Brevet FR3038055A1 — publié le 20161230

Procédé de détermination d'une fuite de fluide frigorigène dans un circuit de fluide frigorigène La présente invention concerne un procédé de détection de fuite de fluide frigorigène dans un circuit de fluide frigorigène. Ledit circuit de fluide frigorigène peut être un circuit destiné au domaine automobile ou du bâtiment... Dans la technique connue, un dispositif de conditionnement thermique comporte un circuit de fluide frigorigène comprenant un premier échangeur de chaleur apte à former un condenseur, un deuxième échangeur de chaleur apte à former un évaporateur, un compresseur, un détendeur, le deuxième échangeur de chaleur étant logé dans un canal de circulation d'un flux d'air destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule et étant apte à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène et ledit flux d'air. Le circuit de fluide frigorigène comprend des moyens aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon une boucle traversant successivement le premier échangeur de chaleur, le détendeur, le deuxième échangeur de chaleur et le compresseur. Le premier échangeur de chaleur est par exemple agencé en face avant d'un véhicule automobile. Le second échangeur et le canal de circulation d'un flux d'air appartiennent par exemple à une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, également appelée H.V.A.C. (Heating, Ventilation and Air-Conditioning). En fonctionnement, le second échangeur de chaleur permet de refroidir le flux d'air traversant le canal précité (climatisation de l'habitacle). Les calories prélevées sur le flux d'air destiné à l'habitacle peuvent être rejetées au niveau du premier échangeur de chaleur. Pour garantir le bon fonctionnement du circuit de fluide frigorigène, il est nécessaire de pouvoir détecter la présence d'une fuite en fluide frigorigène. De plus, une fuite de fluide frigorigène localisée au 3038055 2 niveau de l'évaporateur peut s'avérer incommodante pour les occupants d'un véhicule automobile du fait de l'agencement de l'évaporateur dans un canal de circulation d'air débouchant dans l'habitacle. De plus, une diminution de la quantité de fluide frigorigène dans ledit circuit entraîne une 5 dégradation des performances thermiques dudit circuit. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un procédé de détection de fuite de fluide frigorigène dans un circuit de fluide frigorigène comprenant un 10 compresseur et un échangeur de chaleur apte à former un évaporateur qui conditionne thermiquement un flux d'air, caractérisé en ce que le procédé consiste à : a) en plusieurs occurrences, - calculer une première différence de température entre la 15 température du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur de chaleur et la température de saturation du fluide frigorigène en entrée du compresseur, et - effectuer une première comparaison de cette première différence de température par rapport à un premier seuil, 20 consistant à déterminer si la première différence de température est supérieure au premier seuil, et, lorsqu'une première comparaison de la première différence de température est positive, établir un risque de fuite, b) déterminer un pourcentage de risque de fuite par rapport au nombre 25 d'occurrences, durant une période de temps choisie. On notera par ailleurs que ledit procédé selon l'invention peut également comporter une étape supplémentaire d'alerte de présence d'une fuite en fluide frigorigène. Plus particulièrement, le déclenchement de cette alerte de présence d'une fuite en fluide frigorigène peut être fonction d'une 30 valeur prédéterminée du pourcentage de risque de fuite (par exemple quand le pourcentage de risque de fuite déterminé à l'étape b) est 3038055 3 supérieur à ladite valeur prédéterminée, alors une alerte à l'intention de l'utilisateur du circuit de fluide frigorigène est déclenchée). Selon l'invention, l'estimation d'une fuite en fluide frigorigène est déterminée au moyen d'une mesure répétée d'une différence de 5 températures entre la température du fluide frigorigène en sortie du second échangeur de chaleur (c'est-à-dire de l'évaporateur) et la température de saturation du fluide frigorigène en entrée du compresseur. En effet, en fonctionnement normal du circuit de conditionnement thermique présenté, c'est-à-dire sans fuite, la température 10 du fluide frigorigène en sortie de l'évaporateur est presque égale à la température de saturation du fluide frigorigène en entrée du compresseur. En cas de fuite, ceci n'est plus le cas et la comparaison de la première différence de température par rapport à un seuil donné renseigne sur un risque potentiel de fuite. 15 L'agencement dans le circuit de capteurs permettant d'obtenir les mesures de températures est simple à réaliser. La présence d'une fuite est déterminée à partir du pourcentage de risque de fuite par rapport au nombre d'occurrences pendant une période de temps choisie. Ladite période de temps est choisie pour 20 permettre une bonne fiabilité du procédé de détection de fuites selon l'invention. Ainsi ladite période de temps est préférentiellement choisie pour comporter une pluralité d'occurrences afin de limiter les effets d'erreurs de mesures ou de variations des températures. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé peut 25 également consister à l'étape a), lors d'une occurrence, si une première comparaison de la première différence de températures est négative, à : effectuer une seconde comparaison de la première différence de températures par rapport à un deuxième seuil, consistant à déterminer si la première différence de température est 30 supérieure au deuxième seuil, et 3038055 4 - établir un risque de fuite seulement si la seconde comparaison de la première différence de températures est positive et si un risque de fuite a également été établi à l'occurrence précédente. 5 En pratique, on choisira le premier seuil de manière à être supérieur au deuxième seuil afin d'avoir une estimation plus précise de la première différence de température. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à l'étape a), lors d'une occurrence, si une première comparaison 10 de la première différence de température est positive : - calculer une seconde différence de température entre la température du fluide frigorigène en sortie du dudit échangeur de chaleur et la température de l'air en aval dudit échangeur de chaleur (ledit échangeur étant par exemple logé dans un canal 15 de circulation d'air), - effectuer une première comparaison de cette seconde différence de températures par rapport à un troisième seuil, consistant à déterminer si la deuxième différence de températures est supérieure au troisième seuil, et 20 - établir pour ladite occurrence un risque de fuite seulement si la première comparaison de la seconde différence de températures est positive. L'utilisation d'une seconde différence de température qui est différente de la première température permet d'améliorer la fiabilité du 25 procédé en termes de détermination d'un risque de fuite puisqu'il faut qu'à la fois la première comparaison de la première différence et la première comparaison de la seconde différence soient positives. Cette seconde comparaison permet d'augmenter la fiabilité de la détection de fuite de fluide frigorigène. 3038055 5 En cas de fuite, la température de l'air en aval du second échangeur de chaleur augmente, ce qui conduit à une baisse de la seconde différence de température. Le procédé peut encore consister à l'étape a), lors d'une 5 occurrence, si une première comparaison de la deuxième différence de températures est négative, à : - effectuer une seconde comparaison de la seconde différence de températures par rapport à un quatrième seuil, consistant à déterminer si la seconde différence de températures est 10 inférieure à la valeur opposée du troisième seuil, et - établir un risque de fuite seulement si la seconde comparaison de la seconde différence de températures est positive. Cette étape permet de limiter les effets de la variation de la seconde différence de températures sur l'établissement d'un risque de fuite 15 en autorisant une variation de la seconde différence de température entre le troisième seuil et sa valeur opposée. Selon une réalisation particulière, le circuit de fluide frigorigène comprend un détendeur et un échangeur de chaleur apte à former un condenseur. 20 De plus, ledit échangeur apte à former un évaporateur est logé dans un canal de circulation d'un flux d'air. Ledit circuit de fluide comporte ainsi un échangeur de chaleur apte à former un condenseur désigné ci-après premier échangeur de chaleur et un échangeur apte à former un évaporateur désigné deuxième échangeur de chaleur. 25 Ledit circuit de fluide frigorigène est par exemple configuré de manière à faire circuler le fluide frigorigène selon une boucle traversant successivement le premier échangeur de chaleur, le détendeur, le deuxième échangeur de chaleur et le compresseur. Dans une réalisation particulière de l'invention, la température 30 T estimée du fluide frigorigène en sortie dudit échangeur de chaleur est déterminée à partir de la relation suivante : 3038055 6 Testimée + AT Ou: - T3 correspond à la température de l'air dans le canal de circulation du flux d'air, en aval de du deuxième échangeur de chaleur (en °C), 5 - E correspond à l'efficacité énergétique de l'évaporateur (sans unité), - AT (en °C) correspond à une valeur de correction pour l'estimation de la valeur de Testimée (ce paramètre peut être une constante ou une variable et compenser par exemple une 10 erreur systématique liée au circuit et à ses composants et/ou à des capteurs, et par exemple due aux positionnements desdits capteurs), - T correspond à la température de l'air en amont du deuxième échangeur de chaleur (en °C). 15 La température de saturation du fluide frigorigène peut être déterminée au moyen d'un capteur de pression agencé dans le circuit en aval de l'évaporateur et en amont le compresseur. Selon une autre caractéristique de l'invention, la température du fluide frigorigène en sortie de l'évaporateur est déterminée au moyen d'un 20 capteur de température agencé dans le circuit en aval du second échangeur de chaleur et en amont d'un réservoir de récupération de fluide frigorigène qui est agencé en amont du compresseur. Le circuit peut comprendre un troisième échangeur de chaleur apte à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène issu du premier 25 échangeur de chaleur, en amont du détendeur, et le fluide frigorigène issu du deuxième échangeur de chaleur, en amont du compresseur. L'invention concerne encore un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à mettre oeuvre le procédé tel que décrit ci-dessus. T3 - (1 - x T 3038055 7 L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 5 - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif pour le conditionnement thermique d'un habitacle d'un véhicule, destiné à être utilisé dans un procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue d'un logigramme de fonctionnement du procédé selon une première réalisation de l'invention ; 10 - la figure 3 est une vue d'un logigramme de fonctionnement du procédé selon une deuxième réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un circuit 10 de fluide frigorigène dans un dispositif de conditionnement thermique d'un habitacle. 15 Plus particulièrement, le circuit 10 comprend un premier échangeur de chaleur El formant un condenseur et apte à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène et de l'air extérieur au véhicule, un deuxième échangeur de chaleur E2 formant un évaporateur et apte à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène et l'air extérieur au 20 véhicule, un troisième échangeur de chaleur E3, un compresseur Cp1 , un détendeur D1, une vanne d'arrêt V1, un clapet unidirectionnel C1, des moyens de soufflage d'air Fl et F2 et un réservoir de stockage R1 du fluide frigorigène. Le premier échangeur El est en général disposé en face avant 25 du véhicule automobile. Le second échangeur de chaleur E2 appartient en général à une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, également appelée H.V.A.C. (Heating, Ventilation and Air-Conditioning). Le second échangeur de chaleur E2 est en particulier situé dans un canal 12 de circulation d'un flux d'air destiné à déboucher dans 30 l'habitacle du véhicule. 3038055 8 Le troisième échangeur de chaleur E3 est apte à former un échangeur appelé I.H.X. (pour Interna/ Heat eXchanger, en anglais). Ce troisième échangeur de chaleur E3, optionnel, comporte une première partie E3a et une seconde partie E3b. 5 Le circuit 10 de fluide frigorigène comporte en particulier : - une première portion P1 s'étendant entre la sortie du premier échangeur de chaleur El et l'entrée de la première partie E3a du troisième échangeur de chaleur, - un seconde partie P2 s'étendant de la première partie du 10 troisième échangeur de chaleur et l'entrée du deuxième échangeur de chaleur E2, ladite deuxième portion P2 étant équipée du détendeur D1 et de la vanne d'arrêt V1 agencée entre la sortie de la première partie du troisième échangeur de chaleur E3a et le détendeur D1, - une troisième portion P3 s'étendant entre la sortie du 15 deuxième échangeur de chaleur E2 et l'entrée de la deuxième partie E3b du troisième échangeur de chaleur E3, ladite troisième portion P3 étant équipée du clapet unidirectionnel autorisant le passage de fluide frigorigène de la sortie du deuxième échangeur de chaleur E2 vers le réservoir, le clapet anti-retour Cl étant agencée entre la sortie du deuxième échangeur 20 de chaleur et le réservoir R1 qui est agencé entre la vanne V2 et l'entrée de la deuxième partie du troisième échangeur de chaleur E3b, - une quatrième portion P4 s'étendant entre la sortie de la deuxième partie E3b du troisième échangeur de chaleur E3 et l'entrée du compresseur Cpl, 25 - une cinquième portion P5 s'étendant entre la sortie du compresseur Cp1 et l'entrée du premier échangeur de chaleur E1. Plus précisément, le troisième échangeur de chaleur E3 est apte à échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène issu du premier échangeur de chaleur E1, en amont du détendeur D1, et le fluide 30 frigorigène issu du deuxième échangeur de chaleur E2, en amont du compresseur Cpl. 3038055 9 Le fluide frigorigène est, par exemple, du R-134a ou du R-1234yf ou du R-744. Pour ce qui concerne le circuit 10 de fluide frigorigène, le fluide circule ainsi selon une boucle traversant successivement le premier 5 échangeur de chaleur E1, la première partie E3a du troisième échangeur de chaleur E3, le détendeur D1, le deuxième échangeur de chaleur E2, la deuxième partie E3b du troisième échangeur de chaleur E3 et le compresseur Cpl. Pour réaliser la détection de fuite, le procédé selon l'invention 10 propose de mesurer au moins une première différence de température AT' et d'effectuer un certain nombre d'étapes selon le logigramme de la figure 2 qui représente une première réalisation de l'invention. Le procédé comprend une étape d'initialisation 14 puis une seconde étape de mesures de températures 16. Les températures 15 concernées sont la température T1 du fluide frigorigène dans la portion P3, en sortie du deuxième échangeur de chaleur E2 et la température T2 de saturation du fluide frigorigène en entrée du compresseur, dans la portion P4. Plus précisément, la température T1 est mesurée en aval du clapet unidirectionnel Cl et en amont du réservoir Rl. 20 Dans une troisième étape, le procédé consiste à calculer en 18 une première différence de température entre la température T1 et la température T2 précitées, cette première différence étant notée AT'. On effectue une première comparaison de cette première différence AT' par rapport à un premier seuil S1 de manière à en déduire si la différence AT' 25 est supérieure ou inférieure au premier seuil S1. Lorsque la première différence AT' est supérieure au premier seuil S1, la première comparaison est ainsi notée comme étant positive et lorsque la première différence AT' est inférieure au premier seuil S1, la première comparaison est notée comme négative. 3038055 10 Lorsque la première comparaison 18 est positive, on établit un risque de fuite en 20 et lorsque la première comparaison 18 est négative aucun risque de fuite n'est établi. En pratique, lorsqu'un risque de fuite est établi pour la première 5 fois, un compteur 22 de temps est déclenché pour une période de temps t choisie qui peut être de l'ordre de 3 à 5 minutes, par exemple. Dans une étape immédiatement ultérieure 24, on vérifie si la période de temps choisie est totalement écoulée. Tant que la période de temps choisie n'est pas écoulée, une nouvelle occurrence k est effectuée et consiste à mesurer en 10 16 les températures T1 et T2 suivie d'une détermination de AT' et de sa comparaison par rapport à un premier seuil Si. Pour chaque occurrence k, une base de données stocke une information établissant un risque de fuite lorsque AT' est supérieur au premier seuil S1 et ne stocke aucune information lorsque AT' est inférieur 15 au premier seuil Si. En fin de processus, c'est-à-dire lorsque la période de temps choisie est écoulée, on effectue en 26 le calcul du pourcentage de risques de fuite obtenu par rapport au nombre d'occurrences. Cette valeur est ensuite comparée par rapport à une valeur prédéterminée au-delà de 20 laquelle il convient d'émettre en 30 une alerte de présence d'une fuite de fluide frigorigène. Dans une réalisation possible, le pourcentage retenu ou choisi peut être de 100 % par exemple, ce qui implique que lors de la période de temps choisie toutes les premières comparaisons de la première différence 25 AT' par rapport au premier seuil S1 doivent conduire à un résultat positif. Dans une telle réalisation, le compteur de temps 22 pourrait être réinitialisé à zéro à chaque fois que l'on détecte que la première différence de températures AT' est inférieure au premier seuil S1. Ainsi, le test de vérification 24 (période de temps écoulée) n'est vérifié que si, durant la 30 période de temps choisie, toutes les premières comparaisons 18 des premières différences de températures AT' sont supérieures au premier 3038055 11 seuil S1. Cette configuration permet ainsi de faire une détection en continu au cours du temps de fuite en fluide frigorigène. Pour limiter les effets d'une détection par rapport à un premier seuil S1 qui pourrait être mal ajusté, l'invention propose, pour chaque 5 occurrence, de faire une seconde comparaison 32 de la première différence de températures AT' par rapport à un deuxième seuil S2 qui est inférieur au premier seuil S1. Si la comparaison est positive, un risque de fuite n'est établi en 34 que si à l'occurrence précédente k-1, une détection positive a également été émise, c'est-à-dire si la première comparaison 18 10 de la première différence de températures AT' était positive. Si la seconde comparaison 32 est négative, aucun risque de fuite n'est établi (ceci correspond à l'étape 35 sur les logigrammes des figures 2 et 3). Le procédé selon l'invention peut être encore amélioré en effectuant une première comparaison 36 d'une seconde différence de 15 températures AT" par rapport à un troisième seuil S3. Cette seconde différence AT" consiste en la différence entre la température T1 du fluide frigorigène en sortie du deuxième échangeur de chaleur E2 dans le circuit et la température T3 de l'air en aval du deuxième échangeur de chaleur dans le canal de circulation d'air. Dans cette variante de l'invention, pour 20 une occurrence k, un risque de fuite 20 est établi seulement si la première comparaison 18 de la première différence AT' est positive et si la première comparaison 36 de la seconde différence AT" est également positive, c'est-à-dire si 4T'>S1 et 4T">S3. Dans le cas contraire, c'est-à-dire si 4T'>S1 mais que 4T" REVENDICATIONS1. Procédé de détection de fuite de fluide frigorigène dans un circuit (10) de fluide frigorigène comprenant un compresseur (Cp1) et un échangeur de chaleur (E2) apte à former un évaporateur qui conditionne thermiquement un flux d'air, caractérisé en ce que le procédé consiste à : a) en plusieurs occurrences à, - calculer une première différence de température entre la température (T1) du fluide frigorigène en sortie de l'échangeur de chaleur (E2) et la température (T2) de saturation du fluide frigorigène en entrée du compresseur (Cp1), et - effectuer une première comparaison (18) de cette première différence de température (AT') par rapport à un premier seuil (S1), consistant à déterminer si la première différence (AT') de température est supérieure au premier seuil (S1), et, lorsqu'une première comparaison (18) de la première différence (AT') de températures est positive, établir un risque de fuite, b) déterminer un pourcentage de risque de fuite par rapport au nombre d'occurrences, durant une période de temps choisie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à l'étape a), lors d'une occurrence (k), si une première comparaison (18) de la première différence (AT') de températures est négative, à : - effectuer une seconde comparaison (32) de la première différence de températures (AT') par rapport à un deuxième seuil (S2), consistant à déterminer si la première différence de température (AT') est supérieure au deuxième seuil, et - établir un risque de fuite seulement si la seconde comparaison (32) de la première différence de températures (AT') est 3038055 15 positive et si un risque de fuite a également été établi à l'occurrence précédente (k-1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier seuil (S1) est supérieur au deuxième seuil (S2). 5 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à l'étape a), lors d'une occurrence (k), si une première comparaison (18) de la première différence de température (AT') est positive : - calculer une seconde différence de température (AT") entre la 10 température du fluide frigorigène (T1) en sortie dudit échangeur de chaleur (E2) et la température de l'air (T3) en aval dudit échangeur de chaleur (E2), - effectuer une première comparaison (36) de cette seconde différence de températures (AT") par rapport à un troisième 15 seuil (S3), consistant à déterminer si la deuxième différence de températures (AT") est supérieure au troisième seuil (S3), et - établir pour ladite occurrence (k) un risque de fuite seulement si la première comparaison (36) de la seconde différence de températures (AT") est positive. 20 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à l'étape a), lors d'une occurrence (k), si une première comparaison de la deuxième différence de températures (AT") est négative, à : - effectuer une seconde comparaison (38) de la seconde 25 différence de températures (AT") par rapport à un quatrième seuil (S4), consistant à déterminer si la seconde différence de températures (AT") est inférieure à la valeur opposée du troisième seuil (S3), et 3038055 16 - établir un risque de fuite seulement si la seconde comparaison de la seconde différence de températures (AT") est positive et si un risque de fuite est établi à l'occurrence précédente (k-1). 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en 5 ce que le circuit comprend un premier échangeur de chaleur (El ) apte à former un condenseur, ledit échangeur apte à former un évaporateur formant un deuxième échangeur de chaleur qui est logé dans un canal de circulation d'un flux d'air et un détendeur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le 10 circuit est configuré de manière à faire circuler le fluide frigorigène selon une boucle traversant successivement le premier échangeur de chaleur (El), le détendeur (D1), le deuxième échangeur de chaleur (E2) et le compresseur (Cp1). 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que 15 la température (T1) du fluide frigorigène en sortie dudit échangeur de chaleur (E2) est déterminée à partir de la relation suivante : T3 - (1 - E) x T Ou: - T3 correspond à la température de l'air dans le canal de circulation du flux d'air, en aval du deuxième échangeur de 20 chaleur (E2) (en °C), - E correspond à l'efficacité énergétique de l'évaporateur, - AT correspond à une valeur de correction pour l'estimation, - T correspond à la température de l'air en amont dudit échangeur de chaleur (E2) (en °C). 25 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de saturation (T2) du fluide frigorigène est déterminée au moyen d'un capteur de pression agencé dans le circuit en aval dudit échangeur de chaleur (E2) et en amont le compresseur (Cp1). Testimée + AT 3038055 17 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température du fluide frigorigène en sortie dudit échangeur de chaleur (E2) est déterminée au moyen d'un capteur de température agencé dans le circuit en aval du deuxième changeur de 5 chaleur (E2) et en amont d'un réservoir de récupération (R1) de fluide frigorigène qui est agencé en amont du compresseur (Cp1). 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de conditionnement thermique comprend un troisième échangeur de (E3) chaleur apte à échanger de 10 la chaleur entre le fluide frigorigène issu du premier échangeur de chaleur (El ), en amont du détendeur (D1), et le fluide frigorigène issu du deuxième échangeur de chaleur (E2), en amont du compresseur (Cp1). 15