Brevet FR2963278A1 — publié le 20120203

GESTION DU RISQUE DE GIVRAGE SUR UN DISPOSITIF DE CHAUFFAGE DE VEHICULE La présente invention porte de manière générale sur un système de chauffage par pompe à chaleur d'un véhicule automobile hybride ou électrique et concerne en particulier la gestion du risque de formation de givre sur l'évaporateur de cette pompe à chaleur ou climatisation réversible utilisée en mode chauffage. Il est connu dans l'art antérieur d'utiliser des dispositifs de type pompe à chaleur dans les véhicules électriques ou hybride pour chauffer l'habitacle du véhicule en l'absence de fonctionnement du groupe motopropulseur thermique. Le fonctionnement de cette pompe à chaleur nécessite un évaporateur qui est traversé par un flux d'air venant de l'extérieur pour recevoir la chaleur de ce flux d'air. Une conduite pour amener l'air extérieur vers l'évaporateur quand il faut chauffer l'habitacle est donc prévue, généralement sur la face avant du véhicule, qui comporte une ouverture à cet effet. Pour limiter les pertes aérodynamiques liées à ce flux d'air lorsque la pompe à chaleur n'est pas en service, on peut ajouter au véhicule un système de volets d'entrée d'air pilotés de sorte que ces volets sont fermés si la pompe à chaleur est inutilisée ou ouverts si l'habitacle doit être chauffé par la pompe à chaleur, pour que le flux d'air passe au travers de l'évaporateur afin de transférer sa chaleur. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient d'être sensible aux conditions climatiques de type hivernales. En effet, du givre est susceptible de se former sur l'évaporateur si la pompe à chaleur est utilisée dans des conditions où il fait trop froid et/ou trop humide : le flux d'air, transférant sa chaleur à l'évaporateur est refroidi et l'humidité contenue dans l'air se solidifie sur l'évaporateur. Dans ce cas, le givre formé empêche un bon échange thermique entre l'évaporateur et le flux d'air le traversant car la couche de givre les isole l'un de l'autre, ce qui a pour effet de diminuer le rendement de la pompe à chaleur et à la limite, le givre peut obstruer complètement l'évaporateur coupant complètement le flux d'air, ce qui a pour effet de rendre la pompe à chaleur inutilisable ainsi que le matériel de refroidissement en façade avant du véhicule qui est derrière l'évaporateur givré, notamment le radiateur moteur. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer une solution pour éviter, retarder ou réduire la formation de givre sur un évaporateur de pompe à chaleur de véhicule. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne l'utilisation d'un système de volets d'entrée d'air d'un véhicule automobile comportant un évaporateur d'un système de chauffage, les volets étant pilotés entre une position ouverte pour faire passer un flux d'air au travers de l'évaporateur lorsque le système de chauffage fonctionne, et entre une position fermée lorsque le système de chauffage ne fonctionne pas, caractérisée en ce que lorsque le système de chauffage est en fonctionnement et lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur est détecté, les volets d'entrée d'air sont pilotés pour réduire le débit du flux d'air traversant l'évaporateur. Cette utilisation astucieuse est à contre-courant de la pratique habituelle qui consiste à maximiser le débit d'air pour accroître les échanges thermiques entre l'évaporateur et l'air dans le but d'assurer un bon rendement à la pompe à chaleur. Mais ici, cette utilisation des volets pour réduire le débit du flux d'air a pour conséquence de limiter les apports en eau et en air froids, ce qui empêche ou retarde la formation de givre sur l'évaporateur. De manière avantageuse, les volets d'entrée d'air sont pilotés de sorte que lorsque le système de chauffage est en fonctionnement et lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur est détecté, le flux d'air est totalement coupé. On supprime ainsi tout apport d'eau ou d'air humide susceptibles de givrer. En alternative de ce premier mode de réalisation, les volets d'entrée d'air sont pilotés progressivement entre la position volets ouverts et la position volets fermés de sorte le flux d'air est réduit proportionnellement au risque de givrage sur l'évaporateur lorsque le système de chauffage est en fonctionnement. Cette alternative prévoit de réguler au plus juste le flux d'air de manière à avoir un bon échange thermique avec l'évaporateur tout en limitant au mieux les apports en eau par le flux d'air. Un second aspect de l'invention est un procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur de système de chauffage de véhicule traversé par un flux d'air comportant les étapes consistant à : (i) déterminer le risque de givrage sur l'évaporateur par des moyens de 10 détermination du risque de givrage (ii) réduire le débit du flux d'air traversant l'évaporateur lorsque le système de chauffage fonctionne et lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur est déterminé à l'étape (i). Le but de ce procédé est de limiter les refroidissements de l'évaporateur pouvant conduire à la formation de givre si 15 trop d'air humide arrive au contact de l'évaporateur. De manière avantageuse, le risque de givrage est déterminé à l'étape (i) par la mesure de la température et de l'hygrométrie du flux d'air traversant l'évaporateur. De manière fiable, on peut prédire le risque de formation de givre par la mesure de la température et de l'hygrométrie de l'air. 20 En alternative, le risque de givrage est déterminé à l'étape (i) par la mesure de la présence de givre sur l'évaporateur. Le risque est mesuré ici directement sur l'évaporateur par la détection de présence de givre ou par la mesure de l'épaisseur de la couche de givre, il n'y a pas de prédiction à réaliser. 25 De manière avantageuse, le flux d'air à l'étape (ii) est totalement coupé lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur est déterminé à l'étape (i). On supprime ainsi tout apport d'eau ou d'air humide susceptibles de givrer. En alternative, le flux d'air est réduit à l'étape (ii) proportionnellement 30 au risque de givrage sur l'évaporateur. Cette alternative prévoit de réguler au plus juste le flux d'air de manière à avoir un bon échange thermique avec l'évaporateur tout en limitant au mieux les apports en eau par le flux d'air. Un dernier aspect de l'invention concerne un véhicule comprenant un système de volets d'entrée d'air pilotés, un évaporateur de dispositif de chauffage traversé par un flux d'air entrant par le système de volets d'entrée d'air, caractérisé en ce que le système de volets d'entrée d'air est apte à réduire le débit du flux d'air traversant l'évaporateur lorsqu'il y a un risque de givrage sur l'évaporateur. Un tel véhicule permet de proposer à l'utilisateur un chauffage par pompe à chaleur même si les conditions atmosphériques sont telles qu'il y a un risque de givrage sur l'évaporateur de la pompe à chaleur. De manière avantageuse, le véhicule comprend des moyens pour déterminer le risque de givrage sur l'évaporateur. L'utilisateur dispose alors d'une assistance pour déterminer automatiquement si les volets doivent réduire le flux d'air. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente en coupe longitudinale la partie sous capot du 20 compartiment moteur d'un véhicule dans une première configuration ; - la figure 2 la partie sous capot de la figure 1 dans une deuxième configuration ; - la figure 3 la partie sous capot de la figure 1 dans une troisième configuration ; 25 La figure 1 représente en coupe la partie sous capot du compartiment moteur d'un véhicule hybride comportant un groupe motopropulseur thermique et une unité de propulsion électrique. Les différents éléments sont représentés schématiquement. 50 représente le groupe motopropulseur thermique et 40 le groupe moto-ventilateur. A l'avant, on trouve les différents 30 radiateurs de refroidissement propres au groupe motopropulseur thermique, à savoir un radiateur 30 de refroidissement du circuit d'eau et un radiateur 60 de refroidissement du circuit d'huile. Le véhicule pouvant aussi utiliser exclusivement une motorisation électrique, il faut prévoir pour réchauffer l'habitacle une pompe à chaleur. Pour capter la chaleur de l'air ambiant, il est prévu un évaporateur 10 au travers duquel passe un flux d'air 90. Pour entrer sous le capot moteur et passer au travers de l'évaporateur, le flux d'air 90 passe par un système de volets 20 pilotés. Ces volets sont ouverts dés que le véhicule, en mode propulsion électrique, fait fonctionner sa pompe à chaleur. Ainsi, l'évaporateur 10 peut être traversé par le flux d'air 90 pour capter sa chaleur par évaporation du liquide qui le parcourt. La figure 2 représente la partie sous capot du compartiment moteur lorsque le véhicule fonctionne en mode électrique sans besoin de réchauffer l'habitacle, la pompe à chaleur ne fonctionne pas et dans ce cas, pour améliorer l'aérodynamisme du véhicule, les volets 20 d'entrée d'air sont fermés. Ainsi, tel que représenté par la flèche, le flux d'air 90 ne rentre pas et ne passe pas au travers de l'évaporateur 10. Par ailleurs, dans cette même configuration, l'invention permet, lorsque les conditions climatiques sont susceptibles de créer du givre sur l'évaporateur, de réduire ce risque en coupant le flux d'air 90 sur l'évaporateur 10. Ainsi, on préserve le coefficient d'échange entre évaporateur 10 et air ambiant car il ne se forme pas de couche de glace isolante sur l'évaporateur 10. La figure 3 représente une alternative au mode tout ou rien précédemment décrit. En effet, plutôt que de n'avoir que deux positions possibles pour les volets 20, c'est-à-dire ouverts ou fermés, il est optimal de prévoir une possibilité d'ouverture linéaire et continue des volets 20. On adapte ainsi le passage du flux 90 dans l'évaporateur au maximum possible sans risquer de voir apparaître du givre néfaste au rendement de l'évaporateur. Tel que représentés à cette figure, les volets 20 peuvent avoir une ouverture intermédiaire pour ne laisser passer qu'une partie du flux d'air 90. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence à un évaporateur, mais on peut également envisager d'utiliser un système de climatisation réversible et dans ce cas l'évaporateur en mode chauffage devient un condenseur en mode climatisation. Par ailleurs, il est fait mention d'un système de volets d'entrée d'air pilotés, on peut envisager de dévier seulement le flux d'air pour éviter de le faire passer au travers de l'évaporateur. REVENDICATIONS1. Utilisation d'un système de volets (20) d'entrée d'air d'un véhicule automobile comportant un évaporateur (10) d'un système de chauffage, les volets (20) étant pilotés entre une position ouverte pour faire passer un flux d'air (90) au travers de l'évaporateur lorsque le système de chauffage fonctionne, et entre une position fermée lorsque le système de chauffage ne fonctionne pas, caractérisée en ce que lorsque le système de chauffage est en fonctionnement et lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur (10) est détecté, les volets (20) d'entrée d'air sont pilotés pour réduire le débit du flux d'air (90) traversant l'évaporateur (10). 2. Utilisation d'un système de volets (20) d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que les volets (20) d'entrée d'air sont pilotés de sorte que lorsque le système de chauffage est en fonctionnement et lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur (10) est détecté, le flux d'air (90) est totalement coupé. 3. Utilisation d'un système de volets (20) d'entrée d'air selon la revendication 1, caractérisée en ce que les volets (20) d'entrée d'air sont pilotés progressivement entre la position volets (20) ouverts et la position volets (20) fermés de sorte le flux d'air (90) est réduit proportionnellement au risque de givrage sur l'évaporateur (10) lorsque le système de chauffage est en fonctionnement. 4. Procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur (10) de système de chauffage de véhicule traversé par un flux d'air (90) 25 comportant les étapes consistant à : (i) déterminer le risque de givrage sur l'évaporateur (10) par des moyens de détermination du risque de givrage (ii) réduire le débit du flux d'air (90) traversant l'évaporateur (10) lorsque le système de chauffage fonctionne et lorsqu'un risque de givrage sur 30 l'évaporateur (10) est déterminé à l'étape (i). 5. Procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur (10) de système de chauffage de véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le risque de givrage est déterminé à l'étape (i) par la mesure de la température et de l'hygrométrie du flux d'air (90) traversant l'évaporateur (10). 6. Procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur (10) de système de chauffage de véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le risque de givrage est déterminé à l'étape (i) par la mesure de la présence de givre sur l'évaporateur (10). 7. Procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur (10) de système de chauffage de véhicule selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le flux d'air (90) à l'étape (ii) est totalement coupé lorsqu'un risque de givrage sur l'évaporateur (10) est déterminé à l'étape (i). 8. Procédé de limitation du risque de givrage sur un évaporateur (10) de système de chauffage de véhicule selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le flux d'air (90) est réduit à l'étape (ii) proportionnellement au risque de givrage sur l'évaporateur (10). 9. Véhicule comprenant un système de volets (20) d'entrée d'air pilotés, un évaporateur (10) de dispositif de chauffage traversé par un flux d'air (90) entrant par le système de volets (20) d'entrée d'air, caractérisé en ce que le système de volets (20) d'entrée d'air est apte à réduire le débit du flux d'air (90) traversant l'évaporateur (10) lorsqu'il y a un risque de givrage sur l'évaporateur (10). 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il 25 comprend des moyens pour déterminer le risque de givrage sur l'évaporateur (10).