitacle du véhicule automobile,
le système de conditionnement thermique étant configuré pour fonctionner selon un mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie dans lequel le premier fluide caloporteur reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant et le deuxième fluide caloporteur cède de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans lequel un débit de fluide réfrigérant à travers le deuxième échangeur de chaleur est nul,
le procédé comportant les étapes :
- i) déterminer une pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur,
- ii) contrôler, en fonction de la pression déterminée, au moins un paramètre parmi les paramètres suivants: section de passage du premier dispositif de détente, section de passage du deuxième dispositif de détente, débit de fluide réfrigérant fourni par le dispositif de compression, température du deuxième fluide caloporteur, pour que la pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur soit inférieure à un seuil de pression prédéterminé.
En ajustant la valeur d’au moins un paramètre opératoire du système de conditionnement thermique, celui-ci peut fonctionner avec une pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur qui est inférieure à un seuil de pression prédéterminé. En choisissant une valeur suffisamment faible pour ce seuil, une migration du fluide réfrigérant depuis le premier évaporateur vers le deuxième échangeur de chaleur est évitée. En effet, il n’y a dans ce cas pas de pression génératrice, autrement dit de différence de pression, susceptible d’induire un déplacement du fluide réfrigérant gazeux vers le deuxième échangeur de chaleur. De plus, comme la pression en sortie du premier évaporateur est quasiment égale à la pression en sortie du deuxième échangeur de chaleur, le fait de contrôler la valeur de la pression en sortie du premier évaporateur à un niveau inférieur à la pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant correspondant à la température du flux d’air extérieur permet d’éviter un phénomène de condensation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur. Une accumulation intempestive de fluide réfrigérant liquide dans le deuxième échangeur de chaleur est évitée. Plusieurs paramètres opératoires peuvent être modifiés pour ajuster la valeur de la pression du fluide réfrigérant à une valeur souhaitée. Ces paramètres peuvent être modifiés indépendamment, c’est-à-dire un par un. Ces paramètres peuvent aussi être modifiés de manière complémentaire, c’est-à-dire simultanément, de façons à ce que leurs effets se cumulent.
Les caractéristiques listées dans les paragraphes suivant peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
Selon un mode de réalisation, l’élément de la chaine de traction électrique est une batterie de stockage d’énergie électrique. La batterie peut notamment fournir l’énergie électrique à un moteur électrique de traction du véhicule.
En variante, l’élément de la chaine de traction électrique peut être un module électronique de pilotage d’un moteur électrique de traction du véhicule.
Selon un mode de réalisation, le premier fluide caloporteur est un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile.
Selon un autre mode de réalisation, le premier fluide caloporteur est un liquide caloporteur configuré pour circuler dans un troisième échangeur de chaleur, le troisième échangeur de chaleur étant configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à l’habitacle du véhicule automobile.
Selon un aspect de l’invention, le procédé comporte les étapes :
- a) déterminer une température du flux d’air extérieur,
- b) déterminer une pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant correspondant à la température du flux d’air extérieur,
- c) attribuer la valeur déterminée de la pression de vapeur saturante au seuil de pression prédéterminé.
- a) déterminer une température du flux d’air extérieur,
- b) déterminer une pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant correspondant à la température du flux d’air extérieur,
- c) attribuer la valeur déterminée de la pression de vapeur saturante au seuil de pression prédéterminé.
Cette valeur du seuil de pression permet d’éviter un déplacement de la charge de fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur. Le système de conditionnement thermique peut fonctionner de manière stable, sans dérive progressive de ses performances thermiques.
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes :
- d1) réduire la section de passage du premier dispositif de détente jusqu’à une valeur minimale,
- e1) augmenter la section de passage du deuxième dispositif de détente pour qu’un débit de fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur.
- d1) réduire la section de passage du premier dispositif de détente jusqu’à une valeur minimale,
- e1) augmenter la section de passage du deuxième dispositif de détente pour qu’un débit de fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur.
En faisant passer un débit de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur, des conditions de fonctionnement permettant une évaporation du liquide réfrigérant éventuellement accumulé dans le deuxième échangeur de chaleur sont obtenues.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé, la valeur minimale de la section de passage du premier dispositif de détente est nulle.
Selon un autre exemple de mise en œuvre du procédé, la valeur minimale de la section de passage du premier dispositif de détente est comprise entre 20% et 50% d’une section maximale de passage du premier dispositif de détente.
Selon un autre aspect du procédé, dans lequel le dispositif de compression est du type rotatif, le procédé comporte l’étape :
- d2) augmenter un régime de rotation du dispositif de compression jusqu’à une valeur supérieure à un seuil de régime prédéterminé.
- d2) augmenter un régime de rotation du dispositif de compression jusqu’à une valeur supérieure à un seuil de régime prédéterminé.
Une augmentation du régime de rotation du dispositif de compression, permettant d’augmenter le débit de fluide réfrigérant à haute pression refoulé, est une autre manière de faire chuter la pression du fluide réfrigérant dans le premier évaporateur.
Le dispositif de compression possède un régime de rotation maximal, et le seuil de régime prédéterminé est supérieur à 80% du régime de rotation maximal.
Selon un exemple de mise en œuvre, le procédé comporte les étapes :
- d3) diminuer la section de passage du premier dispositif de détente,
- e3) maintenir la section de passage du deuxième dispositif de détente à une valeur nulle.
- d3) diminuer la section de passage du premier dispositif de détente,
- e3) maintenir la section de passage du deuxième dispositif de détente à une valeur nulle.
Selon une autre variante de mise en œuvre du procédé, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un quatrième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air extérieur, le procédé comporte l’étape :
- d4) faire circuler le deuxième fluide caloporteur du premier évaporateur dans le quatrième échangeur de chaleur de façon à diminuer la température du deuxième fluide caloporteur.
- d4) faire circuler le deuxième fluide caloporteur du premier évaporateur dans le quatrième échangeur de chaleur de façon à diminuer la température du deuxième fluide caloporteur.
Un refroidissement du fluide caloporteur circulant dans le premier évaporateur permet de réduire la pression d’évaporation du fluide réfrigérant dans le premier évaporateur. La différence de pression avec la sortie du deuxième échangeur peut ainsi être réduite à un niveau ne permettant pas un déplacement du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé, l’étape ii) est répétée en continu lorsque le système de conditionnement thermique est en fonctionnement.
Cet aspect du procédé de contrôle est appliqué particulièrement lorsque le circuit de fluide réfrigérant ne comporte aucun dispositif restreignant la circulation de fluide réfrigérant du deuxième point de raccordement vers la sortie du deuxième échangeur de chaleur.
Selon un autre mode de mise en œuvre du procédé, le circuit de fluide réfrigérant comporte un clapet antiretour disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement, le clapet antiretour étant configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du deuxième point de raccordement vers une sortie du deuxième échangeur de chaleur.
En variante, le circuit de fluide réfrigérant comporte une vanne d’arrêt disposé sur la première branche de dérivation en aval du deuxième échangeur de chaleur et en amont du deuxième point de raccordement. Un clapet antiretour, ou une vanne d’arrêt, permet de bloquer, ou au moins de limiter, un déplacement de fluide réfrigérant depuis la sortie du premier évaporateur vers la sortie du deuxième échangeur thermique.
Le procédé de contrôle peut comporter avant l’étape ii) une étape :
- i1) détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur,
et dans lequel l’étape ii) est mise en œuvre uniquement si une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur est détectée à l’étape i1).
- i1) détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur,
et dans lequel l’étape ii) est mise en œuvre uniquement si une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur est détectée à l’étape i1).
Dans ce mode de réalisation, le clapet anti-retour, ou la vanne d’arrêt si elle utilisée à la place du clapet anti-retour, permet de limiter la circulation du fluide réfrigérant vers le deuxième échangeur de chaleur. L’accumulation du fluide réfrigérant liquide est ainsi ralentie. Il est ainsi possible d’appliquer l’étape de contrôle de la pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur uniquement lorsqu’elle est nécessaire. Un fonctionnement temporaire dans des conditions générant un différentiel de pression permettant une migration et une condensation du fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur est acceptable, car l’accumulation est alors lente.
Selon un aspect de l’invention, l’étape ii) est suivie par une étape de fonctionnement selon un mode dit de récupération d’énergie dans lequel le premier fluide caloporteur reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant et le deuxième fluide caloporteur cède de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans lequel un débit de fluide réfrigérant à travers le deuxième échangeur de chaleur est nul.
Un fonctionnement selon le mode de récupération d’énergie est réactivé lorsque le liquide réfrigérant accumulé a été vaporisé grâce au contrôle de la pression dans le premier évaporateur. La récupération d’énergie est ainsi maximisée.
Selon un exemple de mise en œuvre du procédé,
l’étape i1) de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur,
- si la température déterminée est inférieure à un premier seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
l’étape i1) de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur,
- si la température déterminée est inférieure à un premier seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
Une diminution de la température du premier fluide caloporteur est un indicateur d’un manque de fluide réfrigérant participant aux échanges thermiques dans le circuit, autrement dit indique une accumulation excessive de réfrigérant liquide. Une surveillance de la température du premier fluide caloporteur permet donc de détecter l’accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
En variante ou de manière complémentaire,
l’étape i1) de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une vitesse de variation de la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur,
- si la vitesse de variation déterminée est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
l’étape i1) de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une vitesse de variation de la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur,
- si la vitesse de variation déterminée est inférieure à un deuxième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
Le seuil prédéterminé de vitesse de variation de la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur est par exemple nul.
Selon un exemple de mise en œuvre, le seuil prédéterminé de vitesse de variation de la température du premier fluide caloporteur en sortie du premier échangeur dépend d’une puissance électrique fournie par l’élément de la chaine de transmission.
Selon un mode de réalisation, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé sur la boucle principale en aval du premier échangeur et en amont du premier point de raccordement,
l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de surchauffe du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur,
- si la surchauffe déterminée est supérieure à un troisième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de surchauffe du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur,
- si la surchauffe déterminée est supérieure à un troisième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
Lorsque l’architecture du dispositif de conditionnement permet une surchauffe du fluide réfrigérant en entrée du dispositif de compression, une surchauffe excessive indique un manque de fluide réfrigérant participant aux échanges thermiques dans le circuit.
Selon un autre mode de réalisation, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant disposé sur la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement et en amont du dispositif de compression,
l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de sous-refroidissement du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente,
- si le sous-refroidissement déterminé est inférieur à un quatrième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de sous-refroidissement du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente,
- si le sous-refroidissement déterminé est inférieur à un quatrième seuil prédéterminé, détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur.
Lorsque l’architecture du dispositif de conditionnement permet un sous-refroidissement du fluide réfrigérant en sortie du premier échangeur de chaleur, autrement dit en entrée du premier dispositif de détente, une valeur trop faible du sous-refroidissement indique un manque de fluide réfrigérant dans le circuit.
Selon un mode de mise en œuvre du procédé, l’étape ii) de contrôle de la pression du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur est appliquée pendant une durée prédéterminée.
Selon un exemple de mise en œuvre, la durée prédéterminée dépend de la température du flux d’air extérieur.
Selon un autre exemple de mise en œuvre, le procédé comporte les étapes :
- a) déterminer une température du flux d’air extérieur,
- b) déterminer une pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant pour la valeur déterminée de la température du flux d’air extérieur,
- c) déterminer la différence entre la pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant pour la valeur déterminée de la température du flux d’air extérieur et le seuil prédéterminé,
et la durée prédéterminée dépend de la différence déterminée à l’étape c).
- a) déterminer une température du flux d’air extérieur,
- b) déterminer une pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant pour la valeur déterminée de la température du flux d’air extérieur,
- c) déterminer la différence entre la pression de vapeur saturante du fluide réfrigérant pour la valeur déterminée de la température du flux d’air extérieur et le seuil prédéterminé,
et la durée prédéterminée dépend de la différence déterminée à l’étape c).
Selon un mode de réalisation, le système de conditionnement thermique comprend une deuxième branche de dérivation reliant un troisième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du premier dispositif de détente à un quatrième point de raccordement disposé sur la boucle principale en aval du premier évaporateur et en amont du deuxième point de raccordement, la deuxième branche de dérivation comportant un troisième dispositif de détente et un troisième échangeur de chaleur configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air intérieur à un habitacle du véhicule automobile.
Le troisième échangeur de chaleur permet d’assurer un refroidissement de l’habitacle du véhicule.
Selon un exemple de mise en œuvre, le système de conditionnement thermique comprend un premier échangeur de chaleur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier échangeur de chaleur et en amont du premier point de raccordement, et sur la boucle principale en aval du deuxième point de raccordement et en amont du dispositif de compression.
Le premier échangeur interne permet d’augmenter la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant au cours du cycle thermodynamique et améliore l’efficacité du système.
De manière complémentaire, le système de conditionnement thermique peut comprendre un deuxième échangeur de chaleur interne disposé conjointement sur la boucle principale en aval du premier point de raccordement et en amont du troisième point de raccordement, et sur la boucle principale en aval du quatrième point de raccordement et en amont du deuxième point de raccordement.
Le deuxième échangeur interne permet également d’augmenter la variation d’enthalpie du fluide réfrigérant au cours du cycle thermodynamique et améliore l’efficacité du système.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Claims (15)
- Procédé de contrôle d’un système de conditionnement thermique (100), le système de conditionnement thermique (100) comportant un circuit (1) de fluide réfrigérant configuré pour faire circuler un fluide réfrigérant, le circuit (1) de fluide réfrigérant comportant:
- Une boucle principale (A) comprenant successivement selon le sens de circulation du fluide réfrigérant:
-- Un dispositif de compression (2),
-- Un premier échangeur de chaleur (3) configuré pour échanger de la chaleur avec un premier fluide caloporteur (F1),
-- Un premier dispositif de détente (4),
-- Un premier évaporateur (5) configuré pour échanger de la chaleur avec un élément (30) d’une chaine de traction d’un véhicule automobile par l’intermédiaire d’un deuxième fluide caloporteur (F2),
- Une première branche de dérivation (B) reliant un premier point de raccordement (11) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur de chaleur (3) et en amont du premier dispositif de détente (4) à un deuxième point de raccordement (12) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier évaporateur (5) et en amont du dispositif de compression (2), la première branche de dérivation (B) comportant un deuxième dispositif de détente (6) et un deuxième échangeur de chaleur (7) configuré pour échanger de la chaleur avec un flux d’air extérieur (Fe) à un habitacle du véhicule automobile,
le système de conditionnement thermique étant configuré pour fonctionner selon un mode de fonctionnement dit de récupération d’énergie dans lequel le premier fluide caloporteur (F1) reçoit de la chaleur du fluide réfrigérant et le deuxième fluide caloporteur (F2) cède de la chaleur du fluide réfrigérant, et dans lequel un débit de fluide réfrigérant à travers le deuxième échangeur de chaleur (7) est nul,
le procédé comportant les étapes :
- i) déterminer une pression (P1) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5),
- ii) contrôler, en fonction de la pression (P1) déterminée, au moins un paramètre parmi les paramètres suivants: section de passage (S4) du premier dispositif de détente (4), section de passage (S6) du deuxième dispositif de détente (6), débit (Q) de fluide réfrigérant fourni par le dispositif de compression (2), température (T2) du deuxième fluide caloporteur (F2), pour que la pression (P1) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5) soit inférieure à un seuil de pression prédéterminé (Pmax). - Procédé selon la revendication 1, comportant les étapes :
- a) déterminer une température (Text) du flux d’air extérieur (Fe),
- b) déterminer une pression de vapeur saturante (Ps) du fluide réfrigérant correspondant à la température (Text) du flux d’air extérieur (Fe),
- c) attribuer la valeur déterminée de la pression de vapeur saturante (Ps) au seuil de pression prédéterminé (Pmax). - Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant les étapes :
- d1) réduire la section de passage (S4) du premier dispositif de détente (4) jusqu’à une valeur minimale (Smin),
- e1) augmenter la section de passage (S6) du deuxième dispositif de détente (6) pour qu’un débit de fluide réfrigérant traverse le deuxième échangeur de chaleur (7). - Procédé selon la revendication 3, dans lequel la valeur minimale (Smin) de la section de passage (S4) du premier dispositif de détente (4) est nulle.
- Procédé selon la revendication 3, dans lequel la valeur minimale (Smin) de la section de passage (S4) du premier dispositif de détente (4) est comprise entre 20% et 50% d’une section maximale de passage (Smax) du premier dispositif de détente (4).
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de compression (2) est du type rotatif, le procédé comportant l’étape :
- d2) augmenter un régime de rotation du dispositif de compression (2) jusqu’à une valeur supérieure à un seuil de régime prédéterminé (Nmin). - Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant les étapes :
- d3) diminuer la section de passage du premier dispositif de détente (4),
- e3) maintenir la section de passage du deuxième dispositif de détente (6) à une valeur nulle. - Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un quatrième échangeur de chaleur (9) configuré pour échanger de la chaleur avec le flux d’air extérieur (Fe), le procédé comportant l’étape :
- d4) faire circuler le deuxième fluide caloporteur (F2) du premier évaporateur (5) dans le quatrième échangeur de chaleur (9) de façon à diminuer la température du deuxième fluide caloporteur (F2). - Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape ii) est répétée en continu lorsque le système de conditionnement thermique (100) est en fonctionnement.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le circuit (1) de fluide réfrigérant comporte un clapet antiretour (21) disposé sur la première branche de dérivation (B) en aval du deuxième échangeur de chaleur (7) et en amont du deuxième point de raccordement (12), le clapet antiretour (21) étant configuré pour bloquer une circulation du fluide réfrigérant du deuxième point de raccordement (12) vers une sortie (7b) du deuxième échangeur de chaleur (7).
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 8 ou selon la revendication 10, comportant avant l’étape ii) une étape :
- i1) détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7),
et dans lequel l’étape ii) est mise en œuvre uniquement si une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7) est détectée à l’étape i1). - Procédé selon la revendication précédente,
dans lequel l’étape i1) de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7) comprend les sous-étapes :
- déterminer une température du premier fluide caloporteur (F1) en sortie du premier échangeur (3),
- si la température déterminée est inférieure à un premier seuil prédéterminé (Th1), détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7). - Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant (10’) disposé sur la boucle principale (A) en aval du premier échangeur (3) et en amont du premier point de raccordement (11),
et dans lequel l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7) comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de surchauffe (sh) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5),
- si la surchauffe (sh) déterminée est supérieure à un troisième seuil prédéterminé (Th3), détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7). - Procédé selon l’une des revendications 11 ou 12, dans lequel le système de conditionnement thermique comprend un dispositif d’accumulation de fluide réfrigérant (10) disposé sur la boucle principale (A) en aval du deuxième point de raccordement (12) et en amont du dispositif de compression (2),
et dans lequel l’étape de détection d’une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7) comprend les sous-étapes :
- déterminer une valeur de sous-refroidissement (sc) du fluide réfrigérant en entrée du premier dispositif de détente (4),
- si le sous-refroidissement (sc) déterminé est inférieur à un quatrième seuil prédéterminé (Th4), détecter une accumulation de fluide réfrigérant dans le deuxième échangeur de chaleur (7). - Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’étape ii) de contrôle de la pression (P1) du fluide réfrigérant en sortie du premier évaporateur (5) est appliquée pendant une durée prédéterminée (Dapp).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2108075A FR3125581A1 (fr) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile |
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|---|---|---|---|
| FR2108075A FR3125581A1 (fr) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3125581A1 true FR3125581A1 (fr) | 2023-01-27 |
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|---|---|---|---|
| FR2108075A Pending FR3125581A1 (fr) | 2021-07-26 | 2021-07-26 | Système de conditionnement thermique pour véhicule automobile |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3125581A1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3070316A1 (fr) * | 2017-08-30 | 2019-03-01 | Valeo Systemes Thermiques | Circuit de climatisation inversible indirect de vehicule automobile et procede de gestion associe |
| US20190366800A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | Hanon Systems | Heat flow management device and method for operating a heat flow management device |
| DE102018209769A1 (de) * | 2018-06-18 | 2019-12-19 | Audi Ag | Verfahren zum Betreiben einer einen Kältemittelkreislauf aufweisenden Kälteanlage eines Fahrzeugs |
| WO2020203151A1 (fr) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社デンソー | Climatiseur |
-
2021
- 2021-07-26 FR FR2108075A patent/FR3125581A1/fr active Pending
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