WO2011124802A1 - Procédé de gestion d'un compresseur hybride de circuit de climatisation - Google Patents

Procédé de gestion d'un compresseur hybride de circuit de climatisation Download PDF

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WO2011124802A1
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Thierry Cheng
Patrick Sega
Laurent Labaste-Mauhe
Michel Forissier
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Valeo Systemes De Controle Moteur
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Definitions

  • the present invention relates to a method for managing a hybrid compressor for an air conditioning circuit of a motor vehicle with a heat engine.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of air-conditioning of motor vehicles with a heat engine equipped with an automatic stop and start system, such as systems capable of implementing the function known as the English term saxon of "Stop and Start".
  • the "Stop and Start” function is, under certain conditions, to automatically cause the complete shutdown of the engine when the vehicle itself is stopped, then automatically restart the engine after, for example, d a driver action interpreted as a restart request.
  • a typical situation of implementation of the "Stop and Start” function is that of stopping at a red light.
  • the "Stop" mode of the “Stop and Start” function causes the automatic shutdown of the engine, and the vehicle enters the "Start” mode, which allows the engine to restart automatically. without the need to use the initial engine starting means, such as a key contact for example.
  • the "Start” mode automatically restarts the engine, in particular by means of an alternator-starter, following the detection by the control system at the start of the vehicle of the depression by the driver of the engine. clutch pedal, accelerator pedal, or any other action that may be interpreted as the driver's intention to restart the vehicle.
  • an air-conditioning circuit of a heat engine vehicle comprises a refrigerant compressor which is driven by the crankshaft of the heat engine via a belt and a connected pulley. mechanically to the axis of the compressor.
  • the vehicle air conditioning circuit can only operate if the engine drives the compressor. Therefore, during the phases of stopping the vehicle in the context of the "Stop and Sart" function, the compressor is no longer driven by the engine and the air conditioning stops working. As a result, during these stopping phases the set temperature inside the passenger compartment can not be maintained, which can cause a feeling of discomfort among the passengers of the vehicle.
  • an object of the invention is to propose a method for managing a hybrid compressor for an air-conditioning circuit of a motor vehicle with a heat engine, said hybrid compressor being able to be driven, on the one hand, by said heat engine, and, on the other hand, by an electric motor during phases of interruption of compressor drive by the heat engine, which would make it possible to overcome the difficulty represented by the use of an electric motor of too low power opposite the resisting torque induced by the refrigerant fluid pressure variations during the shutdown of the air conditioning circuit.
  • the electric motor is operated in anticipation, before the heat engine stops driving the compressor and therefore before the air conditioning circuit stops working.
  • the electric motor therefore does not have to overcome its different variations of refrigerant pressure that appear in the air conditioning circuit following the shutdown. complete of the air conditioning circuit, it is then possible, without any inconvenience, to use a low power electric motor.
  • This first embodiment is implemented in particular when said drive interruption is a shutdown of the engine, and, more particularly, when said shutdown of the engine is an automatic shutdown determined by an automatic shutdown and restart function of the engine. the engine of the vehicle, such as the "Stop and Start" function.
  • said hybrid compressor comprises a variable displacement refrigerant fluid compression chamber comprising a single compression axis adapted to be driven by the heat engine in a higher range of displacements and by the engine in a lower range of displacements
  • said method comprises steps of anticipating a phase of interruption of entramement of the axis of compression by the engine, to switch the displacement of the compression chamber of the interval greater than the lower range of displacements, and to start the electric motor before the start of the interruption of drive of the compression axis by the engine.
  • the invention provides, in general, that said drive interruption is a decoupling of the heat engine from a compression axis of the hybrid compressor, and, more specifically, that the decoupling of the engine is determined by a stopping function. and of automatic restart of the engine of the vehicle, such as the "Stop and Start" function, or by a request for acceleration of the vehicle.
  • the decoupling takes place between the heat engine and the first compression axis, whereas in the case of a hybrid compressor with variable displacement compression chamber, the decoupling takes place between the heat engine and the single compression axis of the chamber.
  • the starting of the electric motor before the start of the interruption of the hybrid compressor drive by the engine is performed by means of detection of the stop of the engine of an automatic stop and restart function of the engine. thermal engine of the vehicle, or by means of detecting a request for acceleration of the vehicle.
  • these detection means can be very varied and generally depend on the strategy chosen by the manufacturers. For example, the detection of an action on the brake pedal when the speed of the vehicle falls below a given threshold.
  • Figure 2 is a diagram of an air conditioning circuit comprising a hybrid compressor of a second type.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the hybrid compressors of FIGS. 1 and 2 for different life situations of a motor vehicle equipped with the "Stop and Start" function.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the chronology of operation of the thermal and electrical engines of the hybrid compressors of FIGS. 1 and 2 during an automatic shutdown of the engine by the "Stop and Start" function
  • a conventional air conditioning circuit of a motor vehicle with a combustion engine comprising a compressor 10 of a refrigerant which can be an organic fluid, inorganic or eutectic.
  • refrigerant which can be an organic fluid, inorganic or eutectic.
  • Non-limiting examples include supercritical CO 2 carbon dioxide, refrigerants known as R134A, 1234yf or GAR ("Global Alternative Refrigerant").
  • the refrigerant under pressure passes through a heat exchanger 11 called "gas cooler"("GasCooler") for the carbon dioxide or “condenser” for the R134A because, in this case, the refrigerant initially in the gas phase leaves the condenser in liquid form.
  • gas cooler ("GasCooler) for the carbon dioxide or "condenser” for the R134A because, in this case, the refrigerant initially in the gas phase leaves the condenser in liquid form.
  • the exchanger 11 may be a water exchanger, or an air exchanger cooled directly by the outside air.
  • the refrigerant is then passed to a pressure reducer 12 so that it is cooled before entering the evaporator 13, where heat exchange takes place between the cooled refrigerant and the air drawn towards the passenger compartment of the vehicle. .
  • the refrigerant, heated at the outlet of the evaporator 13, is then returned to the compressor 10 to perform a new thermal cycle.
  • the compressor 10 of FIG. 1 is a hybrid compressor of the type with two separate compression chambers, namely, on the one hand, a first chamber 101 having a first compression axis 111 suitable for to be driven by the crank shaft of the engine (not shown) of the vehicle via a belt and a pulley 30 mechanically connected to the axis 111 via a clutch 31, and, secondly, a second chamber 102 having a second axis 112 of compression, independent of the first axis 111, adapted to be driven by an electric motor 20.
  • the axis 111 of the first chamber 101 of compression is driven by ie engine, the pulley 30 being coupled to the shaft 111 by the clutch 31.
  • the refrigerant then flows through Îa first chamber 101 whose cubic capacity, of the order of 100 cm 3 , is chosen so as to allow the hybrid compressor 10 to ensure an optimum level of comfort inside the cabin of the vehicle, whatever the outside temperature, the temperature, and the degree of relative humidity.
  • the air conditioning compressor 10 is no longer driven by the vehicle's heat engine and that, therefore, the air conditioning system stops operating and can no longer guarantee the maintenance of the temperature. of comfort inside the cabin. This is the case in particular during shutdown phases of the engine determined by an automatic shutdown and restart system of the engine capable of implementing its "Stop and Start" function for vehicles equipped with this function.
  • the circulation of refrigerant fluid is switched from the first chamber 101 to the second chamber 102 by a valve device internal to the hybrid compressor 10, and then the electric motor 20 is started in a controlled manner. to drive the second compression axis 112 and keep the air conditioning circuit running during these stopping phases
  • the cooling capacity to be provided by the electric motor 20 is relatively low.
  • a cooling capacity of 6 kW is required to guarantee the comfort in the passenger compartment of a vehicle exposed to a high temperature of 25 to 45 ° C under a sunshine of 1000 Wm 2 and a relative humidity of 50 and 60 %.
  • the cooling capacity to be supplied is between 1 kW and 3 kW depending on the segment of the vehicle.
  • the displacement of the second compression chamber 102 can be limited, with respect to the displacement of the first chamber 101, to values close to 20 cm 3, for example.
  • Se electric motor 20 is operated to drive the axis 112 of the second compression chamber 102 and thus ensure the maintenance of comfort in the passenger compartment during the stopping phase of the engine.
  • the electric motor 20 must provide at startup a sufficient torque to overcome the resisting torque induced by refrigerant pressure rearrangements that occur in the air conditioning circuit at the time of shutdown. of the engine.
  • the torque to be supplied by the electric motor 20 then becomes very important and requires powers greater than those strictly necessary to maintain the air conditioning.
  • the invention proposes a method of managing the hybrid compressor 10 comprising the steps of detecting in advance a phase of interruption of driving of the first compression axis 11 1 by the heat engine, to switch the coolant from the first 101 to the second 102 compression chamber, and to start the electric motor 20 before the start of the interruption of driving the first axis 1 1 1 compression by the engine .
  • the electric motor 20 is put into operation before the shutdown of the air conditioning circuit and therefore before any pressure rearrangements occur in the air conditioning circuit.
  • the power of the electric motor 20 can therefore be dimensioned accordingly.
  • FIG. 4 shows another circumstance in which the electric motor 20 can be put into operation in order to guarantee the continuity of the comfort temperature during a shutdown of the air conditioning circuit.
  • This situation is that of an acceleration of the vehicle when it is best to meet the demand for acceleration by applying to the crankshaft a maximum torque obtained by recovering the resistant torque due to the drive of the compressor.
  • the interruption of the drive of the first compression chamber 101 is not related to a stoppage of the engine, but to the decoupling of the drive pulley from the compression axis 111 of the chamber .
  • the electric motor 20 is started as soon as the acceleration request is detected by usual detection means and before the heat engine is actually decoupled from the compression axis 111.
  • FIG. 2 shows a hybrid compressor 10 'of the type comprising a variable-displacement compression chamber 100 whose axis 110 can be driven either by the electric motor 20 or by the crankshaft of the heat engine (no shown) of the vehicle via a belt and the pulley 30 adapted to be mechanically connected to the axis 110 via the clutch 31,
  • this hybrid air-conditioning compressor architecture differs from the compressor of FIG. 1 in that it implements only one compression chamber and one axis. the only one that can be indifferently driven by the heat engine or the electric motor, instead of two separate compression chambers of independent axes.
  • the pressure 110 of the compression chamber 100 is driven by the heat engine, the pulley 30 being coupled to the axis 110 by the clutch 31.
  • the displacement of the compression chamber is then chosen in a higher range of values close to the maximum cubic capacity, of the order of 100 cm 3 for example.
  • the hybrid compressor 10 ' is capable of ensuring an optimum level of comfort inside the passenger compartment of the vehicle, whatever the outside temperature, the sunshine and the degree of relative humidity.
  • the air-conditioning compressor 10 is no longer driven by the vehicle's heat engine and that, therefore, the air conditioning system ceases to operate. operate and no longer ensures the maintenance of the comfort temperature inside the cabin. This is the case, as has been seen above, during the phases of stopping the engine determined by an automatic stop and start function of the type "Stop and Start", or during the phases of request for acceleration of the vehicle,
  • the electric motor 20 is put into operation during the drive stopping phases of the compressor 10 'by the heat engine.
  • the electric motor 20 then replaces the heat engine in its drive function of the compression chamber 100.
  • the heat engine is preferably disengaged from the compression axis 110.
  • the displacement of the compression chamber 100 can be reduced, relative to the nominal operating conditions, to values in a lower range of displacements close to the minimum cubic capacity of 20 cm 3, for example.
  • the upper and lower ranges of displacements can be reduced simply to only the maximum and minimum displacements.
  • the compression chamber 110 then switches binary between these two displacements according to whether the driving motor of the axis of the chamber is the heat engine or the electric motor.
  • the electric power source may be a battery 40 or an additional unit with or without a storage capacitor.
  • variable-displacement compression chamber 100 can be produced by a conventional vane compression chamber whose suction volume, corresponding to the displacement, is adjustable between the minimum value of 20 cm 3 , for example, and the maximum value of 100 cm 3 , for example, by varying the position of the suction port in the chamber.
  • the hybrid compressor 10 of FIG. 1 it is possible to prevent the electric motor 20 from having to provide an increased torque of the resistive torque resulting from refrigerant pressure rearrangements at the shutdown of the air conditioning circuit by the implementation of a management method of the hybrid compressor 10 'comprising steps of detecting in advance a drive interruption phase of the compression axis 110 by the heat engine, to switch the displacement of the chamber 100 compression of the interval greater than the lower range of displacements, and start the electric motor 20 before the start of the interruption of drive of the axis 110 compression by the engine.
  • the transition between the drive of the axis 110 of compression by the engine and the drive by the electric motor 20 is effected by uncoupling the pulley 30 from the compression shaft 110 by means of the clutch 31.
  • the means for detecting a stoppage of the heat engine or an acceleration request are the same as those used for the compressor 10 of FIG. 1, as well as the control of the electric motor 20 by an anticipation signal of start-up.

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Abstract

Procédé de gestion d'un compresseur hybride (10) pour circuit de climatisation de véhicule automobile à moteur thermique, ledit compresseur hybride étant apte à être entraîné, d'une part, par ledit moteur thermique, et, d'autre part, par un moteur électrique (20) pendant des phases d'interruption d'entraînement du compresseur (10) par le moteur thermique. Selon l'invention, ledit procédé consiste, lors d'une phase d'interruption d'entraînement, à démarrer ledit moteur électrique (20) avant le début de ladite interruption d'entraînement. Application à la climatisation des véhicules automobiles à moteur thermique équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques.

Description

PROCEDE DE GESTION D'UN COMPRESSEUR HYBRIDE DE CIRCUIT DE
CLMATISATION
La présente invention concerne un procédé de gestion d'un compresseur hybride pour circuit de climatisation de véhicule automobile à moteur thermique.
L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans ie domaine de la climatisation des véhicules automobiles à moteur thermique équipés d'un système d'arrêt et de redémarrage automatiques, tel que les systèmes aptes à mettre en œuvre la fonction connue sous le terme anglo- saxon de « Stop and Start ».
La fonction « Stop and Start » consiste, sous certaines conditions, à provoquer automatiquement l'arrêt complet du moteur thermique lorsque le véhicule est lui-même à l'arrêt, puis à redémarrer automatiquement le moteur thermique â la suite, par exemple, d'une action du conducteur interprétée comme une demande de redémarrage.
Une situation typique de mise en œuvre de la fonction « Stop and Start » est celle de l'arrêt à un feu rouge. Lorsque le véhicule s'arrête au feu, le mode « Stop » de la fonction « Stop and Start » provoque l'arrêt automatique du moteur thermique, et le véhicule entre alors dans le mode « Start » qui permet au moteur thermique de redémarrer automatiquement sans qu'il soit nécessaire d'utiliser le moyen de démarrage initial du moteur, comme une clé de contact par exemple. Quand le feu devient vert, le mode « Start » redémarre automatiquement ie moteur, notamment au moyen d'un altemo-démarreur, à la suite de la détection par le système de pilotage au démarrage du véhicule de l'enfoncement par le conducteur de la pédale d'embrayage, de la pédale d'accélérateur, ou encore de toute autre action pouvant être interprétée comme la volonté du conducteur de redémarrer son véhicule. On comprend l'intérêt de la fonction « Stop and Start » en termes d'économie d'énergie et de réduction de la pollution, surtout en milieu urbain. Par aiiieurs, on sait qu'un circuit de climatisation d'un véhicule à moteur thermique comporte un compresseur de fluide réfrigérant qui est entraîné par l'arbre du vilebrequin du moteur thermique par l'intermédiaire d'une courroie et d'une poulie reliée mécaniquement à l'axe du compresseur. En d'autres termes, fe circuit de climatisation du véhicule ne peut fonctionner que si le moteur thermique entraîne 1e compresseur. Par conséquent, lors des phases d'arrêt du véhicule dans Se contexte de la fonction « Stop and Sart », le compresseur n'est plus entraîné par le moteur thermique et la climatisation cesse de fonctionner. Il en résulte qu'au cours de ces phases d'arrêt la température de consigne à l'intérieur de l'habitacle ne peut être maintenue, ce qui peut provoquer un sentiment d'inconfort chez les passagers du véhicule.
Pour assurer le maintien de la température dans l'habitacle durant les phases d'arrêt d'entraînement du compresseur par le moteur thermique, il est proposé de remplacer, par exemple, le compresseur usuel entraîné par le moteur thermique du véhicule par un compresseur hybride constitué de deux chambres de compression séparées, constituant, d'une part, un compresseur dit mécanique dont l'axe est entraîné par le moteur thermique de la même manière que le compresseur usuel et, d'autre part, un compresseur dit électrique dont l'axe est entraîné par un moteur électrique auxiliaire. Les axes de deux chambres de compression sont indépendants.
Lorsque le moteur thermique tourne, hors des phases d'arrêt déterminées par la fonction « Stop and Start », le fluide réfrigérant circule dans le circuit de climatisation à travers le compresseur mécanique entraîné par l'arbre du vilebrequin du moteur thermique, tandis que le compresseur électrique est coupé. Inversement, durant les phases d'arrêt de la fonction « Stop and Start », ie fluide réfrigérant est dirigé vers le compresseur électrique, lequel est alors entraîné par le moteur électrique. Ainsi, grâce au compresseur électrique, on réalise la continuité de fonctionnement du circuit de climatisation et le maintien de la température de confort dans l'habitacle lorsque le moteur thermique est à l'arrêt.
il faut cependant remarquer que durant les phases d'arrêt du circuit de climatisation, notamment les phases d'arrêt du moteur thermique imposées par la fonction « Stop and Start », l'habitacle est en général déjà conditionné dans des conditions de confort, de sorte que la puissance frigorifique à fournir par le moteur électrique pour maintenir ces conditions pendant une durée limitée à quelques dizaines de secondes est inférieure, au moins d'un facteur 2 à 3, à la puissance que doit fournir le moteur thermique. On peut donc utiliser pour le compresseur éiectrique une chambre de compression de cylindrée réduite entraînée par un moteur électrique de faible puissance.
Toutefois, à la mise hors fonctionnement du circuit de climatisation suite à une interruption de l'entraînement du compresseur mécanique par le moteur thermique, il peut se produire le long du circuit de climatisation des réarrangements de pression du fluide réfrigérant susceptibles de créer un couple résistant auquel doit s'opposer le moteur électrique au moment où il est sollicité pour suppléer l'arrêt de l'entraînement du compresseur mécanique par le moteur thermique. Dans ces conditions cependant, la puissance nécessaire pour vaincre ce couple résistant peut devenir supérieure à la puissance suffisante que doit développer le moteur électrique pour maintenir le confort de l'habitacle.
Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé de gestion d'un compresseur hybride pour circuit de climatisation de véhicule automobile à moteur thermique, ledit compresseur hybride étant apte à être entraîné, d'une part, par ledit moteur thermique, et, d'autre part, par un moteur électrique pendant des phases d'interruption d'entraînement du compresseur par le moteur thermique, qui permettrait de s'affranchir de la difficulté représentée par l'utilisation d'un moteur électrique de trop faible puissance en regard du couple résistant induit par les variations de pression de fluide réfrigérant lors de l'arrêt du circuit de climatisation.
Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait que ledit procédé consiste, lors d'une phase d'interruption d'entraînement, à démarrer ledit moteur éiectrique avant le début de ladite interruption d'entraînement.
Ainsi, îe moteur électrique est mis en fonctionnement par anticipation, avant que ie moteur thermique n'arrête d'entraîner le compresseur et donc avant que le circuit de climatisation cesse de fonctionner. Le moteur électrique n'a donc pas à vaincre Ses différentes variations de pression de fluide réfrigérant qui apparaissent dans le circuit de climatisation à la suite de l'arrêt complet du circuit de climatisation, il est alors possible, sans aucun inconvénient, d'utiliser un moteur électrique de faible puissance.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel ledit compresseur hybride comprenant une première chambre de compression de fluide réfrigérant comportant un premier axe de compression apte à être entraîné par ledit moteur thermique et une deuxième chambre de compression de fluide réfrigérant comportant un deuxième axe de compression apte à être entraîné par ledit moteur électrique, ledit procédé comprend des étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'interruption d'entraînement du premier axe de compression par le moteur thermique, à commuter !e fluide réfrigérant de la première à la deuxième chambre de compression, et à démarrer le moteur électrique avant le début de l'interruption d'entraînement du premier axe de compression par le moteur thermique.
Ce premier mode de réalisation est mis en œuvre notamment lorsque ladite interruption d'entraînement est un arrêt du moteur thermique, et, plus spécialement, lorsque ledit arrêt du moteur thermique est un arrêt automatique déterminé par une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicule, telle que la fonction « Stop and Start ».
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel ledit compresseur hybride comprenant une chambre de compression de fluide réfrigérant à cylindrée variable comportant un axe de compression unique apte à être entraîné par le moteur thermique dans un intervalle supérieur de cylindrées et par le moteur électrique dans un intervalle inférieur de cylindrées, ledit procédé comprend des étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'interruption d'entramement de l'axe de compression par le moteur thermique, à commuter la cylindrée de la chambre de compression de l'intervalle supérieur à l'intervalle inférieur de cylindrées, et à démarrer le moteur électrique avant le début de l'interruption d'entraînement de l'axe de compression par le moteur thermique.
L'invention prévoit, de manière générale, que ladite interruption d'entraînement est un découplage du moteur thermique d'un axe de compression du compresseur hybride, et, plus spécialement, que le découplage du moteur thermique est déterminé par une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicuie, telle que la fonction « Stop and Start », ou par une demande d'accélération du véhicule.
Dans le cas d'un compresseur hybride à deux chambres de compression séparées, le découplage s'effectue entre le moteur thermique et le premier axe de compression, tandis que dans le cas d'un compresseur hybride à chambre de compression à cylindrée variable, le découplage s'effectue entre le moteur thermique et l'axe unique de compression de la chambre.
En pratique, le démarrage du moteur électrique avant le début de l'interruption d'entraînement du compresseur hybride par le moteur thermique est réalisé par des moyens de détection d'arrêt du moteur thermique d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicule, ou par des moyens de détection d'une demande d'accélération du véhicule.
Dans le cadre de la fonction « Stop and Start », ces moyens de détection peuvent être très variés et dépendent généralement de la stratégie choisie par les constructeurs. On peut citer par exemple la détection d'une action sur la pédale de frein lorsque la vitesse du véhicule devient inférieure à un seuil donné.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés â titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
La figure 1 est un schéma d'un circuit de climatisation comprenant un compresseur hybride d'un premier type.
La figure 2 est un schéma d'un circuit de climatisation comprenant un compresseur hybride d'un deuxième type.
La figure 3 est un diagramme illustrant le fonctionnement des compresseurs hybrides des figures 1 et 2 pour différentes situations de vie d'un véhicule automobile équipé de la fonction « Stop and Start ».
La figure 4 est un diagramme illustrant la chronologie de fonctionnement des moteurs thermique et électrique des compresseurs hybrides des figures 1 et 2 lors d'un arrêt automatique du moteur thermique par la fonction « Stop and Start », Sur la figure 1 est représenté un circuit de climatisation classique d'un véhicule automobile à moteur thermique, comprenant un compresseur 10 d'un fluide réfrigérant qui peut être un fluide organique, inorganique ou eutectique. On peut citer comme exemples non limitatifs le dioxyde de carbone C02 supercritique, les réfrigérants connus sous les références R134A, 1234yf ou encore le GAR (« Global Alternative Réfrigérant »). En aval du compresseur 10, le fluide réfrigérant sous pression traverse un échangeur 11 de chaleur appelé « refroîdisseur de gaz » (« Gas Cooler ») pour le dioxyde de carbone ou « condenseur » pour le R134A car, dans ce cas, le réfrigérant initialement en phase gazeuse sort du condenseur sous forme liquide.
Dans l'exemple de la figure 1 , l'échangeur 11 peut être un échangeur à eau, ou un échangeur à air refroidi directement par l'air extérieur.
Le fluide réfrigérant est ensuite conduit vers un détendeur 12 afin qu'il soit refroidi avant de pénétrer dans l'évaporateur 13 où se produit alors un échange de chaleur entre ie réfrigérant refroidi et de l'air puisé en direction de l'habitacle du véhicule.
Le fluide réfrigérant, réchauffé en sortie de l'évaporateur 13, est alors retourné au compresseur 10 pour effectuer un nouveau cycle thermique.
Comme on peut le voir sur la figure 1, ie compresseur 10 de la figure 1 est un compresseur hybride du type à deux chambres de compression séparées, à savoir, d'une part, une première chambre 101 comportant un premier axe 111 de compression apte à être entraîné par l'arbre du vilebrequin du moteur thermique (non représenté) du véhicule via une courroie et une poulie 30 reliée mécaniquement à l'axe 111 par l'intermédiaire d'un embrayage 31 , et, d'autre part, une deuxième chambre 102 comportant un deuxième axe 112 de compression, indépendant du premier axe 111 , apte à être entraîné par un moteur électrique 20.
En fonctionnement nominal du circuit de climatisation, l'axe 111 de la première chambre 101 de compression est entraîné par ie moteur thermique, la poulie 30 étant couplée à l'axe 111 par l'embrayage 31. Le fluide réfrigérant circule alors à travers îa première chambre 101 dont la cylindrée, de l'ordre de 100 cm3, est choisie de manière à permettre au compresseur hybride 10 d'assurer un niveau de confort optimal à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, queis que soient îa température extérieure, i'ensoieitiement et îe degré d'humidité relative.
Cependant, il peut se produire, dans certaines circonstances, que le compresseur 10 de climatisation ne soit plus entraîné par le moteur thermique du véhicule et que, par conséquent, le circuit de climatisation cesse de fonctionner et ne peut plus garantir le maintien de ia température de confort à l'intérieur de l'habitacle. C'est le cas notamment lors des phases d'arrêt du moteur thermique déterminées par un système d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique apte à mettre en œuvre Sa fonction « Stop and Start » des véhicules équipés de cette fonction.
Afin d'assurer la continuité de climatisation dans l'habitacle, la circulation de fluide réfrigérant est commuté de la première chambre 101 à la deuxième chambre 102 par un dispositif de vannes interne au compresseur hybride 10, puis le moteur électrique 20 est démarré de manière à entraîner le deuxième axe 112 de compression et maintenir le circuit de climatisation en fonctionnement durant ces phases d'arrêt
Lorsque te moteur électrique 20 prend le relais du moteur thermique alors à l'arrêt, l'habitacle du véhicule est en principe déjà porté à ia température de confort, de sorte que, compte tenu que la durée des phases d'arrêt est généralement limitée à quelques dizaines de secondes, la puissance frigorifique à fournir par le moteur électrique 20 est relativement faible. A titre d'exemple, i! faut, de manière classique, une puissance frigorifique de 6 kW pour garantir le confort dans l'habitacle d'un véhicule exposé â une température élevée de 25 à 45 °C sous un ensoleillement de 1000 W.m2 et une humidité relative de 50 et 60%. Cependant, lorsque le véhicule est déjà conditionné à îa température de confort, la puissance frigorifique à fournir est comprise entre 1 kW et 3 kW selon le segment du véhicule.
Par conséquent, la cylindrée de la deuxième chambre 102 de compression peut être limitée, par rapport à ia cylindrée de la première chambre 101 , à des valeurs voisines de 20 cm3 par exemple.
Sur le diagramme de la figure 3, on a représenté les états de fonctionnement du moteur thermique et du moteur électrique 20 d'entraînement du compresseur hybride 10 d'un véhicule automobile équipé de la fonction « Stop and Start », la valeur 0 correspondant à l'arrêt du moteur et la valeur 1 à son fonctionnement.
Comme on peut le voir sur cette figure, lorsque !e premier axe 11 1 de compression n'est plus entraîné par le moteur thermique du fait que ce dernier est arrêté automatiquement conformément à Sa fonction « Stop and Start », Se moteur électrique 20 est mis en fonctionnement de manière à entraîner l'axe 112 de la deuxième chambre 102 de compression et assurer ainsi le maintien du confort dans l'habitacle durant la phase d'arrêt du moteur thermique.
Cependant, il faut souligner que, dans ces conditions, le moteur électrique 20 doit fournir au démarrage un couple suffisant pour vaincre le couple résistant induit par les réarrangements de pression de fluide réfrigérant qui se produisent dans le circuit de climatisation au moment de l'arrêt du moteur thermique. Le couple à fournir par le moteur électrique 20 devient alors très important et exige des puissances supérieures à celles qui sont strictement nécessaires pour assurer le maintien de la climatisation.
Aussi, afin d'éviter un surdimensionnement superflu du moteur électrique 20, l'invention propose un procédé de gestion du compresseur hybride 10 comprenant les étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'interruption d'entraînement du premier axe 11 1 de compression par le moteur thermique, à commuter le fluide réfrigérant de la première 101 à la deuxième 102 chambre de compression, et à démarrer le moteur électrique 20 avant le début de l'interruption d'entraînement du premier axe 1 1 1 de compression par le moteur thermique. De cette manière, le moteur électrique 20 est mis en fonctionnement avant l'arrêt du circuit de climatisation et donc avant que ne se produisent les éventuels réarrangements de pression dans le circuit de climatisation. La puissance du moteur électrique 20 peut donc être dimension née en conséquence.
Pour réaliser l'anticipation du démarrage du moteur électrique 20, on peut utiliser les moyens mis en œuvre par la fonction « Stop and Start » pour détecter si les conditions d'arrêt du moteur thermique sont vérifiées et imposer un arrêt du moteur thermique si ces conditions sont vérifiées. C'est ce que représente ia figure 4 sur laquelle on voit que dès que des conditions d'arrêt automatique du moteur thermique sont détectées par la fonction « Stop and Start », un signa) d'anticipation de démarrage du moteur électrique 20, généré par exemple par le calculateur de bord, est envoyé avant l'arrêt effectif du moteur thermique vers le circuit de commande du moteur électrique à travers le réseau CAN (« Car Area Network ») du véhicule. Les conditions d'arrêt automatique du moteur thermique dépendent de ia stratégie adoptée par le constructeur du véhicule. On peut citer, entre autres, une action sur la pédale de frein lorsque le véhicule route à faible vitesse, inférieure à 5 km/heure par exemple.
La figure 4 montre une autre circonstance dans iaquefle le moteur électrique 20 peut être mis en fonctionnement afin de garantir la continuité de la température de confort lors d'un arrêt du circuit de climatisation. Cette situation est celle d'une accélération du véhicule lorsqu'il faut répondre au mieux à la demande d'accélération en appliquant à l'arbre du vilebrequin un couple maximum obtenu en récupérant le couple résistant dû à l'entraînement du compresseur. Dans cette circonstance, l'interruption de l'entraînement de la première chambre 101 de compression n'est pas lié à un arrêt du moteur thermique, mais au découplage de la poulie 30 d'entraînement de l'axe 111 de compression de la chambre.
Dans ce cas, le moteur électrique 20 est démarré dès que la demande d'accélération est détectée par des moyens usuels de détection et avant que le moteur thermique ne soit effectivement découplé de l'axe 111 de compression.
Sur la figure 2 est représenté un compresseur hybride 10' du type comprenant une chambre 100 de compression à cylindrée variable dont l'axe 110 peut être entraîné, soit par le moteur électrique 20, soit par l'arbre du vilebrequin du moteur thermique (non représenté) du véhicule via une courroie et la poulie 30 apte à être reliée mécaniquement à l'axe 110 par l'intermédiaire de l'embrayage 31 ,
Il faut souligner ici que cette architecture de compresseur de climatisation hybride se distingue du compresseur de la figure 1 par le fait qu'elle ne met en oeuvre qu'une seule chambre de compression et un axe unique pouvant être indifféremment entraîné par ie moteur thermique ou par !e moteur électrique, au lieu de deux chambres de compression séparées d'axes indépendants.
En fonctionnement nominal, Taxe 110 de îa chambre 100 de compression est entraîné par îe moteur thermique, la poulie 30 étant couplée à l'axe 110 par l'embrayage 31. La cylindrée de la chambre de compression est alors choisie dans un intervalle supérieur de valeurs proches de la cylindrée maximaie, de l'ordre de 100 cm3 par exemple. Dans ces conditions, le compresseur hybride 10' est capable d'assurer un niveau de confort optimal à l'intérieur de l'habitacle du véhicule, quels que soient la température extérieure, l'ensoleillement et le degré d'humidité relative.
Cependant, il peut se produire, comme pour le compresseur hybride 10 à deux chambres de la figure 1 , que le compresseur 10' de climatisation ne soit plus entraîné par le moteur thermique du véhicule et que, par conséquent, îe circuit de climatisation cesse de fonctionner et n'assure plus le maintien de la température de confort à l'intérieur de l'habitacle. C'est le cas, ainsi qu'on l'a vu plus haut, lors des phases d'arrêt du moteur thermique déterminées par une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du type « Stop and Start », ou lors des phases de demande d'accélération du véhicule,
Afin d'assurer la continuité de climatisation dans ces circonstances, le moteur électrique 20 est mis en fonctionnement durant les phases d'arrêt d'entraînement du compresseur 10' par le moteur thermique. En d'autres termes, on peut considérer que le moteur électrique 20 se substitue alors au moteur thermique dans sa fonction d'entraînement de la chambre 100 de compression. Bien entendu, le moteur thermique est, de préférence, débrayé de l'axe 110 de compression.
On a déjà mentionné plus haut que la puissance frigorifique à fournir par le moteur électrique 20 en fonctionnement est relativement faible.
Par conséquent, la cylindrée de la chambre 100 de compression peut être ramenée, par rapport aux conditions de fonctionnement nominal, à des valeurs comprises dans un intervalle inférieur de cylindrées voisines de la cylindrée minimale de 20 cm3 par exemple. Bien entendu, les intervalles supérieur et inférieur de cylindrées peuvent être réduits simplement aux seules cylindrées maximaie et minimaie. La chambre 110 de compression commute alors de façon binaire entre ces deux cylindrées selon que le moteur entraînant de l'axe de ia chambre est le moteur thermique ou le moteur électrique.
Compte tenu que la puissance demandée au moteur électrique 20 est relativement faible, il est possible d'envisager l'utilisation d'un moteur électrique avec ou sans balais alimenté par un courant continu basse tension fourni, en particulier, par le réseau 12 V du véhicule, la source de courant électrique pouvant être une batterie 40 ou une unité additionnelle munie ou non d'un condensateur de stockage.
De manière pratique, la chambre 100 de compression à cylindrée variable peut être réalisée par une chambre de compression à palettes classique dont ie volume d'aspiration, correspondant à la cylindrée, est ajustable entre ia valeur minimale de 20 cm3, par exemple, et la valeur maximale de 100 cm3, par exemple, en faisant varier la position de l'orifice d'aspiration dans la chambre.
Comme pour le compresseur hybride 10 de la figure 1 , il est possible d'éviter au moteur électrique 20 d'avoir à fournir un couple augmenté du couple résistant résultant des réarrangements de pression de fluide réfrigérant à l'arrêt du circuit de climatisation par la mise en œuvre d'un procédé de gestion du compresseur hybride 10' comprenant des étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'interruption d'entraînement de l'axe 110 de compression par le moteur thermique, à commuter la cylindrée de la chambre 100 de compression de l'intervalle supérieur à l'intervalle inférieur de cylindrées, et à démarrer le moteur électrique 20 avant le début de l'interruption d'entraînement de l'axe 110 de compression par le moteur thermique.
Que l'interruption d'entraînement du compresseur 10' par ie moteur thermique soit due à un arrêt automatique déterminé par ia fonction « Stop and Start » ou à une demande d'accélération, la transition entre l'entraînement de l'axe 110 de compression par le moteur thermique et l'entraînement par !e moteur électrique 20 s'effectue en découplant la poulie 30 de l'axe 110 de compression au moyen de l'embrayage 31.
L'anticipation recherchée pour la mise en fonctionnement du moteur électrique 20 est obtenue, conformément à la figure 4, en démarrant le moteur électrique avant le découplage effectif du moteur thermique de l'axe 110 de compression.
Les moyens de détection d'un arrêt du moteur thermique ou d'une demande d'accélération sont les mêmes que ceux utilisés pour le compresseur 10 de la figure 1 , de même que la commande du moteur électrique 20 par un signal d'anticipation de démarrage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion d'un compresseur hybride (10 ; 10') pour circuit de climatisation de véhicule automobile à moteur thermique, ledit compresseur hybride étant apte à être entraîné, d'une part, par ledit moteur thermique, et, d'autre part, par un moteur électrique (20) pendant des phases d'interruption d'entraînement du compresseur (10 ; 10') par ie moteur thermique, caractérisé en ce que ledit procédé consiste, lors d'une phase d'interruption d'entraînement, à démarrer ledit moteur électrique (20) avant ie début de ladite interruption d'entraînement.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, ledit compresseur hybride (10) comprenant une première chambre (101 ) de compression de fluide réfrigérant comportant un premier axe (11 1) de compression apte à être entraîné par ledit moteur thermique et une deuxième chambre (102) de compression de fluide réfrigérant comportant un deuxième axe (112) de compression apte à être entraîné par ledit moteur électrique 20), ledit procédé comprend des étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'interruption d'entraînement du premier axe (111 ) de compression par le moteur thermique, à commuter le fluide réfrigérant de la première (101) â la deuxième (102) chambre de compression, et à démarrer le moteur électrique (20) avant le début de l'interruption d'entraînement du premier axe (111) de compression par le moteur thermique.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel, ledit compresseur hybride (10') comprenant une chambre (100) de compression de fluide réfrigérant à cylindrée variable comportant un axe (110) de compression unique apte à être entraîné par le moteur thermique dans un intervalle supérieur de cylindrées et par le moteur éiectrique (20) dans un intervalle inférieur de cylindrées, ledit procédé comprend des étapes consistant à détecter par anticipation une phase d'Interruption d'entraînement de l'axe (110) de compression par le moteur thermique, à commuter la cylindrée de la chambre (100) de compression de l'intervaile supérieur à l'intervalle inférieur de cylindrées, et à démarrer le moteur électrique (20) avant le début de l'interruption d'entraînement de l'axe (110) de compression par te moteur thermique.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ladite interruption d'entraînement est un arrêt du moteur thermique.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit arrêt du moteur thermique est un arrêt automatique déterminé par une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicule (<< Stop and Start »).
6. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel ladite interruption d'entraînement est un découplage du moteur thermique d'un axe (101 ; 100) de compression du compresseur hybride (10 ; 10').
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ie découplage du moteur thermique est déterminé par une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicule (« Stop and Start »).
8. Procédé selon ia revendication 6, dans lequel le découplage du moteur thermique est déterminé par une demande d'accélération du véhicule.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le démarrage du moteur électrique (20) avant le début de l'interruption d'entraînement du compresseur hybride (10 ; 10') par ie moteur thermique est réalisé par des moyens de détection d'arrêt du moteur thermique d'une fonction d'arrêt et de redémarrage automatiques du moteur thermique du véhicule (« Stop and Start »).
10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel ie démarrage du moteur électrique avant le début de l'interruption d'entraînement du compresseur hybride (10 ; 10') par le moteur thermique est réalisé par des moyens de détection d'une demande d'accélération du véhicule.
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