FR3133648A1 - Method for generating functional cooling circuit architectures - Google Patents

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Guillaume BAYSSET
Jean-Baptiste Chancerelle
Martin CHARRIER
Alain Lefebvre
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Abstract

Titre : Procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement Procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement à partir d’une liste de composants primaires, comprenant : .génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques : - définition d’au moins une condition d’exclusion d’un squelette hydraulique permettant d’identifier des squelettes hydrauliques à exclure de l’ensemble des solutions ; - génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques par la construction d’un arbre représentant l’ensemble de squelette hydraulique à partir d’un nombre de connexions à réaliser, l’arbre comprenant des sommets représentant des points de connexion hydrauliques et des arrêtes représentant des branches de fluide entre deux points de connexion hydraulique ; - exclusion des squelettes hydrauliques identifiés comme squelettes hydrauliques à exclure,.génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement, la génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement comprenant les sous-étapes suivantes : - pour chaque squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, génération d’un ensemble d’architectures fonctionnelles par placement des composants primaires sur des branches de fluide du squelette hydraulique.Title: Method for generating functional cooling circuit architectures Method for generating functional cooling circuit architectures from a list of primary components, comprising: .generation of a set of hydraulic skeletons: - definition of at least one condition for excluding a hydraulic skeleton making it possible to identify hydraulic skeletons to be excluded from all the solutions; - generation of a set of hydraulic skeletons by the construction of a tree representing the set of hydraulic skeleton from a number of connections to be made, the tree comprising vertices representing hydraulic connection points and edges representing fluid branches between two hydraulic connection points; - exclusion of hydraulic skeletons identified as hydraulic skeletons to be excluded, generation of the set of functional architectures of cooling circuits, generation of the set of functional architectures of cooling circuits comprising the following sub-steps: - for each hydraulic skeleton of the set of hydraulic skeletons, generating a set of functional architectures by placing the primary components on fluid branches of the hydraulic skeleton.

Description

Procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissementMethod for generating functional cooling circuit architectures

DOMAINE TECHNIQUE GENERALGENERAL TECHNICAL AREA

La présente invention concerne le domaine du design génératif, et plus précisément du développement d’architectures de circuits de refroidissement d’un groupe motopropulseur d’un véhicule automobile.The present invention relates to the field of generative design, and more precisely to the development of architectures of cooling circuits of a powertrain of a motor vehicle.

ETAT DE L’ARTSTATE OF THE ART

Afin de permettre la réduction des émissions de polluants des véhicules (notamment le CO2et les particules fines), il est nécessaire d’optimiser au mieux les circuits de refroidissement de moteur. En effet, le système de refroidissement a pour but de réguler et limiter la température d’un fluide de refroidissement dans le but d’optimiser la consommation d’énergie et d’assurer la fiabilité des composants. Le système de refroidissement capture des calories par le biais d’un fluide caloporteur, et les transporte à un radiateur afin de les évacuer et/ou plusieurs composant nécessitant des calories (par exemple le système de chauffage de l’habitacle ou pour le réchauffement de batterie).In order to reduce emissions of pollutants from vehicles (notably CO 2 and fine particles), it is necessary to optimize engine cooling circuits as best as possible. Indeed, the purpose of the cooling system is to regulate and limit the temperature of a cooling fluid in order to optimize energy consumption and ensure the reliability of the components. The cooling system captures calories through a heat transfer fluid, and transports them to a radiator in order to evacuate them and/or several components requiring calories (for example the cabin heating system or for heating the battery).

Par ailleurs, le développement des motorisations hybrides a fait drastiquement augmenter les besoins en termes de refroidissement de composants, les composants à refroidir étant de plus en plus nombreux, et leur sensibilité aux différentes températures plus élevées. La définition d’une architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement est donc une étape cruciale du développement d’un nouveau groupe motopropulseur.Furthermore, the development of hybrid engines has drastically increased the needs in terms of component cooling, with more and more components to be cooled, and their sensitivity to different higher temperatures. The definition of a functional cooling circuit architecture is therefore a crucial step in the development of a new powertrain.

Par architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement, on entend un schéma global avec différentes branches dans lesquelles circule un fluide de refroidissement, et sur lequel sont placés des composants du circuit de refroidissement tels que des radiateurs, des pompes, des vannes, des composants à refroidir etc.By functional architecture of a cooling circuit, we mean an overall diagram with different branches in which a cooling fluid circulates, and on which components of the cooling circuit are placed such as radiators, pumps, valves, components to be cooled. etc.

Les méthodes actuelles reposent principalement sur l’optimisation et le dimensionnement hydraulique d’architectures déjà connues. Il a toutefois été remarqué que des changements d’architecture (voir par exempleTorregrosa, A. J., Broatch, A., Olmeda, P., & Romero, C. (2008). Assessment of the influence of different cooling system configurations on engine warm-up, emissions and fuel consumption. International Journal of Automotive Technology, 9(4), 447-458.) permettaient de réduire grandement le temps nécessaire à la montée en température d’un moteur à combustion interne, et donc de réduire la consommation et les émissions dudit moteur. Il apparait donc qu’il serait avantageux d’explorer l’utilisation de nouvelles architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement afin de répondre aux besoins d’efficacité énergétique et de fiabilité des groupes motopropulseurs.Current methods are mainly based on the optimization and hydraulic sizing of already known architectures. However, it has been noted that architectural changes (see for example Torregrosa, AJ, Broatch, A., Olmeda, P., & Romero, C. (2008). Assessment of the influence of different cooling system configurations on engine warm -up, emissions and fuel consumption. International Journal of Automotive Technology, 9(4), 447-458. ) made it possible to greatly reduce the time required for the temperature rise of an internal combustion engine, and therefore to reduce consumption and emissions from said engine. It therefore appears that it would be advantageous to explore the use of new functional cooling circuit architectures in order to meet the needs for energy efficiency and reliability of powertrains.

Par ailleurs, les outils disponibles dédié à l’optimisation hydraulique, c’est-à-dire au calcul du dimensionnement de l’ensemble des composant d’un circuit hydraulique ne permettent pas le traitement efficace d’un grand nombre d’architectures fonctionnelles. En effet, les architectures fonctionnelles étant jusqu’à présent développée individuellement leur modélisation en un problème d’optimisation à résoudre par un algorithme d’optimisation (en anglais « solver ») est faire manuellement par les concepteurs du circuit hydraulique, et n’est donc pas adapté au traitement d’un grand nombre d’architectures fonctionnelles.Furthermore, the available tools dedicated to hydraulic optimization, that is to say the calculation of the sizing of all the components of a hydraulic circuit, do not allow the effective treatment of a large number of functional architectures. . Indeed, the functional architectures being until now developed individually, their modeling into an optimization problem to be solved by an optimization algorithm (in English "solver") is done manually by the designers of the hydraulic circuit, and is not therefore not suitable for processing a large number of functional architectures.

Le Demandeur s’est cependant aperçu qu’il n’existait pas à ce jour de méthode permettant une étude exhaustive de toutes les architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement possibles à partir d’une spécification de besoins en termes de refroidissement des différents composant d’un groupe motopropulseur.The Applicant, however, realized that to date there was no method allowing an exhaustive study of all possible functional cooling circuit architectures based on a specification of needs in terms of cooling of the different components of the cooling system. a powertrain.

PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION

Un objectif de l’invention est donc de permettre une étude systématique des architectures de refroidissement possible d’un groupe motopropulseur donné à partir d’une spécification des besoins en termes de refroidissement.An objective of the invention is therefore to allow a systematic study of the possible cooling architectures of a given powertrain based on a specification of the needs in terms of cooling.

Pour cela, selon un premier aspect, la présente invention propose un procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement à partir d’une liste de composants primaires, le procédé comprenant les étapes suivantes :For this, according to a first aspect, the present invention proposes a method for generating functional cooling circuit architectures from a list of primary components, the method comprising the following steps:

  • génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques (E1) constitué de branches de fluide entre des points de connexion hydraulique, la génération de l’ensemble de squelettes hydrauliques comprenant les sous-étapes suivantes :
    • définition d’au moins une condition d’exclusion (E1.1) d’un squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, la condition d’exclusion permettant d’identifier des squelettes hydrauliques à exclure de l’ensemble des solutions ;
    • génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques par la construction d’un arbre (E1.2) représentant l’ensemble de squelette hydraulique à partir d’un nombre de connexions à réaliser, l’arbre comprenant des sommets représentant des points de connexion hydrauliques et des arrêtes représentant des branches de fluide entre deux points de connexion hydraulique ;e
    • exclusion (E1.3) de l’ensemble de squelettes hydraulique des squelettes hydrauliques identifiés comme squelettes hydrauliques à exclure par la au moins une condition d’exclusion,
    generation of a set of hydraulic skeletons (E1) consisting of branches of fluid between hydraulic connection points, the generation of the set of hydraulic skeletons comprising the following sub-steps:
    • definition of at least one exclusion condition (E1.1) of a hydraulic skeleton from the set of hydraulic skeletons, the exclusion condition making it possible to identify hydraulic skeletons to be excluded from the set of solutions;
    • generation of a set of hydraulic skeletons by the construction of a tree (E1.2) representing the set of hydraulic skeleton from a number of connections to be made, the tree comprising vertices representing hydraulic connection points and edges representing branches of fluid between two hydraulic connection points;
    • exclusion (E1.3) from the set of hydraulic skeletons of the hydraulic skeletons identified as hydraulic skeletons to be excluded by at least one exclusion condition,
  • génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement (E2), la génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement comprenant les sous-étapes suivantes :
    • pour chaque squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, génération d’un ensemble d’architectures fonctionnelles par placement des composants primaires (E2.1) sur des branches de fluide du squelette hydraulique.
    generation of the set of functional architectures of cooling circuits (E2), the generation of the set of functional architectures of cooling circuits comprising the following sub-steps:
    • for each hydraulic skeleton of the set of hydraulic skeletons, generation of a set of functional architectures by placing the primary components (E2.1) on fluid branches of the hydraulic skeleton.

L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :The invention is advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combinations:

  • la construction de l’arbre représentant l’ensemble de squelette hydraulique comprend :
    • la sélection d’un premier point de connexion comme une racine de l’arbre ;
    • la création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié à la racine par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet et le point de connexion hydraulique représenté par la racine de l’arbre ;
    • pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié au sommet père par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet fils et le point de connexion hydraulique représenté par le sommet père,
    the construction of the shaft representing the hydraulic skeleton assembly includes:
    • selecting a first connection point as a root of the tree;
    • the creation of a number of vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the root by an edge representing a branch of fluid between the hydraulic connection point represented by the vertex and the point of hydraulic connection represented by the root of the tree;
    • for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the father vertex by an edge representing a branch of fluid between the hydraulic connection point represented by the child vertex and the hydraulic connection point represented by the father vertex,

la dernière étape étant répétée afin que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de connexions à réaliser.the last step being repeated so that the tree created has a depth equal to the number of connections to be made.

  • un squelette hydraulique est représenté par un ensemble de couples constitués d’étiquettes correspondant aux branches de fluide, une première étiquette du couple étant associée à un premier point de connexion hydraulique, et une deuxième étiquette du couple étant associée à un deuxième point de connexion hydraulique.a hydraulic skeleton is represented by a set of couples consisting of labels corresponding to the fluid branches, a first label of the couple being associated with a first hydraulic connection point, and a second label of the couple being associated with a second hydraulic connection point .
  • la au moins une condition d’exclusion d’un squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques comprend :
    • le nombre de branche de fluide est supérieur strictement au nombre de composant primaires et/ou,
    • le squelette hydraulique est composé d’au moins deux parties non reliées par une branche et/ou,
    • le squelette hydraulique comprend une boucle de fluide morte et/ou,
    • le squelette hydraulique est un isomorphisme d’un autre squelette hydraulique de l’ensemble de squelette hydraulique.
    the at least one condition for excluding a hydraulic skeleton from the set of hydraulic skeletons comprises:
    • the number of fluid branches is strictly greater than the number of primary components and/or,
    • the hydraulic skeleton is composed of at least two parts not connected by a branch and/or,
    • the hydraulic skeleton comprises a dead fluid loop and/or,
    • the hydraulic skeleton is an isomorphism of another hydraulic skeleton of the hydraulic skeleton set.
  • l’étape de génération d’un ensemble d’architectures fonctionnelles par placement des composants primaires sur des branches de fluide du squelette hydraulique comprend pour chaque squelette hydraulique, la construction d’un arbre représentant un sous-ensemble d’architecture fonctionnelles à partir du squelette hydraulique et de la liste de composants primaires.the step of generating a set of functional architectures by placing the primary components on fluid branches of the hydraulic skeleton comprises, for each hydraulic skeleton, the construction of a tree representing a subset of functional architectures from the hydraulic skeleton and primary component list.
  • la construction de l’arbre représentant un sous-ensemble d’architecture fonctionnelle à partir du squelette hydraulique et de la liste de composants primaires comprend :
    • la sélection d’un premier composant à placer sur le squelette hydraulique ;
    • la création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet représentant le placement du premier composant à placer sur une des branches de fluide du circuit hydraulique ;
    • pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet fils représentant le placement d’un nouveau composant à placer sur une des branche de fluide du circuit hydraulique,
    the construction of the tree representing a functional architecture subset from the hydraulic skeleton and the list of primary components includes:
    • selecting a first component to place on the hydraulic skeleton;
    • creating a number of vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each vertex representing the placement of the first component to be placed on one of the fluid branches of the hydraulic circuit;
    • for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each child vertex representing the placement of a new component to be place on one of the fluid branches of the hydraulic circuit,

la dernière étape étant répétée afin que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de composants primaires à placer.the last step being repeated so that the tree created has a depth equal to the number of primary components to be placed.

  • une architecture fonctionnelle est représentée par une liste de couples constitués d’une valeur numérique et d’une liste de composants primaires, chaque couple étant associé à une branche du squelette hydraulique, la valeur numérique d’un couple décrivant le nombre de composants primaires présents sur la branche associée.a functional architecture is represented by a list of pairs consisting of a numerical value and a list of primary components, each pair being associated with a branch of the hydraulic skeleton, the numerical value of a pair describing the number of primary components present on the associated branch.
  • une étape d’exclusion des architectures fonctionnelles identifiées comme étant un isomorphisme d’une autre architecture fonctionnelle de l’ensemble des architectures fonctionnelles.a step of excluding functional architectures identified as being an isomorphism of another functional architecture from all functional architectures.
  • la liste de composants primaire est associé à une information sur les couples composants primaires identifiés comme ne pouvant pas être placés sur une même branche, le procédé comprenant en outre une étape d’exclusion des architectures fonctionnelles dans lesquelles des couples de composants primaires, identifiés comme ne pouvant pas être placés sur une même branche, sont placés sur une même branche de l’architecture fonctionnelle, de l’ensemble des architectures fonctionnelles.the list of primary components is associated with information on the pairs of primary components identified as not being able to be placed on the same branch, the method further comprising a step of excluding functional architectures in which pairs of primary components, identified as cannot be placed on the same branch, are placed on the same branch of the functional architecture, of all functional architectures.
  • le procédé comprenant en outre une étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées, le dimensionnement hydraulique comprenant le calcul d’une répartition optimal du débit de fluide hydraulique dans les branches du circuit hydraulique définit par une architecture fonctionnelle, et/ou le calcul de valeurs optimales de perméabilité des branches de fluide hydraulique, et/ou le calcul du diamètre optimal des conduites du circuit hydraulique définit par une architecture fonctionnelle, les calculs étant réalisés pour des points de fonctionnement, un point de fonctionnement comprenant un régime moteur, un couple moteur, et une température du fluide de refroidissement.the method further comprising a step of hydraulic sizing of the functional architectures generated, the hydraulic sizing comprising the calculation of an optimal distribution of the hydraulic fluid flow in the branches of the hydraulic circuit defined by a functional architecture, and/or the calculation of values optimal permeability of the hydraulic fluid branches, and/or the calculation of the optimal diameter of the pipes of the hydraulic circuit defined by a functional architecture, the calculations being carried out for operating points, an operating point including an engine speed, an engine torque , and a temperature of the cooling fluid.
  • l’étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées comprend, pour chaque branche de chaque architecture fonctionnelle générée des étapes de :
    • génération d’un ensemble d’équations d’état associés à la branche de l’architecture fonctionnelle, les fonctions d’état définissant des contraintes d’un problème d’optimisation ;
    • pour chaque branche, optimisation par un algorithme d’optimisation du problème d’optimisation défini par l’ensemble des contraintes générées à l’étape précédente, ainsi que par une fonction objectif dépendante de la puissance hydraulique totale du circuit.
    the step of hydraulic sizing of the generated functional architectures comprises, for each branch of each generated functional architecture, steps of:
    • generation of a set of state equations associated with the branch of functional architecture, the state functions defining constraints of an optimization problem;
    • for each branch, optimization by an optimization algorithm of the optimization problem defined by all of the constraints generated in the previous step, as well as by an objective function dependent on the total hydraulic power of the circuit.
  • l’étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées comprend, pour chaque architecture fonctionnelle générée des étapes de :
    • génération d’un ensemble d’équations d’état associés à l’architecture fonctionnelle, les fonctions d’état définissant des contraintes d’un problème d’optimisation ;
    • optimisation par un algorithme d’optimisation du problème d’optimisation défini par l’ensemble des contraintes générées à l’étape précédente, ainsi que par une fonction objectif dépendante de la puissance hydraulique totale du circuit.
    the step of hydraulic sizing of the generated functional architectures comprises, for each generated functional architecture, steps of:
    • generation of a set of state equations associated with the functional architecture, the state functions defining constraints of an optimization problem;
    • optimization by an optimization algorithm of the optimization problem defined by all of the constraints generated in the previous step, as well as by an objective function dependent on the total hydraulic power of the circuit.
  • l’ensemble d’équations d’état associées à l’architecture fonctionnelles générée comprend :
    • pour chaque maille du circuit hydraulique défini par l’architecture hydraulique, une équation définissant que la somme des pertes de charge dans ladite maille est nulle, les pertes de charge d’un composant étant définies par la perméabilité du composant associée à un débit ;
    • pour chaque nœud du circuit hydraulique défini par l’architecture hydraulique, une équation définissant que la somme des débits entrants et sortants de ce nœud est nulle,
      ces équations d’état étant utilisées dans une première optimisation pour
    the set of state equations associated with the generated functional architecture includes:
    • for each mesh of the hydraulic circuit defined by the hydraulic architecture, an equation defining that the sum of the pressure losses in said mesh is zero, the pressure losses of a component being defined by the permeability of the component associated with a flow rate;
    • for each node of the hydraulic circuit defined by the hydraulic architecture, an equation defining that the sum of the incoming and outgoing flow rates of this node is zero,
      these state equations being used in a first optimization for

chaque branche de chaque circuit hydraulique défini par une architecture hydraulique,.each branch of each hydraulic circuit defined by a hydraulic architecture.

  • l’ensemble d’équations d’état associées à l’architecture fonctionnelles générée comprend :
    • pour chaque point de fonctionnement, le débit dans chaque composant d’une branche doit être supérieur ou égal à un débit prédéfini pour le composant au dit point de fonctionnement ;
    • pour chaque point de fonctionnement, une perméabilité maximale associée à chaque composant ;
    • pour chaque point de fonctionnement, une perméabilité minimale associée à chaque composant
    the set of state equations associated with the generated functional architecture includes:
    • for each operating point, the flow rate in each component of a branch must be greater than or equal to a predefined flow rate for the component at said operating point;
    • for each operating point, a maximum permeability associated with each component;
    • for each operating point, a minimum permeability associated with each component

ces équations d’état étant utilisées dans une deuxième optimisation pour chaque circuit hydraulique défini par une architecture hydraulique,these state equations being used in a second optimization for each hydraulic circuit defined by a hydraulic architecture,

  • l’algorithme d’optimisation utilisé pour résoudre le problème d’optimisation est l’algorithme DIRECT.The optimization algorithm used to solve the optimization problem is the DIRECT algorithm.

Selon un deuxième et troisième aspect, l’invention propose un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon le premier aspect de génération d’architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur ; et un moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel est enregistré un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon le premier aspect de génération d’architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.According to a second and third aspect, the invention proposes a computer program product comprising code instructions for the execution of a method according to the first aspect of generating functional architecture of a cooling circuit, when said program is executed on a computer; and storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for the execution of a method according to the first aspect of generating a functional architecture of a cooling circuit, when said program is executed on a computer.

PRESENTATION DES FIGURESPRESENTATION OF FIGURES

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre d’un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexé dans lesquels :Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description of a preferred embodiment. This description will be given with reference to the appended drawings in which:

la représente les étapes d’un mode de réalisation préféré du procédé selon l’invention ; there represents the steps of a preferred embodiment of the method according to the invention;

la est un schéma d’une architecture pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. there is a diagram of an architecture for implementing the method according to the invention.

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En référence à la , est proposé un procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement d’un véhicule automobile. Afin de générer des architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement, le procédé prend en entrée une liste de composants primaires nécessaires au fonctionnement du groupe motopropulseur, ainsi que des exigences en termes de refroidissement du groupe motopropulseur exprimés sous la forme de débit de refroidissement. Ces composant primaires sont les composants essentiels d’un circuit hydraulique, c’est-à-dire ceux pour lesquels le circuit hydraulique est développé. Ces composant sont des composant nécessitants soit d’être refroidis, soit d’être chauffés pour leur bon fonctionnement. Par ailleurs les radiateurs permettant le transfert de calories vers l’extérieur du circuit peuvent aussi être inclus dans ces composants primaires.In reference to the , a method is proposed for generating functional architectures of the cooling circuit of a motor vehicle. To generate functional cooling system architectures, the method takes as input a list of primary components required for powertrain operation, as well as powertrain cooling requirements expressed as cooling flow rate. These primary components are the essential components of a hydraulic circuit, that is to say those for which the hydraulic circuit is developed. These components are components requiring either to be cooled or heated for their proper functioning. Furthermore, the radiators allowing the transfer of calories to the outside of the circuit can also be included in these primary components.

La première étape E1 consiste à générer un ensemble de squelettes hydrauliques, ces squelettes hydrauliques étant représentés par des graphes comprenant des nœuds et des arrêtes, et consistent en un circuit hydraulique ne comprenant pas encore de composants hydrauliques (radiateurs, pompes etc.). Ce squelette doit donc être fonctionnel d’un point de vue hydraulique, c’est-à-dire qu’il doit permettre la circulation d’un fluide hydraulique dans tout le circuit. Ainsi le circuit ne devra pas comprendre de boucle morte, c’est-à-dire qu’il doit exister pour toute paire de points de connexion du squelette au moins deux chemins différents entre ces deux points dans le graphe, par ailleurs, le graphe doit être connexe au sens de la théorie des graphes. Afin de permettre le traitement automatique de la notion de squelette hydraulique, une représentation des squelettes hydraulique doit être définie, chaque squelette est donc représenté par un ensemble de couples constitués d’étiquettes. Ces couples d’étiquettes correspondant alors aux branches de fluide du squelette, la première étiquette du couple est associée à un premier point de connexion hydraulique, autrement dit une première extrémité de la branche, et la deuxième étiquette du couple étant associée à un deuxième point de connexion hydraulique, ici la deuxième extrémité de la branche.The first step E1 consists of generating a set of hydraulic skeletons, these hydraulic skeletons being represented by graphs comprising nodes and edges, and consisting of a hydraulic circuit not yet comprising hydraulic components (radiators, pumps, etc.). This skeleton must therefore be functional from a hydraulic point of view, that is to say it must allow the circulation of a hydraulic fluid throughout the circuit. Thus the circuit must not include a dead loop, that is to say that there must exist for any pair of connection points of the skeleton at least two different paths between these two points in the graph, moreover, the graph must be connected in the sense of graph theory. In order to allow the automatic processing of the notion of hydraulic skeleton, a representation of the hydraulic skeletons must be defined, each skeleton is therefore represented by a set of pairs made up of labels. These pairs of labels then correspond to the fluid branches of the skeleton, the first label of the couple is associated with a first hydraulic connection point, in other words a first end of the branch, and the second label of the couple being associated with a second point hydraulic connection, here the second end of the branch.

Cette première étape est divisée est plusieurs sous étapes qui seront décrites ci-après.This first step is divided into several sub-steps which will be described below.

La première sous-étape E1.1 est une définition des conditions d’exclusion d’un squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, ces conditions d’exclusion permettant d’identifier des squelettes hydrauliques à exclure de l’ensemble des solutions suite à leur génération. Ces conditions d’exclusion peuvent comprendre :The first sub-step E1.1 is a definition of the conditions for excluding a hydraulic skeleton from the set of hydraulic skeletons, these exclusion conditions making it possible to identify hydraulic skeletons to be excluded from the set of solutions continued to their generation. These exclusion conditions may include:

  • le cas où le nombre de branche de fluide est supérieur strictement au nombre de composant primaires, c’est-à-dire que des branches de fluide hydraulique du squelettes serait inutile (puisqu’aucun composant à placer dessus) ;the case where the number of fluid branches is strictly greater than the number of primary components, that is to say that hydraulic fluid branches of the skeletons would be useless (since there are no components to place on them);
  • le cas où le squelette hydraulique est composé d’au moins deux parties non reliées par une branche (ou deux si on intègre directement ici la condition sur les boucles de fluide mortes), de manière assez évidente, un tel squelette ne serai pas fonctionnel ;the case where the hydraulic skeleton is composed of at least two parts not connected by a branch (or two if we directly integrate the condition on dead fluid loops here), quite obviously, such a skeleton will not be functional;
  • le cas où le squelette hydraulique comprend une boucle de fluide morte comme décris précédemment, les boucles mortes correspondent au cas où il n’existe pas pour toute paire de points de connexion du squelette au moins deux chemins différents entre ces deux points dans le graphe, dans ce cas, le squelette est considéré comme comprenant une boucle morte et donc le squelette peut être exclu ;the case where the hydraulic skeleton includes a dead fluid loop as described previously, the dead loops correspond to the case where there do not exist for any pair of connection points of the skeleton at least two different paths between these two points in the graph, in this case, the skeleton is considered to include a dead loop and therefore the skeleton can be excluded;
  • le cas où le squelette hydraulique est un isomorphisme d’un autre squelette hydraulique de l’ensemble de squelette hydraulique pour cela les méthodes connues pour identifier les isomorphismes entre deux graphes peuvent être utilisées.the case where the hydraulic skeleton is an isomorphism of another hydraulic skeleton of the set of hydraulic skeleton for this the known methods for identifying isomorphisms between two graphs can be used.

Cette étape de définition des conditions d’exclusion pourra évidement être mise en œuvre aussi bien au début du procédé que juste avant l’étape d’exclusion en elle-même.This step of defining the exclusion conditions can obviously be implemented both at the start of the process and just before the exclusion step itself.

Ensuite, une étape E1.2 de génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques est mise en œuvre. Pour cela, la méthode procède à la construction d’un arbre représentant l’ensemble de squelette hydraulique à partir du nombre de connexions à réaliser dans ce squelette. Plus précisément, cet arbre représentant l’ensemble de squelette hydraulique est constitué de sommets et d’arrêtes, l’un des sommets étant la racine. Les sommets (à l’exception de la racine) représentent tous un point de connexion du squelette hydraulique, ainsi chaque sommet aura un sommet père, ainsi qu’un nombre de sommet fils égal au nombre maximal de point de connexion possible. Un chemin, depuis la racine vers un nœud interne ou une feuille de l’arbre sans jamais emprunter une arrête plus d’une fois constitue alors un squelette hydraulique, dans le sens ou ce chemin représente un ensemble d’arrêtes et de sommet d’un graphe pouvant être utilisé comme squelette hydraulique. La construction de l’arbre pourra être réalisée à partir du procédé suivant :Then, a step E1.2 of generating a set of hydraulic skeletons is implemented. To do this, the method proceeds to the construction of a tree representing the entire hydraulic skeleton from the number of connections to be made in this skeleton. More precisely, this tree representing the entire hydraulic skeleton is made up of vertices and edges, one of the vertices being the root. The vertices (except the root) all represent a connection point of the hydraulic skeleton, so each vertex will have a parent vertex, as well as a number of child vertices equal to the maximum number of possible connection points. A path, from the root to an internal node or a leaf of the tree without ever taking an edge more than once then constitutes a hydraulic skeleton, in the sense that this path represents a set of edges and vertex of a graph that can be used as a hydraulic skeleton. The construction of the tree can be carried out using the following process:

  • sélection arbitraire d’un premier point de connexion, ce point de connexion devient alors la racine de l’arbre ;arbitrary selection of a first connection point, this connection point then becomes the root of the tree;
  • création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié à la racine par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet et le point de connexion hydraulique représenté par la racine de l’arbre, cette opération permet de représenter tous les choix de connexions possibles ;creation of a number of vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the root by an edge representing a branch of fluid between the hydraulic connection point represented by the vertex and the connection point hydraulic represented by the root of the tree, this operation makes it possible to represent all the possible connection choices;
  • puis, pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié au sommet père par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet fils et le point de connexion hydraulique représenté par le sommet père, il sera évident que cette étape est similaire à la précédente si l’on considère le sommet père comme la racine d’un sous arbre ;then, for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the father vertex by an edge representing a fluid branch between the hydraulic connection point represented by the child vertex and the hydraulic connection point represented by the father vertex, it will be obvious that this step is similar to the previous one if we consider the father vertex as the root of an under tree;
  • cette dernière étape peut alors être répétée autant de fois que nécessaire afin que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de connexions à réaliser.this last step can then be repeated as many times as necessary so that the tree created has a depth equal to the number of connections to be made.

Il apparaitra à la personne de l’art que ce procédé décrit ci-dessus pourra être aussi bien implémenté sous la forme d’un programme récursif ou itérative, et donnera le même résultat.It will appear to those skilled in the art that this process described above can be implemented as well in the form of a recursive or iterative program, and will give the same result.

Une fois l’arbre généré, il sera alors possible de réduire le nombre de squelette hydraulique en excluant les squelettes ne répondant pas au contrainte physiques décrites précédemment. Il suffit alors d’évaluer pour chaque squelette hydraulique, autrement dit, pour chaque chemin depuis la racine ne passant pas deux fois par une arrête, si le squelette hydraulique respecte ou non les conditions d’exclusion listés précédemment. Dans le cas ou au moins une de ces conditions est vérifiée, donc que le squelette hydraulique n’est pas réalisable d’un point de vue physique, le squelette est alors exclu afin de ne pas entrainer de traitement ultérieur, et donc de réduire le temps de calcul nécessaire.Once the tree is generated, it will then be possible to reduce the number of hydraulic skeletons by excluding the skeletons that do not meet the physical constraints described previously. It is then sufficient to evaluate for each hydraulic skeleton, in other words, for each path from the root not passing twice through an edge, whether or not the hydraulic skeleton respects the exclusion conditions listed previously. In the case where at least one of these conditions is verified, therefore the hydraulic skeleton is not feasible from a physical point of view, the skeleton is then excluded in order not to lead to further treatment, and therefore to reduce the calculation time required.

A l’issue des étapes précédemment décrites, on a donc une liste de squelettes hydrauliques tous réalisable physiquement, et sur lesquels tous les composants primaires nécessaires au bon fonctionnement du groupe motopropulseur peuvent être placés. L’ensemble de squelette ainsi généré présente l’intérêt d’être exhaustif étant donné qu’il comprend l’intégralité des squelettes hydrauliques possible à partir de la contrainte du nombre de composant à placer. Il convient donc ensuite d’étudier l’ensemble des placements de composants possible sur chacun des squelettes ainsi générés.At the end of the steps previously described, we therefore have a list of hydraulic skeletons that are all physically feasible, and on which all the primary components necessary for the proper functioning of the powertrain can be placed. The set of skeletons thus generated has the advantage of being exhaustive given that it includes all the possible hydraulic skeletons based on the constraint of the number of components to be placed. It is therefore appropriate to then study all possible component placements on each of the skeletons thus generated.

Le procédé comprend donc une étape E2 de génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement. Pour cela, dans une sous étape E2.1, l’ensemble des placements de composants primaires sur des branches de fluide du squelette hydraulique est énuméré à partir de chaque squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques obtenue à partir de l’arbre construit. Une méthode analogue à celle utilisé pour la génération de l’ensemble des squelettes hydraulique possible est donc utilisée, il s’agit de construire un arbre représentant l’ensemble des placements de composant possibles. Il faut toutefois noter ici qu’on doit construire un arbre pour chaque squelette hydraulique possible l’étape de vérification des conditions d’exclusion décrite précédemment est donc particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet de réduire grandement le nombre d’arbre à construire, et donc de réduire le temps de calcul nécessaire. Le placement des composants sur le squelette hydraulique se fait donc à partir d’une liste de composants primaires obtenue préalablement et dépendante des spécifications du groupe motopropulseur considéré.The method therefore includes a step E2 of generating the set of functional architectures of cooling circuits. For this, in a sub-step E2.1, all of the placements of primary components on fluid branches of the hydraulic skeleton are listed from each hydraulic skeleton of the set of hydraulic skeletons obtained from the constructed tree . A method similar to that used for the generation of all possible hydraulic skeletons is therefore used, it involves constructing a tree representing all possible component placements. However, it should be noted here that a tree must be built for each possible hydraulic skeleton; the step of checking the exclusion conditions described above is therefore particularly advantageous in that it makes it possible to greatly reduce the number of trees to be built, and therefore reduce the necessary calculation time. The placement of the components on the hydraulic skeleton is therefore based on a list of primary components obtained previously and dependent on the specifications of the powertrain considered.

La construction de l’arbre peut donc être réalisée de la manière ci-après décrite :The construction of the tree can therefore be carried out in the manner described below:

  • sélection d’un premier composant à placer sur le squelette hydraulique, il s’agit ici de choisir arbitrairement un composant parmi la liste de composant à placer et de l’associer à racine de l’arbre ;selection of a first component to be placed on the hydraulic skeleton, this involves arbitrarily choosing a component from the list of components to be placed and associating it with the root of the tree;
  • création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet représentant le placement du premier composant (associé à la racine) sur une des branches de fluide du circuit hydraulique ;creation of a number of vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each vertex representing the placement of the first component (associated with the root) on one of the fluid branches of the hydraulic circuit;
  • puis, partant de chacun des sommets précédemment définis, pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet fils représentant le placement d’un nouveau composant à placer sur une des branche de fluide du circuit hydraulique. On a donc à chaque profondeur de l’arbre un composant qui est placé sur une branche du squelette hydraulique ;then, starting from each of the previously defined vertices, for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each vertex wires representing the placement of a new component to be placed on one of the fluid branches of the hydraulic circuit. We therefore have at each depth of the tree a component which is placed on a branch of the hydraulic skeleton;
  • cette dernière étape est alors répétée jusqu’à ce que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de composants primaires à placer.this last step is then repeated until the tree created has a depth equal to the number of primary components to place.

L’arbre ainsi construit permet là aussi de représenter l’ensemble des architectures fonctionnelles (c’est-à-dire les squelettes sur lesquels sont placés le composants primaire). En effet, un chemin de la racine vers une feuille et ne passant jamais deux fois par une arrête de l’arbre correspond bien à un placement de tous les composants primaires sur le squelette hydraulique. Les architectures fonctionnelles pourront être représentées par une liste (c’est-à-dire un ensemble ordonné) de couples, chacun de ces couples étant constitué d’une valeur numérique et d’une liste de composants primaires, ainsi, chacun de ces couples représentera le placement des composants primaires sur une branche. La valeur numérique du couple décrit alors le nombre de composant primaires sur la branche considérée.The tree thus constructed also makes it possible to represent all the functional architectures (i.e. the skeletons on which the primary components are placed). Indeed, a path from the root to a leaf and never passing twice through an edge of the tree corresponds to a placement of all the primary components on the hydraulic skeleton. The functional architectures could be represented by a list (that is to say an ordered set) of pairs, each of these pairs being made up of a numerical value and a list of primary components, thus, each of these pairs will represent the placement of primary components on a branch. The numerical value of the torque then describes the number of primary components on the branch considered.

Similairement à la construction de l’ensemble des squelettes hydraulique, certaines architectures fonctionnelles pourront être exclues afin de réduire les temps de traitements, et d’éviter de conserver des solutions ne pouvant être réalisée physiquement. On pourra donc là encore vérifier si des architectures hydrauliques des isomorphisme les unes des autres et n’en garder qu’une. De plus, on pourra définir préalablement pour chaque composant les autres composant à proximité desquels il ne peut être placé sur une branche. Par exemple, si deux composants génèrent de la chaleur et doivent être refroidi, ils ne peuvent être placé l’un à la suite de l’autre sur la même branche de fluide sans moyen de refroidir le fluide entre eux.Similar to the construction of all the hydraulic skeletons, certain functional architectures may be excluded in order to reduce processing times, and to avoid retaining solutions that cannot be physically achieved. We can therefore again check whether the hydraulic architectures are isomorphisms from each other and keep only one. In addition, we can previously define for each component the other components near which it cannot be placed on a branch. For example, if two components generate heat and must be cooled, they cannot be placed one after the other on the same branch of fluid without a means of cooling the fluid between them.

Suite à la génération d’architecture fonctionnelle, une optimisation hydraulique des architectures fonctionnelles peut aussi être réalisée. Cette optimisation hydraulique permet ainsi de calculer la répartition optimale du débit de fluide hydraulique dans les branches du circuit hydraulique, ainsi que de définir les valeurs optimales de perméabilité des branches de fluide hydraulique et le diamètre optimal des conduites du circuit hydraulique en fonction de points de fonctionnement, dans le but de minimiser les pertes de charge dans le circuit hydraulique. Les points de fonctionnement étant définis comme des triplets de valeur comprenant un régime moteur désiré, un couple moteur, ainsi qu’une température du fluide de refroidissement, et proviennent des cycles d’homologation, par exemple le cycle WLTC (pour Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle).Following the generation of functional architecture, hydraulic optimization of functional architectures can also be carried out. This hydraulic optimization thus makes it possible to calculate the optimal distribution of the flow of hydraulic fluid in the branches of the hydraulic circuit, as well as to define the optimal values of permeability of the branches of hydraulic fluid and the optimal diameter of the pipes of the hydraulic circuit according to points of operation, with the aim of minimizing pressure losses in the hydraulic circuit. The operating points being defined as triplets of values including a desired engine speed, an engine torque, as well as a temperature of the cooling fluid, and come from the approval cycles, for example the WLTC cycle (for Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle).

Pour l’optimisation des circuit hydraulique, deux approches peuvent être utilisée seules ou en combinaison, la première consiste à réaliser, pour chaque architecture fonctionnelle de l’ensemble d’architectures fonctionnelle, une optimisation au niveau de chaque branche du circuit hydraulique défini par l’architecture fonctionnelle, on obtient ainsi un premier dimensionnement des composants de chaque branche, la deuxième consiste à considérer une architecture dans son ensemble afin de réaliser une optimisation globale des composants sur tout le circuit.For the optimization of hydraulic circuits, two approaches can be used alone or in combination, the first consists of carrying out, for each functional architecture of the set of functional architectures, an optimization at the level of each branch of the hydraulic circuit defined by functional architecture, we thus obtain a first dimensioning of the components of each branch, the second consists of considering an architecture as a whole in order to achieve an overall optimization of the components throughout the circuit.

Pour la première approche, le problème d’optimisation est modélisé à partir de l’application des lois de Kirchhoff (loi des mailles et loi des nœuds) au circuit hydraulique maillé définit par l’architecture fonctionnelle. La loi des mailles spécifie que la somme algébrique des pertes de charge de chaque composant placé sur une maille est nulle, autrement dit :For the first approach, the optimization problem is modeled from the application of Kirchhoff's laws (law of meshes and law of nodes) to the meshed hydraulic circuit defined by the functional architecture. The law of meshes specifies that the algebraic sum of the pressure losses of each component placed on a mesh is zero, in other words:

, ,

Avec une fonction définissant la perte de charge d’un composant de perméabilité Se pour un débit Q.With a function defining the pressure loss of a permeability component Se for a flow rate Q.

La loi des nœuds quant à elle, spécifie que pour chaque nœud du circuit hydraulique, la somme des débits entrants et sortant du nœud est nulle, autrement dit :The law of nodes specifies that for each node of the hydraulic circuit, the sum of the flows entering and leaving the node is zero, in other words:

, ,

Avec , le débit de la branche i parmi les n branches entrantes et sortantes du nœud étudié.With , the flow rate of branch i among the n incoming and outgoing branches of the node studied.

Ces lois appliquées à chaque maille et chaque nœud de l’architecture hydraulique permettent donc d’obtenir un système d’équations à résoudre par un algorithme d’optimisation, la fonction objectif du problème d’optimisation pouvant être définie comme la puissance hydraulique totale du circuit, la variable d’optimisation étant la perméabilité Se de chacun des composants du circuit.These laws applied to each mesh and each node of the hydraulic architecture therefore make it possible to obtain a system of equations to be solved by an optimization algorithm, the objective function of the optimization problem being able to be defined as the total hydraulic power of the circuit, the optimization variable being the permeability Se of each of the components of the circuit.

On obtient donc le problème suivant à optimiser :We therefore obtain the following problem to optimize:

Avec,With,

avec , la perméabilité hydraulique du composant présent sur la branche considéré, with , the hydraulic permeability of the component present on the branch considered,

la puissance hydraulique totale, the total hydraulic power,

pour les coefficients de pondération, For the weighting coefficients,

pour le débit calculé au niveau de la branche considéré permettant à minima d’avoir le débit spécifié pour le point de fonctionnement k pour chaque composant présent sur la branche, For the flow rate calculated at the level of the branch considered allowing at least the flow rate specified for the operating point k for each component present on the branch,

les pertes de charges au niveau de la branche pour chaque composant présent sur la branche, the load losses at the branch level for each component present on the branch,

pour et , la fonction représentant les contraintes portant sur le respect des exigences de refroidissement des composants sur le point de fonctionnement (le débit dans le composant d’indice doit avoir à minima le débit sur le point de fonctionnement ), For And , the function representing the constraints relating to compliance with the cooling requirements of the components at the operating point (the flow rate in the index component must have at least the flow on point of operation ),

pour et , la fonction représentant la perméabilité maximale du composant d’indice j au point de fonctionnement , For And , the function representing the maximum permeability of the component of index j at the operating point ,

pour et , la fonction représentant la perméabilité minimale du composant d’indice j au point de fonctionnement .
 For And , the function representing the minimum permeability of the component of index j at the operating point .

Cette formulation des problèmes d’optimisation à résoudre peut alors être réalisée automatiquement à partir d’une architecture fonctionnelle générée, les architectures fonctionnelles générée définissant complètement le placement des différents composants sur les branches du circuit.This formulation of the optimization problems to be solved can then be carried out automatically from a generated functional architecture, the generated functional architectures completely defining the placement of the different components on the branches of the circuit.

La résolution de ces problèmes d’optimisation peut alors être fait à l’aide d’un solver adapté, par exemple, un algorithme DIRECT pourra être utilisé afin de déterminer les perméabilité optimales permettant de minimiser la puissance hydraulique nécessaire au circuit sur chacun des points de fonctionnement définis. Par ailleurs, chaque point de fonctionnement pourra être associé à une pondération dépendant de la fréquence d’utilisation du point de fonctionnement dans un mode d’utilisation standard du groupe motopropulseur. Ces pondérations permettent avantageusement d’éviter que le circuit de refroidissement soit dimensionné afin d’optimiser la puissance hydraulique sur un point de fonctionnement qui n’est que très peu utilisé, au dépend de la puissance hydraulique sur d’autre points de fonctionnements bien plus utilisés.The resolution of these optimization problems can then be done using a suitable solver, for example, a DIRECT algorithm can be used to determine the optimal permeabilities making it possible to minimize the hydraulic power necessary for the circuit on each of the points defined operating conditions. Furthermore, each operating point may be associated with a weighting depending on the frequency of use of the operating point in a standard mode of use of the powertrain. These weightings advantageously prevent the cooling circuit from being sized in order to optimize the hydraulic power on an operating point which is used very little, at the expense of the hydraulic power on other much more operating points. used.

Ainsi, afin de favoriser les points de fonctionnement les plus utilisés sur un cycle d’homologation les coefficients de pondération sont définis par des coordonnées de barycentre. Cette méthode est appliquée à un nuage de points de fonctionnement pour calculer les coefficients de pondération en fonction de l’utilisation d’un système HEV sur cycle d’homologation. Les évolutions temporelles des variables d’états caractérisant les points de fonctionnement étudiés sont issues de la définition de la loi de gestion du système véhicule hybride sur le cycle d’homologation choisi. A chaque pas de temps du cycle, les valeurs prisent par les différentes variables d’états permettent de positionner un point dans le nuage de points de fonctionnement. A partir d’une triangulation de Delaunay, utilisée pour générer un maillage, le nuage de points de fonctionnement est maillé. Le maillage obtenu permet de sélectionner à chaque pas de temps, les points les plus proches du point précédemment positionné dans le nuage de points de fonctionnement. Selon les dimensions du nuage de points, le nombre nécessaire de points à sélectionner est définie.Thus, in order to favor the most used operating points over an approval cycle, the weighting coefficients are defined by barycenter coordinates. This method is applied to a cloud of operating points to calculate the weighting coefficients according to the use of an HEV system on the approval cycle. The temporal evolutions of the state variables characterizing the operating points studied come from the definition of the management law of the hybrid vehicle system over the chosen approval cycle. At each time step of the cycle, the values taken by the different state variables make it possible to position a point in the cloud of operating points. From a Delaunay triangulation, used to generate a mesh, the cloud of operating points is meshed. The mesh obtained makes it possible to select at each time step, the points closest to the point previously positioned in the cloud of operating points. Depending on the dimensions of the point cloud, the necessary number of points to select is defined.

Pour la deuxième approche, le problème d’optimisation à résoudre est donc global à l’architecture fonctionnelle étudiée. Cette fois-ci, l’optimisation se fait donc au niveau de la perméabilité des branches (et non des composant d’une branche). L’objectif est là aussi de minimiser la puissance hydraulique pondérée mais cette fois-ci au niveau du circuit complet. Le problème d’optimisation est donc :For the second approach, the optimization problem to be solved is therefore global to the functional architecture studied. This time, the optimization is therefore done at the level of the permeability of the branches (and not the components of a branch). The objective here is also to minimize the weighted hydraulic power but this time at the level of the complete circuit. The optimization problem is therefore:

Avec,With,

avec , la perméabilité hydraulique de la branche l du circuit hydraulique considéré, with , the hydraulic permeability of branch l of the hydraulic circuit considered,

la puissance hydraulique totale, the total hydraulic power,

pour le coefficient de pondération associé au point de fonctionnement , For the weighting coefficient associated with the operating point ,

pour le débit calculé au niveau du circuit hydraulique considéré permettant à minima d’avoir le débit spécifié pour le point de fonctionnement pour chaque branche du circuit, For the flow calculated at the level of the hydraulic circuit considered allowing at least the flow specified for the operating point for each branch of the circuit,

les pertes de charges au niveau du circuit, pour chaque branche du circuit hydraulique, the pressure losses at the circuit level, for each branch of the hydraulic circuit,

pour et , la fonction représentant les contraintes portant sur le respect des exigences de refroidissement des branches sur le point de fonctionnement (le débit dans la branche d’indice l doit avoir à minima le débit sur le point de fonctionnement ), For And , the function representing the constraints relating to compliance with the cooling requirements of the branches at the operating point (the flow in the branch with index l must have at least the flow on point of operation ),

pour et , la fonction représentant la perméabilité maximale de la branche d’indice l au point de fonctionnement , For And , the function representing the maximum permeability of the branch of index l at the operating point ,

pour et , la fonction représentant la perméabilité minimale de la branche d’indice l au point de fonctionnement . For And , the function representing the minimum permeability of the branch of index l at the operating point .

Là aussi, le problème d’optimisation pourra être résolu par un solver connu tel que l’algorithme DIRECT.Here too, the optimization problem can be solved by a known solver such as the DIRECT algorithm.

La méthode d’optimisation hydraulique proposée permet ainsi de déterminer la répartition de débit dans les branches et la puissance hydraulique afin de respecter les contraintes sur les exigences de refroidissement des composants. Pour chaque point de fonctionnement la puissance hydraulique pondérée par son utilisation est calculée. Les valeurs optimales de perméabilité des branches permettent de traduire, à l’instar de l’optimisation des perméabilités au niveau décomposant, le besoin de by-pass ou ajutage. Une perméabilité optimale d’une branche supérieure à sa valeur initiale traduit le besoin d’un by-pass, l’inverse nécessite un ajutage.The proposed hydraulic optimization method thus makes it possible to determine the flow distribution in the branches and the hydraulic power in order to respect the constraints on the cooling requirements of the components. For each operating point the hydraulic power weighted by its use is calculated. The optimal permeability values of the branches make it possible to translate, like the optimization of permeabilities at the decomposing level, the need for by-pass or nozzle. Optimal permeability of a branch greater than its initial value reflects the need for a by-pass, the opposite requires a nozzle.

Le procédé permet ainsi à partir d’une simple spécification des besoins de refroidissement d’un groupe motopropulseur et des composants à intégrer dans le circuit de refroidissement, d’obtenir et de comparer l’ensemble des circuits de refroidissement possibles. L’étude est donc exhaustive et non plus limité à des modifications d’architectures connues. Il est donc possible de créer des circuits de refroidissement bien plus efficaces et de les comparer selon de nombreux critères.The process thus makes it possible, from a simple specification of the cooling needs of a powertrain and the components to be integrated into the cooling circuit, to obtain and compare all possible cooling circuits. The study is therefore exhaustive and no longer limited to modifications of known architectures. It is therefore possible to create much more efficient cooling circuits and compare them according to numerous criteria.

En référence à la , le procédé pourra être mis en œuvre par un ordinateur 10, comprenant des moyens de traitement de données 11 configurés pour mettre en œuvre le procédé de génération d’architectures fonctionnelles, ainsi que des moyens de stockages 12, tels qu’une mémoire informatique, par exemple un disque dur sur lesquels sont enregistrés des instructions de code pour l’exécution du procédé de génération d’architectures fonctionnelles.
In reference to the , the method can be implemented by a computer 10, comprising data processing means 11 configured to implement the method for generating functional architectures, as well as storage means 12, such as a computer memory, for example a hard disk on which code instructions are recorded for the execution of the process for generating functional architectures.

Claims (17)

Procédé de génération d’architectures fonctionnelles de circuit de refroidissement à partir d’une liste de composants primaires, le procédé comprenant les étapes suivantes :
.génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques (E1) constitué de branches de fluide entre des points de connexion hydraulique, la génération de l’ensemble de squelettes hydrauliques comprenant les sous-étapes suivantes :
- définition d’au moins une condition d’exclusion (E1.1) d’un squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, la condition d’exclusion permettant d’identifier des squelettes hydrauliques à exclure de l’ensemble des solutions ;
- génération d’un ensemble de squelettes hydrauliques par la construction d’un arbre (E1.2) représentant l’ensemble de squelette hydraulique à partir d’un nombre de connexions à réaliser, l’arbre comprenant des sommets représentant des points de connexion hydrauliques et des arrêtes représentant des branches de fluide entre deux points de connexion hydraulique ;
- exclusion (E1.3) de l’ensemble de squelettes hydraulique des squelettes hydrauliques identifiés comme squelettes hydrauliques à exclure par la au moins une condition d’exclusion,
.génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement (E2), la génération de l’ensemble d’architectures fonctionnelles de circuits de refroidissement comprenant les sous-étapes suivantes :
- pour chaque squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques, génération d’un ensemble d’architectures fonctionnelles par placement des composants primaires (E2.1) sur des branches de fluide du squelette hydraulique.Method for generating functional cooling circuit architectures from a list of primary components, the method comprising the following steps:
.generation of a set of hydraulic skeletons (E1) consisting of fluid branches between hydraulic connection points, the generation of the set of hydraulic skeletons comprising the following sub-steps:
- definition of at least one exclusion condition (E1.1) of a hydraulic skeleton from the set of hydraulic skeletons, the exclusion condition making it possible to identify hydraulic skeletons to be excluded from the set of solutions;
- generation of a set of hydraulic skeletons by the construction of a tree (E1.2) representing the set of hydraulic skeleton from a number of connections to be made, the tree comprising vertices representing connection points hydraulics and edges representing branches of fluid between two hydraulic connection points;
- exclusion (E1.3) from the set of hydraulic skeletons of the hydraulic skeletons identified as hydraulic skeletons to be excluded by at least one exclusion condition,
.generation of the set of functional architectures of cooling circuits (E2), the generation of the set of functional architectures of cooling circuits comprising the following sub-steps:
- for each hydraulic skeleton of the set of hydraulic skeletons, generation of a set of functional architectures by placing the primary components (E2.1) on fluid branches of the hydraulic skeleton. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la construction de l’arbre représentant l’ensemble de squelette hydraulique comprend :
.la sélection d’un premier point de connexion comme une racine de l’arbre ;
.la création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié à la racine par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet et le point de connexion hydraulique représenté par la racine de l’arbre ;
.pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de connexion à réaliser, chacun des sommets étant relié au sommet père par une arrête représentant une branche de fluide entre le point de connexion hydraulique représenté par le sommet fils et le point de connexion hydraulique représenté par le sommet père,
la dernière étape étant répétée afin que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de connexions à réaliser.A method according to claim 1, wherein the construction of the shaft representing the hydraulic skeleton assembly comprises:
.the selection of a first connection point as a root of the tree;
.the creation of a number of vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the root by an edge representing a branch of fluid between the hydraulic connection point represented by the vertex and the point hydraulic connection represented by the root of the tree;
.for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of connections to be made, each of the vertices being connected to the father vertex by an edge representing a branch of fluid between the hydraulic connection point represented by the child vertex and the hydraulic connection point represented by the father vertex,
the last step being repeated so that the tree created has a depth equal to the number of connections to be made. Procédé selon la revendication 2, dans lequel un squelette hydraulique est représenté par un ensemble de couples constitués d’étiquettes correspondant aux branches de fluide, une première étiquette du couple étant associée à un premier point de connexion hydraulique, et une deuxième étiquette du couple étant associée à un deuxième point de connexion hydraulique.Method according to claim 2, in which a hydraulic skeleton is represented by a set of couples consisting of labels corresponding to the fluid branches, a first label of the couple being associated with a first hydraulic connection point, and a second label of the couple being associated with a second hydraulic connection point. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, la au moins une condition d’exclusion d’un squelette hydraulique de l’ensemble de squelettes hydrauliques comprend :
.le nombre de branche de fluide est supérieur strictement au nombre de composant primaires et/ou,
.le squelette hydraulique est composé d’au moins deux parties non reliées par une branche et/ou,
.le squelette hydraulique comprend une boucle de fluide morte et/ou,
.le squelette hydraulique est un isomorphisme d’un autre squelette hydraulique de l’ensemble de squelette hydraulique.Method according to one of claims 1 to 3, in which the at least one condition for excluding a hydraulic skeleton from the set of hydraulic skeletons comprises:
.the number of fluid branches is strictly greater than the number of primary components and/or,
.the hydraulic skeleton is composed of at least two parts not connected by a branch and/or,
.the hydraulic skeleton includes a dead fluid loop and/or,
.the hydraulic skeleton is an isomorphism of another hydraulic skeleton of the hydraulic skeleton set. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel, l’étape de génération d’un ensemble d’architectures fonctionnelles par placement des composants primaires sur des branches de fluide du squelette hydraulique comprend pour chaque squelette hydraulique, la construction d’un arbre représentant un sous-ensemble d’architecture fonctionnelles à partir du squelette hydraulique et de la liste de composants primaires.Method according to one of claims 1 to 4, in which the step of generating a set of functional architectures by placing the primary components on fluid branches of the hydraulic skeleton comprises for each hydraulic skeleton, the construction of a tree representing a subset of functional architecture from the hydraulic skeleton and the list of primary components. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la construction de l’arbre représentant un sous-ensemble d’architecture fonctionnelle à partir du squelette hydraulique et de la liste de composants primaires comprend :
.la sélection d’un premier composant à placer sur le squelette hydraulique ;
.la création d’un nombre de sommet de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet représentant le placement du premier composant à placer sur une des branches de fluide du circuit hydraulique ;
. pour chaque sommet, dit sommet père, créé à l’étape précédente, création d’un nombre de sommet fils de l’arbre égal au nombre de branche de fluide du circuit hydraulique, chaque sommet fils représentant le placement d’un nouveau composant à placer sur une des branche de fluide du circuit hydraulique,
la dernière étape étant répétée afin que l’arbre créé ait une profondeur égale au nombre de composants primaires à placer.Method according to claim 5, in which the construction of the tree representing a functional architecture subset from the hydraulic skeleton and the list of primary components comprises:
.the selection of a first component to be placed on the hydraulic skeleton;
.the creation of a number of vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each vertex representing the placement of the first component to be placed on one of the fluid branches of the hydraulic circuit;
. for each vertex, called the father vertex, created in the previous step, creation of a number of child vertices of the tree equal to the number of fluid branches of the hydraulic circuit, each child vertex representing the placement of a new component to be place on one of the fluid branches of the hydraulic circuit,
the last step being repeated so that the tree created has a depth equal to the number of primary components to be placed. Procédé selon la revendication 6, dans lequel, une architecture fonctionnelle est représentée par une liste de couples constitués d’une valeur numérique et d’une liste de composants primaires, chaque couple étant associé à une branche du squelette hydraulique, la valeur numérique d’un couple décrivant le nombre de composants primaires présents sur la branche associée.
Method according to claim 6, in which, a functional architecture is represented by a list of pairs consisting of a digital value and a list of primary components, each pair being associated with a branch of the hydraulic skeleton, the digital value of a pair describing the number of primary components present on the associated branch.
 Procédé selon l’une des revendications 5 à 7, comprenant en outre une étape d’exclusion des architectures fonctionnelles identifiées comme étant un isomorphisme d’une autre architecture fonctionnelle de l’ensemble des architectures fonctionnelles.Method according to one of claims 5 to 7, further comprising a step of excluding functional architectures identified as being an isomorphism of another functional architecture from all of the functional architectures. Procédé selon l’une des revendications 5 à 8, dans lequel la liste de composants primaire est associé à une information sur les couples composants primaires identifiés comme ne pouvant pas être placés sur une même branche, le procédé comprenant en outre une étape d’exclusion des architectures fonctionnelles dans lesquelles des couples de composants primaires, identifiés comme ne pouvant pas être placés sur une même branche, sont placés sur une même branche de l’architecture fonctionnelle, de l’ensemble des architectures fonctionnelles.Method according to one of claims 5 to 8, in which the list of primary components is associated with information on the primary component pairs identified as not being able to be placed on the same branch, the method further comprising an exclusion step functional architectures in which pairs of primary components, identified as not being able to be placed on the same branch, are placed on the same branch of the functional architecture, of all the functional architectures. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, comprenant en outre une étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées, le dimensionnement hydraulique comprenant le calcul d’une répartition optimal du débit de fluide hydraulique dans les branches du circuit hydraulique définit par une architecture fonctionnelle, et/ou le calcul de valeurs optimales de perméabilité des branches de fluide hydraulique, et/ou le calcul du diamètre optimal des conduites du circuit hydraulique définit par une architecture fonctionnelle, les calculs étant réalisés pour des points de fonctionnement, un point de fonctionnement comprenant un régime moteur, un couple moteur, et une température du fluide de refroidissement.Method according to one of claims 1 to 9, further comprising a step of hydraulic sizing of the functional architectures generated, the hydraulic sizing comprising the calculation of an optimal distribution of the flow of hydraulic fluid in the branches of the hydraulic circuit defined by an architecture functional, and/or the calculation of optimal values of permeability of the branches of hydraulic fluid, and/or the calculation of the optimal diameter of the pipes of the hydraulic circuit defined by a functional architecture, the calculations being carried out for operating points, a point of operation including engine speed, engine torque, and cooling fluid temperature. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées comprend, pour chaque branche de chaque architecture fonctionnelle générée des étapes de :
- génération d’un ensemble d’équations d’état associés à la branche de l’architecture fonctionnelle, les fonctions d’état définissant des contraintes d’un problème d’optimisation ;
- pour chaque branche, optimisation par un algorithme d’optimisation du problème d’optimisation défini par l’ensemble des contraintes générées à l’étape précédente, ainsi que par une fonction objectif dépendante de la puissance hydraulique totale du circuit.Method according to claim 10, in which the step of hydraulically sizing the generated functional architectures comprises, for each branch of each generated functional architecture, steps of:
- generation of a set of state equations associated with the branch of functional architecture, the state functions defining the constraints of an optimization problem;
- for each branch, optimization by an optimization algorithm of the optimization problem defined by all of the constraints generated in the previous step, as well as by an objective function dependent on the total hydraulic power of the circuit. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape de dimensionnement hydraulique des architectures fonctionnelles générées comprend, pour chaque architecture fonctionnelle générée des étapes de :
- génération d’un ensemble d’équations d’état associés à l’architecture fonctionnelle, les fonctions d’état définissant des contraintes d’un problème d’optimisation ;
- optimisation par un algorithme d’optimisation du problème d’optimisation défini par l’ensemble des contraintes générées à l’étape précédente, ainsi que par une fonction objectif dépendante de la puissance hydraulique totale du circuit.Method according to claim 10, in which the step of hydraulic sizing of the generated functional architectures comprises, for each generated functional architecture, steps of:
- generation of a set of state equations associated with the functional architecture, the state functions defining constraints of an optimization problem;
- optimization by an optimization algorithm of the optimization problem defined by all of the constraints generated in the previous step, as well as by an objective function dependent on the total hydraulic power of the circuit. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l’ensemble d’équations d’état associées à l’architecture fonctionnelles générée comprend :
- pour chaque maille du circuit hydraulique défini par l’architecture hydraulique, une équation définissant que la somme des pertes de charge dans ladite maille est nulle, les pertes de charge d’un composant étant définies par la perméabilité du composant associée à un débit ;
- pour chaque nœud du circuit hydraulique défini par l’architecture hydraulique, une équation définissant que la somme des débits entrants et sortants de ce nœud est nulle,
ces équations d’état étant utilisées dans une première optimisation pour chaque branche de chaque circuit hydraulique défini par une architecture hydraulique,.Method according to claim 11, in which the set of state equations associated with the generated functional architecture comprises:
- for each mesh of the hydraulic circuit defined by the hydraulic architecture, an equation defining that the sum of the pressure losses in said mesh is zero, the pressure losses of a component being defined by the permeability of the component associated with a flow rate;
- for each node of the hydraulic circuit defined by the hydraulic architecture, an equation defining that the sum of the incoming and outgoing flow rates of this node is zero,
these state equations being used in a first optimization for each branch of each hydraulic circuit defined by a hydraulic architecture. Procédé selon la revendication 12, dans lequel l’ensemble d’équations d’état associées à l’architecture fonctionnelles générée comprend :
- pour chaque point de fonctionnement, le débit dans chaque composant d’une branche doit être supérieur ou égal à un débit prédéfini pour le composant au dit point de fonctionnement ;
- pour chaque point de fonctionnement, une perméabilité maximale associée à chaque composant ;
- pour chaque point de fonctionnement, une perméabilité minimale associée à chaque composant
ces équations d’état étant utilisées dans une deuxième optimisation pour chaque circuit hydraulique défini par une architecture hydraulique,Method according to claim 12, in which the set of state equations associated with the generated functional architecture comprises:
- for each operating point, the flow rate in each component of a branch must be greater than or equal to a predefined flow rate for the component at said operating point;
- for each operating point, a maximum permeability associated with each component;
- for each operating point, a minimum permeability associated with each component
these state equations being used in a second optimization for each hydraulic circuit defined by a hydraulic architecture, Procédé selon l’une des revendications 12 à 14, dans lequel l’algorithme d’optimisation utilisé pour résoudre le problème d’optimisation est l’algorithme DIRECT.Method according to one of claims 12 to 14, in which the optimization algorithm used to solve the optimization problem is the DIRECT algorithm. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 15 de génération d’architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.Computer program product comprising code instructions for executing a method according to one of claims 1 to 15 for generating a functional architecture of a cooling circuit, when said program is executed on a computer. Moyen de stockage lisible par un équipement informatique sur lequel est enregistré un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 15 de génération d’architecture fonctionnelle de circuit de refroidissement, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.Storage means readable by computer equipment on which is recorded a computer program product comprising code instructions for executing a method according to one of claims 1 to 15 for generating a functional architecture of a cooling circuit , when said program is executed on a computer.
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