WO2020141279A1 - Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé - Google Patents

Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé Download PDF

Info

Publication number
WO2020141279A1
WO2020141279A1 PCT/FR2019/053304 FR2019053304W WO2020141279A1 WO 2020141279 A1 WO2020141279 A1 WO 2020141279A1 FR 2019053304 W FR2019053304 W FR 2019053304W WO 2020141279 A1 WO2020141279 A1 WO 2020141279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conditioning system
air conditioning
refrigerant
cooling circuit
circuit
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/053304
Other languages
English (en)
Inventor
Domenico PALMISANO
Original Assignee
Faiveley Transport Nsf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faiveley Transport Nsf filed Critical Faiveley Transport Nsf
Priority to US17/419,615 priority Critical patent/US11932084B2/en
Priority to EP19848994.0A priority patent/EP3906382A1/fr
Priority to CN201980090716.6A priority patent/CN113439190B/zh
Publication of WO2020141279A1 publication Critical patent/WO2020141279A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3225—Cooling devices using compression characterised by safety arrangements, e.g. compressor anti-seizure means or by signalling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00978—Control systems or circuits characterised by failure of detection or safety means; Diagnostic methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3222—Cooling devices using compression characterised by the compressor driving arrangements, e.g. clutches, transmissions or multiple drives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3227—Cooling devices using compression characterised by the arrangement or the type of heat exchanger, e.g. condenser, evaporator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3238—Cooling devices information from a variable is obtained related to the operation of the compressor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3248—Cooling devices information from a variable is obtained related to pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3236—Cooling devices information from a variable is obtained
    • B60H2001/3255—Cooling devices information from a variable is obtained related to temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/22—Preventing, detecting or repairing leaks of refrigeration fluids
    • F25B2500/222—Detecting refrigerant leaks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the level of charge of refrigerant in a cooling circuit for an air conditioning system.
  • It also relates to a method and a device for detecting a leak on the cooling circuit of an on-board air conditioning system.
  • the invention applies in particular to passenger transport vehicles equipped with an air conditioning system, in particular rail vehicles or other means of passenger transport, for example in urban areas.
  • HVAC heating, ventilation and air conditioning system
  • the object of the invention is to solve these problems and prevent failures of HVAC systems due to refrigerant leaks by proposing a method for determining the level of refrigerant charge in a cooling circuit for on-board air conditioning system. in which the total amount of refrigerant in gaseous and liquid form contained in the various components of the air conditioning system is determined only on the basis of data internal to the cooling circuit.
  • Determining the total amount of refrigerant in gaseous and liquid form using only data internal to the cooling circuit and freeing itself from data external to the circuit allows more precise results to be obtained. Therefore, the detection of refrigerant leaks is improved.
  • the data internal to the circuit used are data corresponding to the geometric and technical parameters of the various components of the cooling circuit, as well as information on the type of refrigerant. used, and physical data of the refrigerant measured in different parts of the circuit corresponding to different enthalpy levels.
  • the data corresponding to the geometric and technical parameters of the various components of the air conditioning system include at least the thermodynamic characteristics of a compressor of the air conditioning system, the geometric characteristics of said compressor, the internal geometric characteristics of an air conditioning system evaporator, the internal geometric characteristics of an air conditioning system condenser, and / or the internal geometric characteristics of a liquid line of said air conditioning system.
  • the physical data of the refrigerant fluid measured include at least pressure measurements, and temperature measurements.
  • the pressure measurements of the refrigerant fluid correspond to a high pressure and a low pressure of an enthalpy cycle of said air conditioning system, and / or the refrigerant temperature measurements correspond to a superheating temperature and a sub-cooling temperature of said enthalpy cycle.
  • a measurement of the supply voltage of the compressor is taken into account to calculate the total charge level of refrigerant.
  • the enthalpy pressure / temperature cycle is defined by taking into account the measured superheating and subcooling temperatures, and the high pressures. and bass measured.
  • a mass flow rate of refrigerant fluid is calculated on the basis of the measured superheating and sub-cooling temperatures, the measured high and low pressures, and the supply voltage and thermodynamic characteristics of the compressor.
  • an amount of refrigerant in the gas phase is calculated on the basis of the characteristics geometries of said compressor, the mass flow of refrigerant, and the enthalpy pressure / temperature cycle.
  • an amount of refrigerant in the liquid phase is calculated on the basis of the internal geometrical characteristics of a liquid line of said air conditioning system, of the mass flow of refrigerant, and the pressure / temperature enthalpy cycle.
  • a quantity of refrigerant in liquid / gas phase at the level of the evaporator is calculated on the basis of the internal geometric characteristics of the evaporator of said air conditioning system, of the mass flow of refrigerant, and of the pressure / temperature enthalpy cycle.
  • a quantity of refrigerant in liquid / gas phase at the level of the condenser can be calculated on the basis of the internal geometric characteristics of the condenser of said system. air conditioning, mass flow of refrigerant, and the pressure / temperature enthalpy cycle.
  • the total quantity of refrigerant contained in the cooling circuit is obtained by the sum of the quantity of refrigerant in liquid phase, in gaseous phase and in liquid / gas phase at the condenser and evaporator.
  • a method for detecting a leak on a cooling circuit for an on-board air conditioning system comprising the steps of determining a total level of charge of refrigerant in the circuit according to the defined method.
  • definition of a nominal charge level in refrigerant analysis of the total charge level calculated in relation to the charge level nominal, and deduction of a prediction of loss of functionality of the air conditioning system.
  • the method for detecting a leak on a cooling circuit further comprises a step of transmitting the total charge level calculated to a ground analysis device by a radio or bus communication device.
  • the ground analysis device performs the stages of analysis of the total charge level calculated with respect to the nominal total charge level, and of deduction of the forecast loss of functionality of the air conditioning system.
  • a leak detection module is proposed on a cooling circuit for on-board air conditioning system comprising sensors capable of measuring physical characteristics of the refrigerant in different parts of the circuit corresponding to different levels of enthalpy, and a controller capable of determining, according to the determination method defined above, the level of refrigerant charge contained in the various components of the air conditioning system on the basis of data corresponding to the geometrical and technical parameters of the various components of the air conditioning system to the type of refrigerant used, and signals generated by said sensors and representative of the physical characteristics of the refrigerant measured in different parts of the circuit.
  • the leak detection module on a cooling circuit for on-board air conditioning system further comprising a radio or bus communication device.
  • the communication device transmits the level of refrigerant charge calculated by said module to a ground analysis device.
  • the leak detection module on a cooling circuit for on-board air conditioning system may further comprise a voltage sensor capable of measuring the supply voltage of a compressor of the air conditioning system.
  • the sensors include at least two temperature sensors and / or at least two pressure sensors.
  • a first temperature sensor is located on the cooling circuit between an expansion valve and a condenser of the air conditioning system. on board, and is able to measure a sub-cooling temperature of the circuit
  • a second temperature sensor is located on the circuit between the compressor and an evaporator of the on-board air conditioning system, and is able to measure a superheating temperature of the circuit .
  • the sensors may also include at least one first pressure sensor located on the cooling circuit between the compressor and a condenser of the system. on-board air conditioning system, capable of sending a signal representative of the high pressure in the circuit, and a second pressure sensor located on the cooling circuit between the compressor and an evaporator of the on-board air conditioning system, capable of sending a signal representative of the pressure low of the circuit.
  • the sensors for measuring the physical characteristics of the refrigerant in different parts of the circuit are those of the air conditioning system, and a main controller of the system.
  • air conditioning performs the functions of determining the total level of refrigerant charge.
  • a passenger transport vehicle equipped with an air conditioning system and comprising a leak detection module on a cooling circuit of said on-board air conditioning system as defined above.
  • a program comprising instructions which, when the program is executed by a main controller of an on-board air conditioning system or by a specific controller, leads said controller to execute the steps of the method defined above.
  • FIG. 1 represents a diagram of the cooling circuit of the on-board air conditioning system according to the invention
  • FIG. 2 illustrates a diagram representing the leak detection method according to the invention
  • Figure 3 shows a graph of the evolution of pressure as a function of temperature for a typical refrigerant
  • Figure 4 shows an enthalpy diagram for a typical refrigerant
  • FIG. 5 represents the result of tests carried out with different levels of refrigerant charge.
  • CVC 1 typically comprises a compressor 2, a condenser 4, a liquid line 5 comprising an expansion valve 10, and an evaporator 3.
  • a refrigerant for example R134a. This refrigerant will be in the circuit sometimes in the liquid phase as in the liquid line 5 and sometimes in the gas phase as in the compressor 2.
  • R134a refrigerant
  • the system circuit CVC is equipped with a leak detection module according to the invention.
  • the leak detection module comprises a controller 8 and various sensors which transmit to the controller signals representing exclusively parameters internal to circuit 1 of the HVAC system.
  • the controller determines the amount of refrigerant in the various components of the circuit and then deducts the total amount of refrigerant contained in the circuit 1.
  • the leak detection module further comprises a communication device 7 which will transmit the total amount of fluid determined by the controller 8 to an analysis station at the soil 6 which will determine the losses in fluid and the potential losses in functionality which will result therefrom.
  • Data transmission between the communication device 7 of the leak detection module and the ground analysis station can be done, for example, by radio transmission or by bus.
  • the main car or HVAC controller can be used in the leak detection module to determine the amount of refrigerant contained in the circuit.
  • the sensors transmitting to the controller 8 the information it needs Most of them are already found in the HVAC systems of recent trains and can therefore be reused for the leak detection module in refrigerant.
  • these sensors and the controller 8 can in most cases be installed, for example during a maintenance operation.
  • the refrigerant leak detection module comprises two pressure sensors mounted on the cooling circuit 1.
  • a high pressure sensor 13 is located between the compressor 2 and the condenser 4 of the on-board air conditioning system, and a low pressure sensor 14 is located between the compressor 2 and an evaporator 3 of the on-board air conditioning system. These pressure sensors 13 and 14 transmit to the controller 8 signals representative of the pressure coolant downstream and upstream of the compressor 2.
  • the leak detection module also includes two temperature sensors also installed on the cooling circuit 1.
  • a first temperature sensor 11 is located between the expansion valve 10 and the condenser 4 of the on-board air conditioning system. This temperature sensor 1 1 measures the sub-cooling temperature of the refrigerant in the circuit.
  • a second temperature sensor 12 is located between the compressor 2 and the evaporator 3 of the on-board air conditioning system. This temperature sensor 12 measures the superheating temperature of the refrigerant in the circuit.
  • a voltage sensor 9 can be mounted on the power supply of the compressor 2 so that the signal representative of the supply voltage of the compressor is transmitted to the controller 8.
  • Figure 2 shows the logic on which the refrigerant leak detection method implemented by the controller 8 is based to determine the total amount of refrigerant contained in the cooling circuit.
  • the transmission of the total quantity of fluid contained in the circuit makes it possible to follow the evolution thereof as a function of time.
  • the signal is filtered in order to identify and eliminate the undesirable effects due to possible refrigerant overloads with respect to the critical charge. .
  • the method for determining the level of refrigerant charge in the HVAC system circuit uses only data internal to the cooling circuit as described below.
  • the data corresponding to the geometric and technical parameters of the various components of the air conditioning system are the thermodynamic and geometric characteristics of compressor 2, the internal geometrical characteristics of the evaporator 3 and of the condenser 4, and the internal geometrical characteristics of the liquid line 5.
  • the mass flow rate of the refrigerant fluid in the cooling circuit is determined on the basis of the high and low pressures measured as well as the superheating temperature, the supply voltage of the compressor, and the thermodynamic characteristics of the compressor.
  • the pressure / temperature / enthalpy cycle of the refrigerant is obtained on the basis of the measured high and low pressures, the superheating and sub-cooling temperature, and the thermodynamic characteristics of the compressor.
  • the pressure / temperature / enthalpy cycle and the mass flow make it possible to determine the quantity of gas in the gas line and the compressor with the geometric characteristics of the compressor, the quantity of gas and liquid in the evaporator with the geometric characteristics of the evaporator, the quantity of gas and liquid in the condenser with the geometric characteristics of the condenser, and the quantity of liquid in the liquid line with the geometric characteristics of the liquid line. Once determined, these four quantities of refrigerant make it possible to obtain the total quantity of refrigerant contained in the entire circuit.
  • the mass flow rate of refrigerant fluid sucked in and discharged by the compressor is calculated using the polynomial formulas given by the manufacturer.
  • M CO + C1 * S + C2 * D + C3 * S 2 + C4 * S * D + C5 * D 2 + C6 * S 3 + C7 * D * S 2 + C8 * S * D 2 + C9 * D 3 .
  • C1 to C9 are coefficients
  • S is the evaporation temperature in ° C
  • D is the condensation temperature in ° C
  • the result M is the desired mass flow rate in kg / s.
  • the mass flow is calculated for a nominal superheat value.
  • the polynomials of the fluid used are: the pressure compared to the temperature, the density of the liquid compared to the pressure, the density of the gas compared to the density, the specific molar heat of the liquid relative to the pressure, the specific molar heat of the gas relative to the pressure, the enthalpy of the liquid relative to the pressure and the enthalpy of the gas relative to the pressure.
  • the dimensions of the tubes constituting the condenser, the evaporator and the liquid line are used to estimate the volume, speed and density of the fluid in the tubes. For example :
  • the liquid line 5 being full of liquid, it is possible to determine the volume of fluid in it by considering the density of the fluid at the pressure of the condenser (given by the high pressure sensor 13) and the sub-cooling temperature (given by the sub-cooling temperature sensor 1 1).
  • the density in the evaporator 3 and the condenser 4 knowing the number of circuits in the heat exchanger and the mass flow rate which is fixed throughout the circuit.
  • the equivalent density is calculated by integrating overheating / desuperheating with the percentage of liquid according to the enthalpy diagram. Because the density of the gas is 1000 times lower than that of the liquid, it is possible to ignore the volume contribution of the gas line and the compressor 2.
  • Figure 5 shows the results of laboratory tests with a cooling circuit in a climate room under different outdoor and indoor conditions.
  • On the abscissa axis are represented the condensing pressures.
  • the ordinate axis shows the calculated refrigerant level.
  • the curves of different colors show the results of the calculation for the different levels of fluid charge tested. The deformation of the curves for low condensing pressures is due to the effect of excess liquid in the condenser.
  • the method described above is transcribed into a computer program whose instructions when executed by a controller determine the amount of refrigerant contained in a cooling circuit for HVAC system.
  • the program can be installed in a specific controller of the refrigerant leak detection module as well as in a main controller, such as the one that manages the operation of the HVAC system.
  • the refrigerant leak detection module is a product in itself, it can be installed in all vehicles fitted with on-board HVAC systems, whether new or to be upgraded.
  • Communication by bus, or better by radio, between the controller 2 of the leak detection module and the ground analysis station 6 makes it possible to follow the state of the HVAC systems of a passenger vehicle fleet and assess the term for a circuit repair and / or filling operation based on monthly temperature forecasts.
  • the possibility of working on the HVAC system before the cooling circuit is completely discharged significantly reduces the emission into the atmosphere of refrigerant responsible for global warming.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

L'invention concerne une méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement (1) pour système de climatisation embarqué dans laquelle la quantité totale de fluide réfrigérant sous forme gazeuse et liquide contenue dans les différents composants (2, 3, 4, 5 et 10) du système de climatisation est calculée seulement sur la base de données internes au circuit de refroidissement. Cette méthode est mise en œuvre par un module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement d'un système de climatisation embarqué comprenant des capteurs (9, 11, 12, 13 et 14) pour mesurer des caractéristiques physiques du réfrigérant en différentes parties du circuit (1), et un contrôleur (8) apte à calculer le niveau de charge en réfrigérant contenu dans les différents composants (2, 3, 4, 5 et 10) du système de climatisation sur la base de données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du circuit de refroidissement, du type de réfrigérant utilisé et des caractéristiques physiques mesurées du réfrigérant.

Description

METHODE DE DETERMINATION DU NIVEAU DE CHARGE EN FLUIDE REFRIGERANT DANS UN CIRCUIT DE REFROIDISSEMENT POUR UN SYSTEME DE CLIMATISATION, MODULE DE DÉTECTION DE FUITE, ET
PROGRAMME D'ORDINATEUR ASSOCIÉ
La présente invention concerne une méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement pour un système de climatisation.
Elle concerne également une méthode et un dispositif de détection de fuite sur circuit de refroidissement d’un système de climatisation embarqué.
L’invention s’applique en particulier aux véhicules de transport de passagers équipés d’un système de climatisation, notamment des véhicules ferroviaires ou d’autres moyens de transport de passagers par exemple en milieu urbain.
De nos jours les conditions thermiques dans lesquels des passagers sont transportés sont devenues un critère important du confort prodigué par un véhicule par exemple composant une rame de train, de tramway ou de métro. Par conséquent, au-delà de l’inconfort généré, les défaillances du système de chauffage, ventilation et climatisation (généralement définis par l’acronyme CVC) peuvent conduire à l’immobilisation d’une rame de train qui génère un manque à gagner pour l’opérateur et des retards pour les passagers. Une des causes principales de panne de système CVC est liée aux fuites en fluide réfrigérant du circuit de refroidissement. Ces problèmes de fuite sont particulièrement sournois car ils ne sont pas précédés de signes avant-coureurs jusqu’aux périodes estivales lorsque les températures montent. L’impact de ces fuites en termes de coût environnemental et de coût en réfrigérant peut être très élevé.
Dans le domaine du matériel ferroviaire, ils existent différentes solutions reliées à la détection de fuite de fluide réfrigérant. Ces solutions connues sont toutes empiriques et sont par exemple basées sur la corélation du temps nécessaire pour atteindre une certaine pression pendant le pompage en sortie d’évaporateur ou la mesure de la température de surchauffement avec température extérieure. Néanmoins, le résultat de ses solutions en termes de précision n’est pas très bon du fait de la nécessaire compensation d’une multitude de paramètres, tels que par exemple la compensation des dispositifs d’expansion, des vitesses des différents ventilateurs, du colmatage des filtres et des échangeurs de chaleur, ou de la température et du niveau hydrométrique extérieur et intérieur.
L’objet de l’invention est de solutionner ces problèmes et de prévenir les défaillances de systèmes CVC dus à des fuites de fluide réfrigérant en proposant une méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué dans laquelle la quantité totale de fluide réfrigérant sous forme gazeuse et liquide contenue dans les différents composants du système de climatisation est déterminée seulement sur la base de données internes au circuit de refroidissement.
La détermination de la quantité totale de fluide réfrigérant sous forme gazeuse et liquide en utilisant seulement des données internes au circuit de refroidissement et en s’affranchissant des données externes au circuit, permet d’obtenir des résultats plus précis. Par conséquent, la détection de fuites de fluide réfrigérant est améliorée.
Avantageusement, dans la méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant selon l’invention les données internes au circuit utilisées sont des données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du circuit de refroidissement, ainsi que des informations sur le type de réfrigérant utilisé, et des données physiques du fluide réfrigérant mesurées en différentes parties du circuit correspondant à différents niveaux d’enthalpie.
Préférentiellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant les données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du système de climatisation comprennent au moins les caractéristiques thermodynamiques d’un compresseur du système de climatisation, les caractéristiques géométriques dudit compresseur, les caractéristiques géométriques internes d’un évaporateur du système de climatisation, les caractéristiques géométriques internes d’un condenseur du système de climatisation, et/ou les caractéristiques géométriques internes d’une conduite de liquide dudit système de climatisation.
Avantageusement, dans la méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant selon l’invention les données physiques du fluide réfrigérant mesurées comprennent au moins des mesures de pression, et des mesures de température.
Préférentiellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention les mesures de pression du fluide réfrigérant correspondent à une haute pression et une basse pression d’un cycle d’enthalpie dudit système de climatisation, et/ou les mesures de température du fluide réfrigérant correspondent à une température de surchauffement et une température de sous-refroidissement dudit cycle d’enthalpie.
Additionnellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention une mesure de la tension d’alimentation du compresseur est prise en compte pour calculer le niveau de charge total en fluide réfrigérant.
Préférentiellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention le cycle d’enthalpie pression/température est défini en prenant en compte les températures de surchauffement et de sous-refroidissement mesurées, et les pressions haute et basse mesurées.
Additionnellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention un débit massique de fluide réfrigérant est calculé sur la base des températures de surchauffement et de sous-refroidissement mesurées, des pressions haute et basse mesurées, et de la tension d’alimentation et des caractéristiques thermodynamiques du compresseur.
Avantageusement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention une quantité de fluide réfrigérant en phase gazeuse est calculée sur la base des caractéristiques géométriques dudit compresseur, du débit massique de fluide réfrigérant, et du cycle d’enthalpie pression/température.
Préférentiellement, dans la méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement selon l’invention une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide est calculée sur la base des caractéristiques géométriques internes d’une conduite de liquide dudit système de climatisation, du débit massique de fluide réfrigérant, et du cycle d’enthalpie pression/température.
Avantageusement, dans la méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement selon l’invention une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide/gazeuse au niveau de l’évaporateur est calculée sur la base des caractéristiques géométriques internes de l’évaporateur dudit système de climatisation, du débit massique de fluide réfrigérant, et du cycle d’enthalpie pression/température.
En outre dans la méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement selon l’invention une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide/gazeuse au niveau du condenseur peut être calculée sur la base des caractéristiques géométriques internes du condenseur dudit système de climatisation, du débit massique de fluide réfrigérant, et du cycle d’enthalpie pression/température.
Avantageusement, dans la méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement la quantité totale de fluide réfrigérant contenue dans le circuit de refroidissement est obtenue par la somme de la quantité de de fluide réfrigérant en phase liquide, en phase gazeuse et en phase liquide/gazeuse au niveau du condenseur et de l’évaporateur.
Dans un deuxième aspect de l’invention, il est proposé une méthode de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué comprenant les étapes de détermination d’un niveau de charge totale en fluide réfrigérant dans le circuit selon la méthode définie ci- dessus, de définition d’un niveau de charge nominale en fluide réfrigérant, d’analyse du niveau de charge total calculé par rapport au niveau de charge nominal, et de déduction d’une prédiction de perte de fonctionnalité du système de climatisation.
Avantageusement, la méthode de détection de fuite sur un circuit de refroidissement selon l’invention comprend en outre une étape de transmission du niveau de charge total calculé à un dispositif d’analyse au sol par un dispositif de communication par radio ou par bus. Selon cette méthode le dispositif d’analyse au sol assure les étapes d’analyse du niveau de charge total calculé par rapport au niveau de charge total nominal, et de déduction de la prévision de perte de fonctionnalité du système de climatisation.
Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué comprenant des capteurs aptes à mesurer des caractéristiques physiques du réfrigérant en différentes parties du circuit correspondant à différents niveaux d’enthalpie, et un contrôleur apte à déterminer, selon la méthode de détermination définie précédemment, le niveau de charge en réfrigérant contenu dans les différents composants du système de climatisation sur la base de données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du système de climatisation au type de réfrigérant utilisé, et des signaux générés par lesdits capteurs et représentatifs des caractéristiques physiques du réfrigérant mesurées en différentes parties du circuit.
Préférentiellement, le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention comprenant en outre un dispositif de communication radio ou par bus. Le dispositif de communication transmet le niveau de charge en fluide réfrigérant calculé par ledit module à un dispositif d’analyse au sol.
Additionnellement, le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention peut comprendre en outre un capteur de tension apte à mesurer la tension d’alimentation d’un compresseur du système de climatisation.
Avantageusement, dans le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention les capteurs comprennent au moins deux capteurs de température et/ou au moins deux capteurs de pression.
De préférence, dans le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention, un premier capteur de température est situé sur le circuit de refroidissement entre une soupape d’expansion et un condenseur du système de climatisation embarqué, et est apte à mesurer une température de sous-refroidissement du circuit, et un deuxième capteur de température est situé sur le circuit entre le compresseur et un évaporateur du système de climatisation embarqué, et est apte à mesurer une température de surchauffement du circuit.
En outre, dans le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention les capteurs peuvent comprendre aussi au moins un premier capteur de pression situé sur le circuit de refroidissement entre le compresseur et un condenseur du système de climatisation embarqué, apte à envoyer un signal représentatif de la pression haute du circuit, et un deuxième capteur de pression situé sur le circuit de refroidissement entre le compresseur et un évaporateur du système de climatisation embarqué, apte à envoyer un signal représentatif de la pression basse du circuit.
Préférentiellement, dans le module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’invention les capteurs pour mesurer des caractéristiques physiques du réfrigérant en différentes parties du circuit sont ceux du système de climatisation, et un contrôleur principal du système de climatisation réalise les fonctions de détermination du niveau de charge total en fluide réfrigérant.
Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé un véhicule de transport de passagers équipé d’un système de climatisation et comprenant un module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement dudit système de climatisation embarqué tel que défini ci-dessus.
Selon un cinquième aspect de l’invention, il est proposé un programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un contrôleur principal d’un système de climatisation embarqué ou par un contrôleur spécifique, conduit ledit contrôleur à exécuter les étapes de la méthode définie précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention sont mis en évidence par la description ci-après d’exemples non-limitatifs de réalisation des différents aspects de l’invention. La description se réfère aux figures annexées qui sont aussi données à titre d’exemples de réalisation non limitatifs de l’invention :
La figure 1 représente un schéma du circuit de refroidissement du système de climatisation embarqué selon l’invention ;
La figure 2 illustre un diagramme représentant la méthode de détection de fuite selon l’invention ;
La figure 3 montre un graphique l’évolution de la pression en fonction de la température pour un réfrigérant type ;
La figure 4 représente un diagramme enthalpique pour un réfrigérant type ; et
La figure 5 représente le résultat de tests faits avec différents niveaux de charge en réfrigérant.
Dans la suite, la description de l’invention est faite dans le contexte d’un wagon de train pour transporter des passagers et équipé d’un système CVC embarqué. Cette configuration de mise en œuvre de l’invention n’est décrite que pour mieux comprendre l’invention mais ne peut pas être considérée comme limitative pour celle-ci. Il en va de même pour tous les autres exemples de mise en œuvre des différentes caractéristiques constitutives de l’invention décris ci- après.
Comme illustré à la figure 1 , un circuit de refroidissement d’un système
CVC 1 comprend typiquement un compresseur 2, un condenseur 4, une ligne liquide 5 comprenant une soupape d’expansion 10, et un évaporateur 3. Dans ce circuit circule un fluide réfrigérant, par exemple du R134a. Ce fluide réfrigérant va se trouver dans le circuit tantôt en phase liquide comme dans la ligne liquide 5 et tantôt en phase gazeuse comme dans le compresseur 2. Dans le condenseur
4 et l’évaporateur 3 le fluide réfrigérant se trouvera à la fois en phase gazeuse et en phase liquide. Afin de détecter une fuite en réfrigérant, le circuit du système CVC est équipé d’un module de détection de fuite selon l’invention. Dans un exemple de mise en œuvre de l’invention, le module de détection de fuite comprend un contrôleur 8 et différents capteurs qui transmettent au contrôleur des signaux représentant exclusivement des paramètres internes au circuit 1 du système CVC. Sur la base de ces informations fournies par les capteurs, d’informations relatives aux caractéristiques thermodynamiques et géométrique des composants du circuit, et les caractéristiques du réfrigérant utilisé, par exemple du R134a, le contrôleur détermine la quantité de fluide réfrigérant dans les différents composants du circuit et ensuite en déduit la quantité totale de fluide réfrigérant contenue dans le circuit 1. Le module de détection de fuite comprend en outre un dispositif de communication 7 qui transmettra la quantité totale en fluide déterminée par le contrôleur 8 à une station d’analyse au sol 6 qui déterminera les pertes en fluide et les potentielles pertes en fonctionnalité qui en découleront. La transmission de données entre le dispositif de communication 7 du module de détection de fuite et la station d’analyse au sol peut se faire, par exemple, par transmission radio ou par bus. Dans les wagons de transport de passager récents le contrôleur principal du wagon ou du système CVC peut être utilisé dans le module de détection de fuite pour déterminer la quantité de fluide réfrigérant contenue dans le circuit. Il en va de même pour tout ou partie des capteurs transmettant au contrôleur 8 les informations dont il a besoin. En effet la plupart d’entre eux se trouvent déjà dans les systèmes CVC des trains récents et peuvent donc être réutilisés pour le module de détection de fuite en réfrigérant. Pour des équipements ferroviaires plus anciens ces capteurs et le contrôleur 8 pourront dans la plupart des cas être installés, par exemple à l’occasion d’une opération de maintenance.
En plus du contrôleur 8 et du dispositif de communication 7, le module de détection de fuite de réfrigérant comprend deux capteurs de pression montés sur le circuit de refroidissement 1. Un capteur de pression haute 13 est situé entre le compresseur 2 et le condenseur 4 du système de climatisation embarqué, et un capteur de pression basse 14 est situé entre le compresseur 2 et un évaporateur 3 du système de climatisation embarqué. Ces capteurs de pression 13 et 14 transmettent au contrôleur 8 des signaux représentatifs de la pression du fluide réfrigérant en aval et en amont du compresseur 2. Le module de détection de fuite comprend également deux capteurs de température également installés sur le circuit de refroidissement 1. Un premier capteur de température 11 est situé entre la soupape d’expansion 10 et le condenseur 4 du système de climatisation embarqué. Ce capteur de température 1 1 mesure la température de sous-refroidissement du fluide réfrigérant dans le circuit. Un deuxième capteur de température 12 est situé entre le compresseur 2 et l’évaporateur 3 du système de climatisation embarqué. Ce capteur de température 12 mesure la température de surchauffement du fluide réfrigérant dans le circuit. Optionnellement, un capteur de tension 9 peut être monté sur l’alimentation du compresseur 2 afin que le signal représentatif de la tension d’alimentation du compresseur soit transmis au contrôleur 8.
La figure 2 montre la logique sur laquelle se base la méthode de détection de fuite de réfrigérant mis en oeuvre par le contrôleur 8 pour déterminer la quantité totale de fluide réfrigérant contenu dans le circuit de refroidissement. La transmission de la quantité totale de fluide contenue dans le circuit permet de suivre l’évolution de celle-ci en fonction du temps. Avant d’être transmis par le dispositif de communication 7 au dispositif d’analyse au sol 6, le signal est filtré afin d’identifier et d’éliminer les effets indésirables dus à d’éventuels surcharges de fluide réfrigérant par rapport à la charge critique. La méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans le circuit du système CVC n’utilise que des données internes au circuit de refroidissement comme décrit ci-dessous. Ces données sont des données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du circuit de refroidissement, des informations sur le type de réfrigérant utilisé, ici du R134a, et les pressions hautes et basses ainsi que les températures de surchauffement et de sous- refroidissement du fluide réfrigérant mesurées en différentes parties du circuit par des capteurs positionnés comme décrit ci-dessus et correspondant à différents niveaux d’enthalpie.
Les données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du système de climatisation sont les caractéristiques thermodynamiques et géométriques du compresseur 2, les caractéristiques géométriques internes de l’évaporateur 3 et du condenseur 4, et les caractéristiques géométriques internes de la conduite de liquide 5.
Ainsi, comme illustré sur la figure 2, le débit massique du fluide réfrigérant dans le circuit de refroidissement est déterminé sur la base des pressions hautes et basses mesurées ainsi que de la température de surchauffement, de la tension d’alimentation du compresseur, et des caractéristiques thermodynamiques du compresseur. Le cycle pression/ température/enthalpie du fluide réfrigérant est lui obtenue sur la base des pressions hautes et basses mesurées, de la température de surchauffement et de sous-refroidissement, et des caractéristiques thermodynamiques du compresseur.
A leur tour, le cycle pression/température/enthalpie et le débit massique permettent de déterminer la quantité de gaz dans la ligne de gaz et le compresseur avec les caractéristiques géométriques du compresseur, la quantité de gaz et de liquide dans l’évaporateur avec les caractéristiques géométriques de l’évaporateur, la quantité de gaz et de liquide dans le condenseur avec les caractéristiques géométriques du condenseur, et la quantité de liquide dans la ligne liquide avec les caractéristiques géométriques de la ligne liquide. Une fois déterminées, ces quatre quantités de fluide réfrigérant permettent d’obtenir la quantité totale de fluide réfrigérant contenue dans l’intégralité du circuit.
Le débit massique de fluide réfrigérant aspiré et refoulé par le compresseur se calcule en utilisant les formules polynomiales données par le constructeur. Comme par exemple: M = CO + C1 *S + C2*D + C3*S2 + C4*S*D + C5*D2 + C6*S3 + C7*D*S2 + C8*S*D2 + C9*D3. Dans cette formule, C1 à C9 sont des coefficients, S est la température d’évaporation en °C, D est la température de condensation en °C, et le résultat M est le débit massique recherché en kg/s. Le débit massique est calculé pour une valeur nominale de surchauffement. Il doit donc être recalculé pour la valeur réelle de surchauffement sur le circuit de refroidissement vu l’impact de la température sur la densité du gaz qui est aspiré par le compresseur 2. Quant à eux, les coefficients sont calculés pour une certaine fréquence. Il faut donc recalculer le débit massique pour la fréquence réelle en multipliant le résultat par le ratio : fréquence réelle / fréquence nominale. Dans la modélisation du cycle enthalpique du réfrigérant, les polynômes du fluide utilisés sont : la pression par rapport à la température, la densité du liquide par rapport à la pression, la densité du gaz par rapport à la densité, la chaleur spécifique molaire du liquide par rapport à la pression, la chaleur spécifique molaire du gaz par rapport à la pression, l’enthalpie du liquide par rapport à la pression et l’enthalpie du gaz par rapport à la pression. On obtient le graphe de la pression contre la température qui est montré à la figure 3. Avec ces données il est possible de tracer le graphique pression/température/enthalpie montré à la figure 4.
Les dimensions des tubes constituant le condenseur, l’évaporateur et la ligne liquide sont utilisées pour estimer le volume, la vitesse et la densité du fluide dans les tubes. Par exemple :
Figure imgf000013_0001
La ligne liquide 5 étant pleine de liquide, il est possible de déterminer le volume de fluide dans celle-ci en considérant la densité du fluide à la pression du condenseur (donnée par le capteur de pression haute 13) et la température de sous-refroidissement (donnée par le capteur de température de sous- refroidissement 1 1 ).
Il est aussi possible de déterminer la densité dans l’évaporateur 3 et le condenseur 4 connaissant le nombre de circuit dans l’échangeur de chaleur et le débit massique qui est fixe tout au long du circuit. La densité équivalente est calculée en l’intégrant de surchauffement/désurchauffement au pourcentage de liquide selon le diagramme enthalpique. Du fait que la densité du gaz est 1000 fois inférieure à celle du liquide, il est possible d’ignorer la contribution volumique de la ligne de gaz et du compresseur 2.
La figure 5 montre les résultats de tests fait en laboratoire avec un circuit de refroidissement dans une salle climatique à différentes conditions extérieures et intérieures. Sur l’axe des abscisses sont représentés les pressions de condensations. Sur l’axe des ordonnés sont représentés le niveau de fluide réfrigérant calculé. Les courbes de différentes couleurs montrent les résultats du calcul pour les différents niveaux de charge de fluide testés. La déformation des courbes pour les basses pressions de condensation est due à l’effet de l’excès de liquide dans le condenseur.
En fait, la méthode décrite ci-dessus est transcrite en un programme d’ordinateur dont les instructions lorsqu’elles sont exécutées par un contrôleur permettent de déterminer la quantité de fluide réfrigérant contenue dans un circuit de refroidissement pour système CVC. Le programme peut aussi bien être installé dans un contrôleur spécifique du module de détection de fuite de réfrigérant que dans un contrôleur principal, tel que celui qui gère le fonctionnement du système CVC.
La combinaison des avantages obtenus par les différents aspects de la méthode et du module décrits ci-avant permet de déterminer la quantité totale de fluide dans un circuit de refroidissement pour système CVC uniquement sur la base de paramètres internes au circuit. Ainsi, il est possible de s’affranchir de l’impact du colmatage des échangeurs de chaleur et du volume d’air les entourant, de toutes les autres variables influençant le coefficient d’échange thermique. L’approche théorique décrite ci-dessus permet ainsi d’appliquer la solution de l’invention à tous les véhicules d’une flotte sans campagne de tests coûteuse, puisque seulement un test de réglage est nécessaire.
Le module de détection de fuite de réfrigérant étant un produit en soi, il peut être installé dans tous les véhicules équipés de systèmes CVC embarqués qu’ils soient neufs ou à remettre à niveau.
La communication par bus, ou mieux par radio, entre le contrôleur 2 du module de détection de fuite et la station d’analyse au sol 6 permet de suivre l’état des systèmes CVC d’une flotte de véhicule de transport de passagers et d’évaluer le terme pour une opération de réparation et/ou de remplissage du circuit en fonction des prévisions de température mensuelles. En termes d’impact écologique, la possibilité d’intervenir sur le système CVC avant que le circuit de refroidissement ne soit complètement déchargé réduit significativement l’émission dans l’atmosphère de fluide réfrigérant responsable du réchauffement global.
Bien que dans la description ci-dessus, les aspects particuliers de l’invention, notamment la mise en œuvre de la méthode de détermination de de la quantité de fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement et la méthode de détection de fuite pour des systèmes CVC embarqués, aient été décrites dans le contexte d’un wagon de passagers, elles pourraient être mises en œuvre dans d’autres configurations, notamment avec d’autres types de véhicules de transport de passagers.

Claims

REVENDICATIONS
1. Méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué dans laquelle la quantité totale de fluide réfrigérant sous forme gazeuse et liquide contenue dans les différents composants du système de climatisation est déterminée seulement sur la base de données internes au circuit de refroidissement.
2. Méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la revendication précédente caractérisée en ce que les données internes au circuit utilisées sont :
- des données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du circuit de refroidissement ;
- des informations sur le type de réfrigérant utilisé ; et
- des données physiques du fluide réfrigérant mesurées en différentes parties du circuit correspondant à différents niveaux d’enthalpie.
3. Méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la revendication précédente dans laquelle les données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du système de climatisation comprennent au moins :
- les caractéristiques thermodynamiques d’un compresseur (2) dudit système de climatisation ;
- les caractéristiques géométriques dudit compresseur (2);
- les caractéristiques géométriques internes d’un évaporateur (3) dudit système de climatisation ;
- les caractéristiques géométriques internes d’un condenseur (4) dudit système de climatisation ; et/ou
- les caractéristiques géométriques internes d’une conduite de liquide (5) dudit système de climatisation.
4. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 2 et 3 dans laquelle les données physiques du fluide réfrigérant mesurées comprennent au moins :
- des mesures de pression, et
- des mesures de température.
5. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement pour système de climatisation embarqué selon la revendication 4 dans laquelle :
- les mesures de pression du fluide réfrigérant correspondent à une haute pression et une basse pression d’un cycle d’enthalpie dudit système de climatisation ; et/ou
- les mesures de température du fluide réfrigérant correspondent à une température de surchauffement et une température de sous-refroidissement dudit cycle d’enthalpie.
6. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications précédentes dans laquelle une mesure de la tension d’alimentation dudit compresseur (2) est prise en compte pour déterminer le débit massique du compresseur et donc le niveau de charge total en fluide réfrigérant.
7. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 5 et 6 dans laquelle le cycle d’enthalpie pression/ température est défini en prenant en compte :
- les températures de surchauffement et de sous-refroidissement mesurées, et
- les pressions haute et basse mesurées.
8. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 6 et 7 dans laquelle un débit massique de fluide réfrigérant est calculé sur la base : - des températures de surchauffement et de sous-refroidissement mesurées,
- des pressions haute et basse mesurées et
- de la tension d’alimentation et des caractéristiques thermodynamiques du compresseur (2).
9. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la
revendication 8 dans laquelle une quantité de fluide réfrigérant en phase gazeuse est calculée sur la base :
- des caractéristiques géométriques dudit compresseur (2),
- du débit massique de fluide réfrigérant et
- du cycle d’enthalpie pression/température.
10. Méthode de détermination du niveau de charge d’un circuit de
refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 8 et 9 dans laquelle une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide est calculée sur la base :
- des caractéristiques géométriques internes d’une conduite de liquide (5) dudit système de climatisation,
- du débit massique de fluide réfrigérant et
- du cycle d’enthalpie pression/température.
1 1. Méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 8 à 10 dans laquelle une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide/gazeuse au niveau de l’évaporateur (3) est calculée sur la base :
- des caractéristiques géométriques internes de l’évaporateur (3) dudit système de climatisation,
- du débit massique de fluide réfrigérant et
- du cycle d’enthalpie pression/température.
12. Méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 8 à 1 1 dans laquelle une quantité de fluide réfrigérant en phase liquide/gazeuse au niveau du condenseur (4) est calculée sur la base :
- des caractéristiques géométriques internes du condenseur (4) dudit système de climatisation,
- du débit massique de fluide réfrigérant et
- du cycle d’enthalpie pression/température.
13. Méthode de détermination du niveau de charge total d’un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la revendication 12 dans laquelle la quantité totale de fluide réfrigérant contenue dans le circuit de refroidissement (1 ) est obtenue par la somme de la quantité de de fluide réfrigérant en phase liquide, en phase gazeuse et en phase liquide/gazeuse au niveau du condenseur (3) et de l’évaporateur (4).
14. Méthode de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué comprenant les étapes suivantes :
- détermination d’un niveau de charge totale en fluide réfrigérant dans le circuit selon la méthode définie dans l’une des revendications 1 à 13 ;
- définition d’un niveau de charge nominale en fluide réfrigérant ;
- analyse du niveau de charge total calculé par rapport au niveau de charge nominal ; et
- déduction d’une prédiction de perte de fonctionnalité du système de
climatisation.
15. Méthode de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la revendication 14 comprenant en outre l’étape suivante :
- transmission du niveau de charge total calculé à un dispositif d’analyse au sol (6) par un dispositif de communication (7) par radio ou par bus ; et dans laquelle le dispositif d’analyse au sol (6) assure les étapes :
- d’analyse du niveau de charge total calculé par rapport au niveau de charge total nominal; et
- de déduction de la prévision de perte de fonctionnalité du système de climatisation.
16. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué comprenant :
- des capteurs aptes à mesurer des caractéristiques physiques du réfrigérant en différentes parties du circuit correspondant à différents niveaux d’enthalpie ; et - un contrôleur (8) apte à déterminer selon la méthode définie dans une des revendications 1 à 13 le niveau de charge en réfrigérant contenu dans les différents composants du circuit de refroidissement du système de climatisation sur la base de données correspondant aux paramètres géométriques et techniques des différents composants du système de climatisation, du type de réfrigérant utilisé, et des signaux générés par lesdits capteurs et représentatifs des caractéristiques physiques du réfrigérant mesurées en différentes parties du circuit (1 ).
17. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon la revendication 16 comprenant en outre un dispositif de communication (7) radio ou par bus, ledit dispositif de communication (7) transmettant le niveau de charge en fluide réfrigérant calculé par ledit module à un dispositif d’analyse au sol (6).
18. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 16 et 17 comprenant en outre un capteur de tension (9) apte à mesurer la tension d’alimentation d’un compresseur (2) du système de climatisation.
19. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 16 à 18 dans lequel les capteurs comprennent au moins deux capteurs de température (1 1 , 12) et/ou au moins deux capteurs de pression (13, 14).
20. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon la revendication 19 dans lequel les capteurs de température comprennent au moins :
- un premier capteur de température (1 1 ) est situé sur le circuit de
refroidissement (1 ) entre une soupape d’expansion (10) et un condenseur (4) du système de climatisation embarqué, et est apte à mesurer une température de sous-refroidissement du circuit, et
- un deuxième capteur de température (12) est situé sur le circuit (1 ) entre le compresseur (2) et un évaporateur (3) du système de climatisation embarqué, et est apte à mesurer une température de surchauffement du circuit.
21. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 19 et 20 dans lequel les capteurs de pression comprennent au moins :
- un premier capteur de pression (13) situé sur le circuit de refroidissement (1 ) entre le compresseur (2) et un condenseur (4) du système de climatisation embarqué, apte à envoyer un signal représentatif de la pression haute du circuit, et
- un deuxième capteur de pression (14) situé sur le circuit de refroidissement (1 ) entre le compresseur (2) et un évaporateur (3) du système de climatisation embarqué, apte à envoyer un signal représentatif de la pression basse du circuit.
22. Module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement pour système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 16 à 21 dans lequel :
- les capteurs (1 1 , 12, 13, 14) pour mesurer des caractéristiques physiques du réfrigérant en différentes parties du circuit (1 ) sont ceux du système de climatisation, et
- un contrôleur principal du système de climatisation réalise les fonctions de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant du circuit de
refroidissement.
23. Véhicule de transport de passagers équipé d’un système de climatisation caractérisé en ce qu’il comprend un module de détection de fuite sur un circuit de refroidissement (1 ) dudit système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 16 à 22.
24. Programme d'ordinateur comprenant des instructions qui conduisent le module de détection de fuite selon l’une des revendications 16 à 22 à exécuter les étapes de la méthode selon l’une des revendications 1 à 15.
PCT/FR2019/053304 2018-12-31 2019-12-27 Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé WO2020141279A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/419,615 US11932084B2 (en) 2018-12-31 2019-12-27 Method for determining a level of refrigerant charge in a cooling circuit of an air-conditioning system and module for detecting leaks
EP19848994.0A EP3906382A1 (fr) 2018-12-31 2019-12-27 Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé
CN201980090716.6A CN113439190B (zh) 2018-12-31 2019-12-27 确定冷却回路中制冷剂流体充注水平的方法、泄露检测模块和相关联的计算机程序

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1874408 2018-12-31
FR1874408A FR3091336B1 (fr) 2018-12-31 2018-12-31 Méthode de détermination du niveau de charge en fluide réfrigérant dans un circuit de refroidissement pour un système de climatisation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020141279A1 true WO2020141279A1 (fr) 2020-07-09

Family

ID=66867346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2019/053304 WO2020141279A1 (fr) 2018-12-31 2019-12-27 Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11932084B2 (fr)
EP (1) EP3906382A1 (fr)
CN (1) CN113439190B (fr)
FR (1) FR3091336B1 (fr)
MA (1) MA54645A (fr)
WO (1) WO2020141279A1 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11231198B2 (en) 2019-09-05 2022-01-25 Trane International Inc. Systems and methods for refrigerant leak detection in a climate control system
EP4006453A1 (fr) * 2020-11-25 2022-06-01 Siemens Schweiz AG Procédé de détection d'une perte de réfrigérant
EP4006454B1 (fr) * 2020-11-25 2023-03-15 Siemens Schweiz AG Procédé de détection d'une perte de réfrigérant

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2258047A (en) * 1991-07-23 1993-01-27 Daimler Benz Ag A process for monitoring the coolant level in a cooling system
US20110308267A1 (en) * 2009-03-30 2011-12-22 Mitsubishi Electric Corporation Refrigerating cycle apparatus
EP2546588A1 (fr) * 2010-03-12 2013-01-16 Mitsubishi Electric Corporation Dispositif de conditionnement d'air de réfrigération

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999066205A1 (fr) * 1998-06-19 1999-12-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Climatiseur
JP2001194016A (ja) * 1999-10-18 2001-07-17 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
FR2833886B1 (fr) * 2001-12-20 2008-01-04 Valeo Climatisation Installation de climatisation de vehicule munie d'un dispositif electronique de controle
US6868678B2 (en) * 2002-03-26 2005-03-22 Ut-Battelle, Llc Non-intrusive refrigerant charge indicator
KR100465723B1 (ko) * 2002-12-20 2005-01-13 엘지전자 주식회사 공기조화기의 냉방 운전 방법
JP4124228B2 (ja) * 2005-12-16 2008-07-23 ダイキン工業株式会社 空気調和装置
WO2007084666A1 (fr) * 2006-01-18 2007-07-26 Purdue Research Foundation Appareil et procédé de détermination du niveau de charge d’un réfrigérant
US9346338B2 (en) * 2008-02-18 2016-05-24 GM Global Technology Operations LLC Low refrigerant charge secondary loop air conditioning system
CN104596172B (zh) * 2010-03-12 2017-04-12 三菱电机株式会社 冷冻空调装置
US8466798B2 (en) * 2011-05-05 2013-06-18 Emerson Electric Co. Refrigerant charge level detection
DE102014223956B4 (de) * 2014-11-25 2018-10-04 Konvekta Ag Verfahren zur Überwachung einer Füllmenge eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf einer Kälteanlage
WO2016170650A1 (fr) * 2015-04-23 2016-10-27 三菱電機株式会社 Dispositif à cycle frigorifique
US9874384B2 (en) * 2016-01-13 2018-01-23 Bergstrom, Inc. Refrigeration system with superheating, sub-cooling and refrigerant charge level control
CN106839340A (zh) * 2017-03-16 2017-06-13 广东美的制冷设备有限公司 一种空调制冷量测量方法、装置及空调器
US11767999B2 (en) * 2019-11-12 2023-09-26 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP System and method for monitoring charge level of HVAC system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2258047A (en) * 1991-07-23 1993-01-27 Daimler Benz Ag A process for monitoring the coolant level in a cooling system
US20110308267A1 (en) * 2009-03-30 2011-12-22 Mitsubishi Electric Corporation Refrigerating cycle apparatus
EP2546588A1 (fr) * 2010-03-12 2013-01-16 Mitsubishi Electric Corporation Dispositif de conditionnement d'air de réfrigération

Also Published As

Publication number Publication date
EP3906382A1 (fr) 2021-11-10
CN113439190B (zh) 2023-06-02
CN113439190A (zh) 2021-09-24
US11932084B2 (en) 2024-03-19
MA54645A (fr) 2022-04-06
FR3091336A1 (fr) 2020-07-03
US20220134844A1 (en) 2022-05-05
FR3091336B1 (fr) 2021-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020141279A1 (fr) Methode de determination du niveau de charge en fluide refrigerant dans un circuit de refroidissement pour un systeme de climatisation, module de détection de fuite, et programme d'ordinateur associé
EP2693141B1 (fr) Estimateur de débit de milieu chaud, source de chaleur et procédé d'estimation du débit de milieu chaud
JP2017053566A (ja) 冷凍サイクル装置
CN106568248A (zh) 一种冷冻冷藏设备制冷剂充注量的确定方法
GB2527412A (en) Systems and methods for assessing a condition of a vehicle refrigeration system
US20120053898A1 (en) Performance evaluation device for centrifugal chiller
CN107215174A (zh) 用于检测空调热负荷及制冷剂流量的检测方法
EP1456045B1 (fr) Installation de climatisation de vehicule munie d'un dispositif electronique de controle
EP3450880B1 (fr) Procédé de supervision d'un système de climatisation d'un véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire comportant un système de climatisation mettant en oeuvre ce procédé
US9403416B2 (en) Method and diagnostic tester for detecting a fault in a cooling circuit of a motor vehicle
EP1687161B1 (fr) Instalation de climatisation de vehicule
FR2964910A1 (fr) Dispositif de detection de givrage par determination d'un ecart de tension, pour une installation de chauffage/ climatisation de vehicule
EP3450883A1 (fr) Procédé de supervision d'un système de climatisation d'un véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire comportant un système de climatisation mettant en oeuvre ce procédé
CN113614467B (zh) 确定制冷剂或其成分的方法、控制器以及冷却机
EP1459920B1 (fr) Installation de climatisation de véhicule pour fluide supercritique
CN103534540A (zh) 水流量测量装置
EP4006454B1 (fr) Procédé de détection d'une perte de réfrigérant
US20220113211A1 (en) Leak tester and method of use on refrigerant circuit
Cummings et al. Experimental Performance Evaluation of Automotive Air-Conditioning Heat Exchangers as Components and in Vehicle Systems
CN102481824B (zh) 具有压缩机的车载功率估计器的空调
EP1426214B1 (fr) Boucle de climatisation d'un appareil de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation pour habitacle de véhicule automobile comprenant au moins un organe muni d'une instrumentation intégrée
CN117870947A (zh) 排气管结冰测试装置、系统及方法
Schwarz STUDY ON THE METHODOLOGY TO ESTABLISH LEAKAGE RATES OF MOBILE AIR CONDITIONERS IN COMMERCIAL VEHICLES (TRUCKS AND BUSES)
JPH0126471B2 (fr)
Kroner et al. R744 A/C systems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19848994

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019848994

Country of ref document: EP

Effective date: 20210802