Brevet FR3078923A1 — publié le 20190920

Procédé et système de commande d'un système de régulation thermique d'un véhicule automobile La présente invention concerne le domaine des systèmes de climatisation capables de réguler la température dans un véhicule automobile, notamment à propulsion thermique ou hybride. Plus particulièrement, l'invention concerne les systèmes de climatisation comprenant un compresseur à commande externe. De manière générale, un système de climatisation ou boucle froide comprend un compresseur, un condenseur, un détendeur et un échangeur de chaleur ou évaporateur et permettant de prélever les calories de l'air servant à climatiser un environnement. La température de l'évaporateur est généralement régulée en fonction d'un besoin thermique, par exemple, selon une consigne de commande du conducteur et d'une valeur instantanée de la température de l'évaporateur mesurée par un capteur de température. On connaît les systèmes de régulation de la température de l'évaporateur comprenant une vanne de régulation intégrée au compresseur afin de commander la cylindrée du compresseur et ainsi son débit. Il est ainsi possible d'ajuster la puissance thermique nécessaire au confort des passagers au plus près du besoin. Par ailleurs, le compresseur étant entraîné par la courroie du moteur thermique, le débit du fluide réfrigérant dépend de la vitesse de rotation du moteur. La vanne de régulation est commandée de manière à répondre aux variations du moteur thermique afin d'assurer un débit quasi constant du fluide réfrigérant et donc une température constante dans l'habitacle du véhicule automobile. Toutefois, lorsque le véhicule automobile roule en zone urbaine, la vitesse du véhicule n'est pas stable en raison de 2 décélérations ou d'accélérations répétées. Le régime moteur va donc fortement fluctuer. Durant les phases de décélération du véhicule automobile, l'alimentation en carburant du moteur thermique est interrompue par 5 mesure d'économies, le véhicule se déplaçant uniquement à l'aide de son énergie cinétique. Toutefois, pendant ces phases de décélération, cette énergie est donc disponible, sans apport de carburant. La présente invention a pour objet un procédé de commande 10 d'un système de régulation thermique d'un véhicule automobile, ledit système de régulation thermique comprenant un ensemble de tuyaux formant une boucle dite de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant au moins un compresseur, un condenseur, un organe de détente et un évaporateur. 15 On régule la température de l'évaporateur en fonction d'une consigne de commande de température pour refroidir l'habitacle du véhicule et d'une valeur moyenne de la température de l'évaporateur sur une durée déterminée, par exemple égale à 30 secondes. Avantageusement, pour réguler la température de 20 l'évaporateur, on récupère une consigne de commande, provenant par exemple d'une demande du conducteur du véhicule, afin de refroidir l'habitacle du véhicule, on calcule une valeur moyenne de la température de l'évaporateur sur une durée déterminée, par exemple égale à 30 secondes, on calcule une différence entre la consigne de 25 température et ladite valeur moyenne calculée de la température de l'évaporateur et on corrige ladite différence calculée en calculant une consigne corrigée de température, par exemple en appliquant un régulateur proportionnel intégral. On peut vérifier si le véhicule est en phase de décélération, 30 obtenue par exemple, lorsque la vitesse du véhicule chute ou lorsqu'une consigne de couple nul est demandée, et lorsque le véhicule est en phase de décélération, on transmet à un module de régulation de la température de l'évaporateur une première consigne de température, 3 par exemple égale à 2°C. Lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, on transmet alors au module de régulation de température la consigne corrigée de température. Par exemple, pour calculer la commande finale agissant sur la 5 cylindrée du compresseur, le module de régulation de température de l'évaporateur calcule une deuxième différence entre ladite consigne de température transmise, et la valeur instantanée mesurée de la température de l'évaporateur, par exemple, par un capteur de température et on corrige ladite deuxième différence calculée pour 10 délivrer au compresseur une commande finale de contrôle du débit agissant par exemple sur la cylindrée du compresseur ou plus généralement sur le débit de réfrigérant, par exemple en appliquant un régulateur proportionnel intégral. Selon un second aspect, l'invention concerne un système de 15 commande d'un système de régulation thermique capable de refroidir l'habitacle d'un véhicule automobile, ledit système de régulation thermique comprenant un ensemble de tuyaux formant une boucle dite de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant au moins un compresseur, un condenseur, un organe de détente et un évaporateur. 20 Le système comprend un module d'acquisition d'une consigne de température et un module de régulation de la température de l'évaporateur en fonction d'une valeur moyenne de la température de l'évaporateur établie sur une durée déterminée. Avantageusement, le module de régulation de la température de 25 l'évaporateur comprend un module de calcul d'une valeur moyenne de la température de l'évaporateur sur une durée déterminée, par exemple égale à 30 secondes, un comparateur configuré pour calculer une première différence entre la consigne de température et ladite valeur moyenne calculée de la température de l'évaporateur et un module de 30 correction de ladite différence calculée configuré pour délivrer une consigne corrigée de température. Le module de correction est, par exemple, un régulateur proportionnel intégral. 4 Le système peut comprendre un module de vérification configuré pour vérifier si le véhicule est en phase de décélération, obtenue, par exemple, lorsque la vitesse du véhicule chute ou lorsqu'une consigne de couple nul est demandée. Lorsque le véhicule 5 est en phase de décélération, le système de commande transmet à un module de régulation de la température de l'évaporateur une première consigne de température, par exemple égale à 2°C, et lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, le système de commande transmet à ce module de régulation de la température de l'évaporateur 10 la consigne corrigée de température. Le module de régulation de température de l'évaporateur comprend un module de calcul d'une commande agissant par exemple sur la cylindrée du compresseur ou plus généralement sur le débit de réfrigérant en fonction de la consigne transmise à ce module et d'une valeur instantanée mesurée, par 15 exemple, par un capteur de température, de la température de 1 ' évaporateur. Par exemple, le module de calcul d'une commande agissant sur la cylindrée du compresseur comprend un deuxième comparateur configuré pour calculer une différence entre la consigne de 20 température transmise à ce module et ladite valeur instantanée de la température de l'évaporateur et un deuxième module de correction de ladite différence calculée configuré pour délivrer une commande agissant par exemple sur la cylindrée du compresseur ou plus généralement sur le débit du réfrigérant. Le deuxième module de 25 correction est, par exemple un régulateur proportionnel intégral. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comprenant un système de régulation thermique comprenant un ensemble de tuyaux formant une boucle dite de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant 30 au moins un compresseur, un condenseur, un organe de détente et un évaporateur, et un système de commande du système de régulation thermique tel que décrit précédemment. 5 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 - la figure 1 représente schématiquement un système de régulation thermique d'un véhicule automobile selon l'invention; - la figure 2 représente en détails un système de commande du système de régulation thermique de la figure 1; et - la figure 3 illustre un organigramme d'un mode de mise en 10 oeuvre d'un procédé de commande du système de régulation thermique de la figure 1. On a représenté sur la figure 1 un système de régulation thermique ou système de climatisation 10 destiné à être intégré dans un véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride (non 15 représenté). Le système de climatisation 10 est capable de refroidir l'habitacle H du véhicule automobile et à être intégré dans une installation de chauffage et/ou de climatisation, dite « HVAC » (non représentée) comprenant un motoventilateur 11 pour souffler l'air à l'intérieur de l'habitacle H. 20 Le système de climatisation 10 comprend un ensemble de tuyaux 12 formant une boucle dite de réfrigérant contenant un fluide frigorigène ou réfrigérant (non représenté) et reliant un compresseur 13 qui comprime ledit fluide réfrigérant, un condenseur 14 situé, par exemple, en face avant du véhicule, un organe de détente 15 et un 25 évaporateur 16 dans lequel le fluide se vaporise en absorbant des calories. On notera que l'invention n'est pas limitée à un tel système de climatisation. De manière générale, le système de climatisation comprend un compresseur et un évaporateur. 30 On pourrait également prévoir que le système de climatisation soit un système de pompe à chaleur réversible afin de refroidir ou de réchauffer l'habitacle du véhicule. 6 La température de l'évaporateur 16 est commandée par un système de commande 20 permettant de réguler ladite température en fonction d'une consigne de commande Tcons provenant par exemple d'une demande du conducteur du véhicule afin de refroidir l'habitacle 5 H du véhicule. Le système de commande 20 comprend un module 21 d'acquisition d'une consigne de température Tcons, et un module 22 de régulation de la température de l'évaporateur 16 en fonction d'une valeur moyenne Tmoy de la température de l'évaporateur 16 établie sur 10 une durée déterminée t. A cet effet, le module 22 de régulation de la température de l'évaporateur comprend un module 23 de calcul d'une valeur moyenne Tmoy de la température de l'évaporateur 16 sur une durée déterminée t, par exemple égale à 30 secondes, un comparateur 24 configuré pour 15 calculer une différence AT1 entre la consigne de température Tcons et ladite valeur moyenne Tmoy calculée de la température de l'évaporateur et un module 25 de correction de ladite différence AT1 calculée configuré pour délivrer une consigne corrigée de température Tcons corr. Le module 25 de correction est, par exemple un régulateur 20 proportionnel intégral. Le système de commande 20 comprend en outre un module 26 de vérification pour vérifier si le véhicule est en phase de décélération, obtenue, par exemple, lorsque la vitesse du véhicule chute ou lorsqu'une consigne de couple nul est demandée. 25 Lorsque le véhicule est en phase de décélération, le système de commande 20 transmet à un module 27 de calcul d'une commande T2f agissant par exemple sur la cylindrée du compresseur ou plus généralement sur le débit du réfrigérant, une première consigne de température Tif, par exemple égale à 2°C. 30 Lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, le système de commande 20 transmet au module 27 la consigne corrigée de température Tcons corr. 7 Le module 27 de calcul de la commande T2f agissant par exemple sur la cylindrée du compresseur ou plus généralement sur le débit du réfrigérant comprend un deuxième comparateur 28 configuré pour calculer une différence AT2 entre une deuxième consigne de 5 température T2(cons corr) transmise au module 27, c'est à dire soit la consigne Tif, soit la consigne Tcons corr et une valeur instantanée Tmes de la température de l'évaporateur 16 et un deuxième module 29 de correction de ladite différence calculée configuré pour délivrer au compresseur une commande T2f agissant par exemple sur la cylindrée 10 du compresseur ou plus généralement sur le débit du réfrigérant. Le deuxième module 29 de correction est, par exemple un régulateur proportionnel intégral. La figure 3 illustre un organigramme d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fonctionnement ou commande 30 du système de 15 régulation thermique 10 de la figure 1. Lors d'une première étape 31, on récupère une consigne de commande Tcons provenant par exemple d'une demande du conducteur du véhicule afin de refroidir l'habitacle H du véhicule. Lors d'une deuxième étape 32, on calcule une valeur moyenne 20 Tmoy de la température de l'évaporateur 16 sur une durée déterminée t, par exemple égale à 30 secondes, puis on calcule, à l'étape 33, une différence AT1 entre la consigne de température Tcons et ladite valeur moyenne Tmoy calculée de la température de l'évaporateur et on corrige, à l'étape 34 ladite différence AT1 calculée en calculant une 25 consigne corrigée de température Tcons corr, par exemple en appliquant un régulateur proportionnel intégral. Grâce aux étapes 32 à 34, on régule la température de l'évaporateur en fonction d'une consigne de commande de la température et d'une moyenne de la température mesurée de 30 1 ' évaporateur. A l'étape 35, on vérifie si le véhicule est en phase de décélération, obtenue, par exemple, lorsque la vitesse du véhicule chute ou lorsqu'une consigne de couple nul est demandée. 8 Lorsque le véhicule est en phase de décélération, on transmet une première consigne de température Tif, par exemple égale à 2°C. Lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, on transmet la consigne de température Tcons corr. 5 Pour calculer la commande T2f de contrôle du compresseur agissant sur le débit de réfrigérant et permettant la régulation de température de l'air en sortie de l'évaporateur, on calcule, à l'étape 37, une deuxième différence AT2 entre la deuxième consigne de température T2(cons corr) transmise au module 27, c'est à dire la 10 consigne Tif ou la consigne Tcons corr et ladite valeur instantanée Tmes de la température de l'évaporateur et on corrige, à l'étape 37 ladite différence calculée pour délivrer au compresseur ou bien au module de pilotage du compresseur une commande de contrôle du compresseur agissant sur le débit de réfrigérant T2f, par exemple en 15 appliquant un régulateur proportionnel intégral. Grâce au calcul d'une moyenne des valeurs de températures de l'évaporateur sur une durée déterminée, et donc à la régulation de la température de l'évaporateur moyennée dans le temps, on peut compenser le surplus de froid obtenu grâce à l'énergie cinétique du 20 véhicule en appliquant à l'évaporateur une consigne de température plus importante que le besoin instantané, ce qui permet d'obtenir un gain sur la consommation de carburant d'environ 25% REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un système de régulation thermique (10) d'un véhicule automobile, ledit système de régulation thermique comprenant un ensemble de tuyaux (12) formant une boucle de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant au moins un compresseur (13), un condenseur (14), un organe de détente (15) et un évaporateur (16), caractérisé en ce qu'on régule la température de l'évaporateur (16) en fonction d'une consigne de commande de température (Tcons) pour refroidir l'habitacle (H) du véhicule et d'une valeur moyenne (Tmoy) de la température de l'évaporateur (16) sur une durée déterminée (t). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, pour réguler la température de l'évaporateur (16), on récupère une consigne de commande (Tcons) afin de refroidir l'habitacle (H) du véhicule, on calcule une valeur moyenne (Tmoy) de la température de l'évaporateur (16) sur une durée déterminée (t), on calcule une différence (AT1) entre la consigne de température (Tcons) et ladite valeur moyenne (Tmoy) calculée de la température de l'évaporateur et on corrige ladite différence (AT1) calculée en calculant une consigne corrigée de température (Tcons corr). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on vérifie si le véhicule est en phase de décélération, et lorsque le véhicule est en phase de décélération, on utilise pour le contrôle de l'évaporateur une première consigne de température (T 1 f), et lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération on utilise la consigne de température (Tcons corr). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel, pour calculer la commande finale (T2f) de contrôle du débit de réfrigérant du compresseur, on calcule une deuxième différence (AT2) entre ladite valeur instantanée (Tmes) de la température de l'évaporateur et, lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, la consigne corrigée de température (Tcons corr) et lorsque le véhicule est en phase de décélération, la consigne (Tif), et on corrige ladite différence 10 calculée pour délivrer la commande finale (T2f) de contrôle du débit de réfrigérant du compresseur. 5. Système de commande (20) d'un système de régulation thermique (10) capable de refroidir l'habitacle d'un véhicule 5 automobile, ledit système de régulation thermique (10) comprenant un ensemble de tuyaux (12) formant une boucle de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant au moins un compresseur (13), un condenseur (14), un organe de détente (15) et un évaporateur (16), caractérisé en ce qu'il comprend un module (21) d'acquisition d'une 10 consigne de température (Tcons) et un module (22) de régulation de la température de l'évaporateur (16) en fonction d'une valeur moyenne (Tmoy) de la température de l'évaporateur (16) établie sur une durée déterminée (t). 6. Système selon la revendication 5, dans lequel le module (22) 15 de régulation de la température de l'évaporateur comprend un module (23) de calcul d'une valeur moyenne (Tmoy) de la température de l'évaporateur (16) sur une durée déterminée (t), un comparateur (24) configuré pour calculer une première différence (ATI) entre la consigne de température (Tcons) et ladite valeur moyenne (Tmoy) 20 calculée de la température de l'évaporateur et un module (25) de correction de ladite différence (AT1) calculée configuré pour délivrer une consigne corrigée de température (Tcons corr). 7. Système selon la revendication 6, dans lequel le module (25) de correction est un régulateur proportionnel intégral. 25 8. Système selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, comprenant un module (26) de vérification pour vérifier si le véhicule est en phase de décélération, et dans lequel le système de commande (20) transmet à un module de régulation (22) de la température de l'évaporateur une consigne de température (T2cons corr) qui est égale 30 à une consigne de température (T 1 f) lorsque le véhicule est en phase de décélération, ou est égale à la consigne corrigée de température (Tcons corr) lorsque le véhicule n'est pas en phase de décélération, et dans lequel le module de régulation de température de l'évaporateur comprend un module de calcul (27) d'une commande (T2f) de débit de 11 réfrigérant du compresseur en fonction de la valeur instantanée mesurée (Tmes) de la température de l'évaporateur (16) et de la consigne de température (T2(cons corr)). 9. Système selon la revendication 8, dans lequel le module (27) 5 de calcul de la commande (T2f) comprend un deuxième comparateur (28) configuré pour calculer une différence (AT2) entre la consigne corrigée de température (T2cons corr) et ladite valeur instantanée (Tmes) de la température de l'évaporateur et un deuxième module (29) de correction de ladite différence calculée configuré pour délivrer au 10 compresseur une commande de débit de réfrigérant (T2f). 10. Véhicule automobile à propulsion thermique ou hybride comprenant un système de régulation thermique (10) comprenant un ensemble de tuyaux (12) formant une boucle dite de réfrigérant contenant un fluide frigorigène et reliant au moins un compresseur 15 (13), un condenseur (14), un organe de détente (15) et un évaporateur (16), et un système de commande (20) du système de régulation thermique selon l'une des revendications 5 à 9.