Brevet FR3125558A1 — publié le 20230127

L’invention concerne un procédé de pilotage d’un ventilateur (5) associé à un radiateur (4) dans un circuit (1) de fluide caloporteur comprenant une pompe (2) pour une circulation d’un fluide caloporteur évacuant une chaleur d’au moins un organe (3) à réguler en température. Une vitesse du ventilateur (5) est pilotée afin qu’en temps réel, une quantité de chaleur dégagée par le radiateur (4) en étant fonction d’une vitesse de rotation du ventilateur (5) soit égale à une quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe (3) au fluide caloporteur, un modèle mathématique étant élaboré par apprentissage à partir de données préalablement acquises ou en vigueur et réactualisé en permanence. FIGURE 1 PROCEDE DE PILOTAGE D’UN VENTILATEUR DANS UN CIRCUIT DE FLUIDE CALOPORTEUR Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé de pilotage d’un ventilateur dans un circuit de fluide caloporteur en échange thermique avec au moins un organe à réguler en température. La présente invention concerne aussi le circuit de fluide caloporteur avec un ventilateur et une unité de contrôle mettant en œuvre un tel procédé de pilotage. Art antérieur Pour une mise à température d’au moins un organe dégageant de la chaleur et, inversement pouvant nécessiter d’être réchauffé dans d’autres circonstances, par exemple mais non limitativement un moteur aussi bien thermique qu’électrique, il est connu d’utiliser un circuit caloporteur avec circulation de fluide en son intérieur. En se référant à la , le circuit 1 caloporteur comprend au moins une pompe 2 pour la circulation du fluide dans au moins une boucle, une portion de la boucle passant par ledit au moins un organe 3 à réguler en température. La boucle du circuit 1 caloporteur traverse aussi au moins un radiateur 4 associé à un ventilateur 5 permettant un échange de chaleur avec un environnement extérieur au circuit 1. En traversant le radiateur 4, la chaleur dans le fluide caloporteur se dissipe dans un flux d’air entraîné par le ventilateur 5 ou par l’écoulement d’air créé grâce au déplacement du circuit 1, par exemple embarqué dans un véhicule automobile. Au moins un capteur de température est intégré dans le circuit 1 caloporteur et mesure la température du fluide circulant dans le circuit 1 caloporteur. Une unité de contrôle du circuit 1 caloporteur, non montrée à la , régule la température du fluide caloporteur en faisant fonctionner le ventilateur 5 quand la température du fluide dépasse une première valeur supérieure prédéterminée. De même, le fonctionnement du ventilateur 5 est arrêté quand la température du fluide est inférieure à une deuxième valeur inférieure prédéterminée. Dans cet état de la technique, le contrôle conventionnel du ventilateur associé au ou à un radiateur est fait en « tout ou rien », c’est-à-dire que le radiateur est, soit en fonctionnement, soit arrêté en respect avec les première et deuxième valeurs prédéterminées pour respectivement activer et désactiver le ventilateur, le ventilateur travaillant soit à la vitesse maximale, soit étant en repos. L’important changement de la vitesse du ventilateur, entre une vitesse nulle et une vitesse maximale, n’est pas la meilleure situation pour accroître la durée de vie du ventilateur. La température du fluide caloporteur n’est pas maintenue à une valeur optimale fixe mais varie plutôt entre les deux valeurs prédéterminées. Par conséquent, le refroidissement de l’organe à réguler en température n’est pas optimal. De plus, la consommation électrique du ventilateur est élevée. Le document FR-A1-2 356 813 décrit un dispositif de réglage de la vitesse du ventilateur de refroidissement d'un moteur en fonction de la température du fluide de refroidissement de ce moteur. Le circuit de fluide de refroidissement comprend un organe produisant un signal électrique d’une valeur représentative de la température du fluide, la vitesse du ventilateur étant réglée selon la valeur du signal. L’enseignement de ce document permet donc de seulement tenir compte de la température du fluide pour réguler la vitesse du ventilateur et non d’autres paramètres comme la vitesse du véhicule ou la température extérieure, ce qui ne permet pas une régulation optimale de la température du fluide. Par conséquent, le problème à la base de l’invention est, dans un circuit de fluide caloporteur comprenant un radiateur associé à un ventilateur pour la régulation en température d’un organe dégageant de la chaleur, de réguler la ventilation du radiateur de manière optimale pour garantir à l’organe une température stable. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de pilotage d’un ventilateur associé à un radiateur dans un circuit de fluide caloporteur comprenant une pompe pour une circulation d’un fluide caloporteur évacuant une chaleur d’au moins un organe à réguler en température, caractérisé en ce qu’une vitesse du ventilateur est pilotée afin qu’en temps réel une quantité de chaleur dégagée par le radiateur en étant fonction d’une vitesse de rotation du ventilateur soit égale à une quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe au fluide caloporteur, un modèle mathématique étant élaboré par apprentissage à partir de données préalablement acquises ou en vigueur et réactualisé en permanence. L’effet technique obtenu est que la vitesse du ventilateur est adaptée automatiquement à la situation spécifique pour évacuer la chaleur générée par l’organe à refroidir. Il s’ensuit une consommation électrique moindre que pour un procédé de refroidissement du même organe selon l’état de la technique. Un contrôle du refroidissement selon l’état de la technique avec une méthode de tout ou rien ne peut pas maintenir la température du fluide caloporteur à la seule valeur désirée et sa caractéristique activation/désactivation ne garantit pas la meilleure durée de vie du ventilateur. La consommation électrique du ventilateur est en conséquence plus haute que celle obtenue lors de la mise en œuvre du procédé selon la présente invention. Selon la présente invention, le pilotage est basé sur l’apprentissage automatique basé sur la modélisation de la performance du radiateur en utilisant un apprentissage automatique supervisé. Avec ce modèle, la vitesse du ventilateur est calculée selon la puissance thermique désirée au radiateur. Par exemple, dans le cas non limitatif d’un refroidissement d’un moteur électrique ou de sa batterie, la vitesse du ventilateur est adaptée à tout moment pour maintenir l’équilibre d’énergie caloporteur afin que la chaleur transférée du moteur au fluide caloporteur ou de la batterie au fluide caloporteur soit dissipée dans le radiateur par flux sortant d’air à temps. La température contrôlée est maintenue à la valeur désirée sans variation entre deux seuils. Il n’y a pas d’activation/désactivation fréquente du ventilateur et la vitesse du ventilateur s’adapte automatiquement à la situation spécifique pour dégager la chaleur générée à tout moment. Avantageusement, les données sont une vitesse de rotation du ventilateur, une température ambiante, des températures du fluide caloporteur respectivement à l’entrée et la sortie du radiateur, un débit du fluide caloporteur dans le circuit et un flux d’air régnant dans un environnement du radiateur. Avantageusement, lors d’une élaboration du modèle mathématique à partir de données préalablement acquises, le coefficient de transfert de chaleur est simplifié comme fonction d’un flux d’air entrant le radiateur, le débit de fluide caloporteur étant constant. Avantageusement, il est calculé un coefficient de transfert de chaleur du radiateur selon les deux équations suivantes : dans lesquelles est la quantité de chaleur dégagée par le radiateur, est la chaleur spécifique du fluide caloporteur, est le débit du fluide de refroidissement, est la température du fluide caloporteur entrant dans le radiateur, est la température du fluide caloporteur sortant du radiateur, est la température ambiante. Avantageusement, comme une vitesse du ventilateur est pilotée afin qu’une quantité de chaleur dégagée par le radiateur soit égale à une quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe au fluide caloporteur, cette vitesse du ventilateur est pilotée en fonction du coefficient de transfert de chaleur h du radiateur selon l’équation suivante: , une fonction f étant déterminée par le modèle mathématique. Avantageusement, la chaleur transférée du moteur électrique au fluide caloporteur est déterminée par l’équation suivante : étant la chaleur spécifique du fluide caloporteur, étant le débit du fluide de refroidissement, étant la différence des températures entre l’entrée et la sortie du radiateur. Avantageusement, quand un refroidissement du fluide caloporteur est requis afin que la quantité de chaleur dégagée par le radiateur soit augmentée pour être égale à la quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe au fluide caloporteur, la pompe du circuit caloporteur tourne à un régime maximal. Par exemple, dans le cas d’un véhicule automobile hybride ou électrique, il est souhaité de faire tourner la pompe à la vitesse maximale quand le refroidissement est demandé, parce que la consommation de la pompe, environ 40 Watt, est beaucoup plus basse que celle du ventilateur qui atteint environ 300 Watt. L’invention concerne aussi un ensemble d’un circuit de fluide caloporteur et d’au moins un organe à réguler à une température prédéterminée, le circuit caloporteur comprenant au moins une boucle fermée de fluide caloporteur intégrant une pompe, la boucle fermée étant en échange de chaleur avec ledit au moins un organe et un radiateur, le radiateur étant associé à un ventilateur, une unité de contrôle supervisant le circuit caloporteur, caractérisé en ce que l’unité de contrôle comprend des moyens de mise en œuvre du procédé précédemment décrit. Avantageusement, ledit au moins un organe est un moteur thermique ou électrique. Avantageusement, ledit au moins un organe étant un moteur électrique, l’ensemble comprend une batterie alimentant le moteur électrique, la boucle fermée étant aussi en échange de chaleur avec la batterie en tant qu’organe à réguler. L’invention concerne aussi un véhicule automobile hybride ou électrique, comprenant un tel ensemble. Brève description des figures D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et au regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : - la est une vue schématique d’un circuit caloporteur pouvant mettre en œuvre le procédé de pilotage d’un ventilateur selon la présente invention, - la illustre deux courbes respectives de vitesse de ventilateur et de température de fluide caloporteur en fonction du temps lors de la mise en œuvre du procédé de pilotage selon la présente invention. Procédé de pilotage d’un ventilateur (5) associé à un radiateur (4) dans un circuit (1) de fluide caloporteur comprenant une pompe (2) pour une circulation d’un fluide caloporteur évacuant une chaleur d’au moins un organe (3) à réguler en température, caractérisé en ce qu’une vitesse du ventilateur (5) est pilotée afin qu’en temps réel, une quantité de chaleur dégagée par le radiateur (4) en étant fonction d’une vitesse de rotation du ventilateur (5) soit égale à une quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe (3) au fluide caloporteur, un modèle mathématique étant élaboré par apprentissage à partir de données préalablement acquises ou en vigueur et réactualisé en permanence. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les données sont une vitesse de rotation du ventilateur (5), une température ambiante, des températures du fluide caloporteur respectivement à l’entrée et la sortie du radiateur (4), un débit du fluide caloporteur dans le circuit (1) et un flux d’air régnant dans un environnement du radiateur (4). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, lors d’une élaboration du modèle mathématique à partir de données préalablement acquises, le coefficient de transfert de chaleur est simplifié comme fonction d’un flux d’air entrant le radiateur (4), le débit de fluide caloporteur étant constant. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel il est calculé un coefficient de transfert de chaleur du radiateur (4) selon les deux équations suivantes : dans lesquelles est la quantité de chaleur dégagée par le radiateur (4), est la chaleur spécifique du fluide caloporteur, est le débit du fluide de refroidissement, est la température du fluide caloporteur entrant dans le radiateur (4), est la température du fluide caloporteur sortant du radiateur (4) et est la température ambiante. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, comme une vitesse du ventilateur (5) est pilotée afin qu’une quantité de chaleur dégagée par le radiateur (4) soit égale à une quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe (3) au fluide caloporteur, cette vitesse du ventilateur est pilotée en fonction du coefficient de transfert de chaleur du radiateur (4) selon l’équation suivante: , une fonction f étant déterminée par le modèle mathématique. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la chaleur transférée du moteur électrique au fluide caloporteur est déterminée par l’équation suivante : étant la chaleur spécifique du fluide caloporteur, étant le débit du fluide de refroidissement, étant la différence des températures entre l’entrée et la sortie du radiateur (4). Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, quand un refroidissement du fluide caloporteur est requis afin que la quantité de chaleur dégagée par le radiateur (4) soit augmentée pour être égale à la quantité de chaleur transférée dudit au moins un organe (3) au fluide caloporteur, la pompe (2) du circuit (1) caloporteur tourne à un régime maximal. Ensemble d’un circuit (1) de fluide caloporteur et d’au moins un organe (3) à réguler à une température prédéterminée, le circuit (1) caloporteur comprenant au moins une boucle fermée de fluide caloporteur intégrant une pompe (2), la boucle fermée étant en échange de chaleur avec ledit au moins un organe (3) et un radiateur (4), le radiateur (4) étant associé à un ventilateur (5), une unité de contrôle supervisant le circuit (1) caloporteur, caractérisé en ce que l’unité de contrôle comprend des moyens de mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un organe (3) est un moteur thermique ou électrique. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel, ledit au moins un organe (3) étant un moteur électrique, l’ensemble comprend une batterie alimentant le moteur électrique, la boucle fermée étant aussi en échange de chaleur avec la batterie en tant qu’organe (3) à réguler.