Brevet FR3091562A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Procédé de contrôle d'un compresseur de cli- matisation électrique et système de climatisation mettant en oeuvre un tel procédé de contrôle [pool] L'invention a trait au domaine de l'automobile et plus particulièrement aux procédés de contrôle des compresseurs de climatisation électriques pour véhicules automobiles électriques ou hybrides. L'invention concerne également les systèmes de climatisation mettant en oeuvre de tels procédés. [0002] Les véhicules automobiles sont, en général, pourvus d'un système de climatisation dont l'objectif principal est de fournir de l'air frais ou chaud dans l'habitacle. [0003] Les systèmes de climatisation des véhicules automobiles comprennent dans leur forme simplifiée un circuit de climatisation muni d'un compresseur de climatisation qui permet de comprimer et faire circuler un fluide frigorigène dans le circuit, d'un détendeur pour abaisser la pression du fluide frigorigène, et de deux échangeurs de chaleur respectivement un condenseur et un évaporateur, ce dernier étant situé dans l'habitacle. [0004] Le compresseur de climatisation est un élément du système de climatisation qui a tendance à chauffer en fonction de la demande en froid. Il est nécessaire de le refroidir. [0005] Dans les véhicules électriques ou hybrides, l'air extérieur permet de refroidir le com- presseur de climatisation. Toutefois, il est possible que l'air extérieur ne permette pas de refroidir le compresseur de climatisation efficacement. C'est par exemple le cas lorsque l'air extérieur est chaud ou encore lorsque le véhicule roule à faible vitesse tandis que la climatisation est en marche à niveau élevé. [0006] Lorsque le compresseur de climatisation atteint un couple mécanique ou un taux de compression trop élevés, celui-ci peut dysfonctionner. Parmi les dysfonctionnements possibles, l'arrêt temporaire ou définitif du compresseur, ou encore la démagnétisation du moteur électrique dudit compresseur de climatisation sont possibles. Les constructeurs automobiles souhaitent s'affranchir de ces dysfonctionnements afin d'améliorer la fiabilité des systèmes de climatisation des véhicules électriques et hybrides. [0007] L'objectif de l'invention est de remédier à l'un au moins des inconvénients précités. [0008] Ainsi il est prévu en premier lieu, un procédé de contrôle d'un compresseur de clima- tisation électrique pour véhicule automobile, comprenant : a, une étape de calcul du taux de compression, b. une étape de calcul d'une valeur de consigne en fonction d'une pression d'aspiration dudit compresseur, 2 c. une étape de comparaison du taux de compression avec la valeur de consigne, d. si le taux de compression est supérieur ou égal à la valeur de consigne, le procédé comporte en outre : c. une étape de modulation de la vitesse de rotation dudit compresseur et/ou de l'ouverture d'un détendeur électronique ceci notamment pour protéger le compresseur de climatisation. [0009] Un tel procédé de contrôle permet de protéger efficacement le compresseur de clima- tisation. Il permet plus spécifiquement d'éviter des dysfonctionnements tels que l'arrêt temporaire ou définitif du compresseur ou bien la démagnétisation du moteur électrique dudit compresseur. [0010] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en com- binaison : a. le procédé de contrôle comprend : i. une étape de mesure de la pression d'aspiration réalisée directement en amont dudit compresseur, et ü. une étape de mesure d'une pression de refoulement réalisée di- rectement en aval du compresseur, selon le sens d'écoulement du fluide ; h. le taux de compression est calculé selon la formule suivante : i. [Math 1] [Math.l] T P R i. = p où PR est la pression (le refoulement et PA est la pression d'aspiration ; c. le procédé de contrôle comprend : une étape de mesure de la pression d'aspiration réalisée directement en amont dudit compresseur, et une étape de mesure d'une pression de condensation P. réalisée en aval d'un échangeur de chaleur, selon le sens d'écoulement du fluide ; d. le taux de compression est calculé selon la formule suivante : 'Math 21 1Math.21 T - P + f iii. où P. est la pression de condensation, PA est la pression d'aspiration et f est la perte de charge entre une sortie du compresseur et une 3 sortie de l'échangeur de chaleur ; c. la valeur de consigne Vc est égale à un taux de compression maximum Tc',,, minoré d'un coefficient de sécurité C' autrement dit Ve = '1', - C' le coefficient de sécurité C, correspond à une marge maximale sur la pression de refoulement P1(. f. Le coefficient de sécurité C, est défini tel que C. = max - PR), avec P étant la pression de refoulement maximale autorisée ou possible. g. le coefficient Cs est compris entre 0.5 bar et 2.5 bar, notamment égal à 1,5 bar. [0011] Il est prévu en deuxième lieu, un système de climatisation d'un véhicule automobile comprenant : a. un compresseur de climatisation, b. des moyens aptes à mesurer le taux de compression du compresseur de climatisation, et c. une unité informatique programmable apte à mettre en oeuvre un procédé de contrôle dudit compresseur de climatisation tel que précédemment décrit. [0012] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en com- binaison : a. celui-ci comprend au moins un capteur de pression apte à mesurer une pression d'aspiration directement en amont du compresseur de climatisation et au moins un capteur de pression apte à mesurer une pression de refoulement directement en aval du compresseur de climatisation selon le sens d'écoulement du fluide b. celui-ci comprend au moins un capteur de pression apte à mesurer une pression d'aspiration directement en amont du compresseur de climatisation et au moins un capteur de pression apte à mesurer une pression de refoulement en aval d'un échangeur de chaleur, selon le sens d'écoulement du fluide. [0013] 11 est prévu en dernier lieu, un véhicule automobile comprenant un système de clima- tisation tel que précédemment décrit. [0014] D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la des- cription ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs : a. la [figure 1] est une représentation schématique d'un système de climatisation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; b. la [figure 2] est une représentation schématique d'un système de climatisation selon un second mode de réalisation de l'invention ; c. la [figure 3] est une représentation graphique de l'évolution d'un taux de compression en fonction de la pression d'aspiration, d. la [figure 4] est une représentation schématique d'un procédé de contrôle d'un compresseur de climatisation du système de climatisation des figures 1 et 2. [0015] Sur la figure 1 est représenté un système 1 de climatisation. Le système 1 de clima- tisation comporte un compresseur 2 de climatisation électrique, un évaporateur 3, un condenseur 4, et un détendeur (non représenté). Le compresseur 2 de climatisation comprend un moteur électrique (non représenté) dont une vitesse de rotation varie en fonction d'un courant électrique qui lui est appliqué. [0016] Le système 1 de climatisation comporte des moyens aptes à mesurer le taux de com- pression Tc du compresseur 2 de climatisation. Ces moyens de mesure du taux de compression Tc comprennent un capteur 5 amont, situé directement en amont du compresseur 2 de climatisation et apte à mesurer une pression d'aspiration PA' et un capteur 6 aval situé directement en aval du compresseur 2 de climatisation et apte à mesurer une pression de refoulement P', selon le sens de circulation d'un fluide frigorigène. [0017] Le terme « directement » utilisé dans la présente demande signifie que les capteurs 5, 6 de pression sont agencés à l'entrée et à la sortie du compresseur 2 de climatisation de sorte qu'aucun élément, par exemple un échangeur de chaleur, ne s'interpose entre le compresseur 2 de climatisation et le capteur 5, 6 de pression. [0018] Le système 1 de climatisation comporte une unité 7 informatique. L'unité 7 in- formatique est programmable et peut mettre en oeuvre un procédé 8 de contrôle du compresseur 2 de climatisation. [0019] Le procédé 8 de contrôle du compresseur 2 de climatisation comporte : a. une étape E3 de calcul du taux de compression Tc, b. une étape E4 de calcul d'une valeur de consigne Vc en fonction d'une pression d'aspiration PA dudit compresseur 2, c. une étape ES de comparaison du taux de compression Tc avec la valeur de consigne Vc précédemment calculée. [0020] Lorsque le taux de compression Tc est supérieur à ou égal à la valeur de consigne Vc, le procédé comporte en outre, une étape ES de modulation de la vitesse de rotation du compresseur 2 de climatisation. La modulation consiste à réduire la vitesse de rotation du compresseur 2 de climatisation afin de protéger celui-ci contre un éventuel couple trop élevé voire une surchauffe éventuelle. Cette étape ES de modulation peut aussi correspondre à une modulation de l'ouverture du détendeur électronique. Plus précisément cette étape de modulation permet d'augmenter l'ouverture du détendeur. Cette étape ES de modulation peut aussi réduire la vitesse de rotation de compresseur et augmenter l'ouverture du détendeur en même temps. [0021] Afin de réaliser l'étape de calcul du taux de compression Tc, le procédé de contrôle comporte : a. une étape El de mesure de la pression d'aspiration PA réalisée au moyen du capteur 5 amont, et b. une étape E2 de mesure de la pression de refoulement PR réalisée au moyen du capteur 6 aval. [0022] La fiabilité de la mesure de la pression d'aspiration PA présente une importance par- ticulière. En effet, de cette mesure dépend notamment la détermination de la valeur de consigne Vc. Tl est donc particulièrement utile d'effectuer la mesure de la pression d'aspiration PA directement en amont du compresseur 2 de climatisation afin d'obtenir une valeur de consigne Vc [0023] Le calcul du taux de compression est effectué selon la formule suivante : [0024] [MATH 1] [0025] Ph 1 c 1- A [0026] PR et PA correspondent respectivement à la pression de refoulement PR et à la pression d'aspiration PA mesurées [0027] La valeur de consigne Vc est calculée en fonction de la pression d'aspiration PA mesurée. En référence à la figure 3, la valeur de consigne Vc est déterminée, pour une pression d'aspiration PA donnée (axe des abscisses) en calculant la différence entre un taux de compression maximal Tc,'', et un coefficient de sécurité Cs. En d'autre termes : [0028] [MATH 3] [0029] (PRfax - Cs) __ [0030] Lc coefficient de sécurité Cs, fixe, permet d'améliorer la protection et de garantir une meilleure longévité du compresseur 2 de climatisation. En l'absence d'un coefficient de sécurité Cs la valeur de consigne Vc serait égale au taux de compression maximal T r max pour une pression d'aspiration PA donnée. Ainsi, le procédé de contrôle pourrait potentiellement s'approcher du taux de compression maximal Tc ma, à plusieurs reprises au cours de l'utilisation du système 1 de climatisation, ce qui réduirait la longévité du compresseur 2 de climatisation. [0031] Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3, le taux de compression maximal Tcma, varie en fonction de la pression d'aspiration PA. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, le coefficient de sécurité Cs est constant. [0032] Avantageusement, le coefficient de sécurité Cs est compris entre 0,5 et 2,5 bar. Un coefficient de sécurité Cs compris entre ces valeurs permet de diminuer efficacement les risques de dysfonctionnements du compresseur 2 de climatisation. [0033] De préférence, le coefficient de sécurité Cs est sensiblement égal à 1,5 bar. Il a été déterminé qu'un tel coefficient de sécurité Cs permet une utilisation sans risque du compresseur 2 de climatisation. 6 [0034] Selon un second mode de réalisation représenté sur la figure 2, le capteur de pression 6 aval est situé en aval du condenseur 4. Ainsi le capteur 6 de pression aval est apte à mesurer une pression de refoulement P' en aval du condenseur 4. [0035] Le procédé de contrôle comporte une étape de mesure de la pression d'aspiration PA réalisée directement en amont du compresseur 2 de climatisation et une étape de mesure d'une pression de refoulement P' réalisée en aval du condenseur 4. La différence avec le procédé de contrôle du premier mode de réalisation réside dans le fait que la mesure de la pression de refoulement P' n'est pas réalisée directement en aval du compresseur 2 de climatisation, mais en aval du condenseur 4. [0036] Le taux de compression Tc est alors calculé différemment afin de tenir compte de la perte de charge induite par le condenseur 4. Dans le second mode de réalisation, le taux de compression Tc est calculé selon la formule suivante : [0037] [MATH 2] [0038] Pc f T - p .4 [0039] Pc, PA et f correspondent respectivement à la pression de condensation Pc, la pression d'aspiration PA et la perte de charge entre la sortie du compresseur 2 et la sortie du condenseur 4. 7 [Revendication 1]