INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans cette description, des exemples détaillés de modes de réalisation sont d'abord décrits dans le chapitre I en référence aux figures. Ensuite, dans le chapitre II suivant, des variantes de ces modes de réalisation sont introduites. Enfin, les avantages des différents modes de réalisation sont présentés dans un chapitre III.
Par la suite, un mode de réalisation détaillé de l'invention est décrit dans le contexte particulier de la localisation d'un véhicule à la surface de la terre. Dans ce contexte particulier, les balises qui émettent des messages à partir desquels le véhicule peut être localisé sont des satellites en orbite autour de la terre.
La représente un véhicule 2 capable de se déplacer à la surface de la terre. A cet effet, par exemple, le véhicule 2 comporte des roues ou des chenilles. Le véhicule 2 est aussi équipé de moyens 4 de propulsion tel qu'un moteur qui entraîne les roues ou les chenilles.
Un système SWAC peut être utilisé dans le cadre d’un refroidissement de centre de traitement de données situé à proximité de la mer, d’un lac ou d’une rivière. Cependant, l’eau à refroidir dans un circuit de refroidissement d’un centre de données est à une température de 50 à 60°C, voire supérieure. L’eau de mer réchauffée étant ensuite retournée dans l’océan, il convient d’éviter que la température de rejet dépasse les 25°C. Pour limiter l’accroissement de la température, le débit d’eau de mer pompée doit être beaucoup plus important par rapport au débit d’eau du circuit de refroidissement, ce qui augmente la consommation électrique d’un tel système.
Pour réduire la consommation électrique des centres de données, il est également connu d’y intégrer une source d’énergie renouvelable. Etant à proximité de la mer, il est connu de coupler un système SWAC avec un système connu sous l’acronyme OTEC (de l’anglais Ocean Thermal Energy Conversion). Le principe de l’OTEC consiste à utiliser le différentiel de température existant entre une source chaude constituée d’eau de mer de surface. Toutefois, un système OTEC nécessite d’avoir une température d’eau de mer en surface à au moins 25°C, ce qui n’est possible que dans les zones tropicales.
L’invention vise à réduire la consommation d’un système de refroidissement de type SWAC utilisable pour refroidir des processus industriels à des températures élevées, notamment pour les centres de traitement de données. A cet effet, le système de refroidissement récupère la chaleur dégagée par le processus industriel pour produire de l’énergie électrique, servant notamment à s’autoalimenter.
L’invention propose un dispositif de refroidissement qui comporte un circuit fermé de refroidissement et un sous-système de génération d’énergie électrique. Le circuit fermé de refroidissement est relié fluidiquement à un premier échangeur thermique, ledit circuit fermé comprenant un fluide de refroidissement. Le sous-système de génération d’énergie électrique comprend un fluide de travail circulant en circuit fermé entre un évaporateur qui chauffe ledit fluide de travail pour obtenir de la vapeur sous pression, un turbogénérateur transformant la vapeur sous pression en énergie électrique, et un condenseur qui refroidit la vapeur après passage dans le turbogénérateur afin de liquéfier le fluide de travail pour le fournir à l’évaporateur. Le condenseur est un deuxième échangeur thermique qui refroidit le fluide de travail à partir d’eau pompée dans la nature. Le premier échangeur thermique est relié fluidiquement au condenseur afin de refroidir le fluide de refroidissement avec l’eau pompée qui sort du condenseur. L’évaporateur est un troisième échangeur thermique qui transfert de l’énergie calorifique au fluide de travail à partir de l’eau pompée qui sort du premier échangeur thermique.
Ainsi, l’eau pompée dans la nature assure la condensation du fluide de travail, le refroidissement du processus industriel et également l’évaporation du fluide de travail en utilisant la chaleur dégagée par le processus industriel. Un tel système peut être utilisé n’importe où sur le globe terrestre dès lors qu’une source naturelle d’eau froide est disponible.
Dans un mode de réalisation particulier, le fluide de refroidissement est de l’eau douce.
Pour obtenir un rendement suffisant pour s’autoalimenter, le fluide de refroidissement peut rentrer préférentiellement dans le premier échangeur thermique à une température supérieure ou égale à 45°C.
Afin d’assurer un changement d’état et une mise sous pression permettant de produire de l’énergie électrique, le fluide de travail peut être un fluide frigorigène.
Ainsi, le fluide de travail peut être chauffé à une température supérieure ou égale à 29°C et refroidi à une température inférieure ou égale à 14°C.
Dans un mode de réalisation préféré, l’eau pompée peut être de l’eau de mer pompée en profondeur.
Pour assurer la climatisation en plus du refroidissement du processus industriel, le dispositif de refroidissement peut comporter en outre un circuit fermé de fluide froid relié fluidiquement à un quatrième échangeur thermique et à un groupe de froid, le quatrième échangeur thermique refroidissant le fluide froid avec de l’eau pompée dans la nature et fournissant l’eau pompée ainsi réchauffée au premier échangeur thermique.
L’invention propose également un centre de traitement de données comprenant une pluralité d’ordinateurs disposant d’au moins un radiateur de refroidissement à eau, ainsi qu’un dispositif de refroidissement selon l’invention. Au moins un radiateur de refroidissement à eau est relié fluidiquement au circuit fermé de refroidissement du dispositif de refroidissement.
Afin de refroidir l’air ambiant en plus des ordinateurs, ledit centre de traitement de données peut comporter en outre une climatisation correspondant au groupe de froid qui refroidit l’air ambiant à l’aide d’un fluide froid produit par le dispositif de refroidissement.
Brève description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
illustre un premier exemple de réalisation d’un dispositif de refroidissement selon l’invention.
illustre un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif de refroidissement selon l’invention.
Système de climatisation d’un véhicule automobile comprenant un dispositif récepteur de fluide frigorigène sous haute pression L’invention concerne un système de climatisation d’un véhicule automobile, plus particulièrement pour la climatisation de l’habitacle du véhicule.
Comme illustré schématiquement par , un système de climatisation d’un véhicule automobile comprend un circuit fermé suivant lequel circule un fluide frigorigène dans une tuyauterie et à travers divers composants du circuit pour subir plusieurs phases de transformation successives. En début de cycle le fluide frigorigène est à l’état gazeux, à basse température et basse pression, entre la sortie de l’évaporateur 23 et le point de tuyauterie F connecté à l’entrée d’un compresseur 20. Il entre alors dans le compresseur 20 dans lequel il est comprimé pour en ressortir à l’état gazeux sous haute pression. En sortie du compresseur, il circule à l’état gazeux à température élevée dans une première tuyauterie haute pression A-B, pour ensuite passer dans un condenseur 21 où il passe à l’état liquide et haute pression, en cédant des calories par échange avec l’air ambiant, air par exemple apporté par un ventilateur 25 du groupe motoventilé du véhicule. En sortie du condenseur, le fluide frigorigène circule à l’état liquide dans une deuxième tuyauterie à haute pression C-D, où règne des températures moyennes. Ensuite le fluide frigorigène passe dans un détendeur 22 qui permet de faire chuter la pression du fluide frigorigène et par conséquent d’abaisser sa température. Le fluide frigorigène passe ensuite dans un évaporateur 23, généralement situé sous la planche de bord du véhicule, à travers lequel passe de l’air entrant dans l’habitacle du véhicule, ce qui permet de refroidir l’air avant que cet air soit diffusé dans l’habitacle, l’air cédant des calories au fluide. En sortie de l’évaporateur, le fluide frigorigène retrouve son état de début de cycle, il circule à l’état gazeux à basse pression et basse température, dans une tuyauterie E-F « basse pression » pour suivre un nouveau cycle.
Pour des systèmes de climatisation actuels, pendant un fonctionnement usuel d’un circuit d’air conditionné d’un véhicule automobile, la pression s’élève jusqu’à un seuil maximum dans les parties à haute pression gazeuse ou liquide. Le compresseur du circuit de la climatisation est arrêté si cette pression dépasse le seuil maximum, jusqu’à ce que la pression descende suffisamment. Ces cycles intermittents du compresseur ont un effet néfaste sur les performances thermiques. Les passagers ressentent des cycles air froid - air chaud. En outre ce fonctionnement répété de démarrage-arrêt impacte la durée de vie du compresseur. Les pressions élevées peuvent aussi dégrader les jonctions dans ces parties sous haute pression du circuit au risque d’entraîner des fuites du fluide frigorigène.
L’invention vise ainsi à résoudre cet inconvénient. Elle a pour but de proposer un système de climatisation dans lequel la haute pression est mieux contrôlée.
A cet effet, l’invention propose un système de climatisation comprenant au moins un compresseur, un condenseur, un détenteur, le compresseur étant relié au condenseur par une première tuyauterie dans laquelle peut circuler un fluide frigorigène à haute pression, le condenseur étant relié au détendeur par une deuxième tuyauterie dans laquelle peut circuler un fluide frigorigène à haute pression. Selon l’invention, ledit système comprend en outre au moins un dispositif récepteur de fluide frigorigène sous haute pression raccordé à au moins l’une desdites tuyauteries. Ledit dispositif récepteur comprend une coque, une membrane intérieure fixée dans la coque, apte à s’étendre entre une position repliée et une position déployée dans la coque, un moyen d’amenée du fluide frigorigène sous haute pression et débouchant dans le volume intérieur délimité par la membrane, une partie de ladite membrane étant mobile solidairement à un moyen de guidage mobile à l’intérieur de la coque et à un organe de rappel élastique configuré en extension pour maintenir ladite membrane en une position repliée quand la pression dans la tuyauterie considérée a une valeur strictement inférieure à un seuil de pression prédéfini. Ainsi ladite membrane peut se déployer quand la pression dans la tuyauterie considérée atteint ce seuil de pression prédéfini par entraînant par ledit moyen de guidage mobile, ledit organe de rappel élastique se rétractant. Le seuil de pression prédéfini peut avoir une valeur inférieure ou égale à celle d’un seuil de pression maximale au-dessus duquel le compresseur est arrêté.
Le dispositif récepteur de fluide frigorigène sous haute pression raccordé à au moins l’une desdites tuyauteries permet donc d’abaisser la pression dans la tuyauterie sous haute pression considérée du circuit fermé selon lequel circule le fluide frigorigène, ce qui limite, voire supprime, les arrêts du compresseur par dépassement d’un seuil de pression maximale.
De préférence, ladite membrane est fixée en partie basse de la coque pour s’étendre entre la position repliée et la position déployée vers l’intérieur de la coque.
Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, ledit moyen de guidage est mobile en translation par coulissement autour d’un support intérieur solidaire de la coque.
De préférence, ledit organe de rappel élastique est un ressort de compression disposé autour dudit support intérieur solidaire de la coque et en appui sur ledit moyen de guidage. En particulier ledit ressort s’étend en appui entre ledit moyen de guidage et la face intérieure de la coque ou un rebord dudit support. Par exemple ledit rebord du support peut être en surmoulage sur la face intérieure de la coque.
Plus particulièrement, ledit système comprend un tuyau raccord avec la tuyauterie haute pression, raccordé à un tube d’amenée du fluide frigorigène sous haute pression qui débouche à la base de la coque, et la membrane est fixée en partie basse de la coque pour s’étendre entre la position repliée et la position déployée vers l’intérieur de la coque.
De préférence, ledit moyen de guidage est disposé en partie supérieure de la coque et est mobile en coulissement par emboitement autour d’un support situé en partie supérieure intérieure de la coque, la partie mobile de la membrane étant sa partie supérieure.
En particulier ledit moyen d’amenée est raccordé à un tuyau raccord branché en dérivation sur la tuyauterie considérée.
Avantageusement ; ledit dispositif récepteur de fluide frigorigène sous haute pression est raccordé à au moins ladite deuxième tuyauterie reliant le condenseur à un détenteur et dans laquelle ledit fluide frigorigène circule sous haute pression au moins en partie sous forme liquide. Comme expliqué plus loin en description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention, cette configuration permet d’abaisser plus fortement la pression. Elle peut permettre aussi de mieux préserver la durabilité de la membrane.
L’invention concerne aussi un véhicule automobile comprenant un système de climatisation tel que décrit précédemment.
En particulier ledit système de climatisation comprend un évaporateur et permet la climatisation de l’habitacle du véhicule.
L’invention a aussi pour objet un dispositif récepteur de fluide frigorigène sous haute pression, apte à être raccordé à une tuyauterie d’un système de climatisation dans laquelle circule un fluide frigorigène sous haute pression. Ledit dispositif comprend une coque, une membrane intérieure fixée en partie basse de la coque pour s’étendre vers l’intérieur de la coque, un tube d’amenée situé à la base de la coque, apte à laisser entrer du fluide frigorigène sous haute pression, et débouchant dans le volume intérieur délimité par la membrane, une partie de ladite membrane étant mobile solidairement à un moyen de guidage mobile à l’intérieur de la coque et à un organe de rappel élastique de sorte que ladite membrane est apte à s’étendre entre une position repliée et une position déployée vers l’intérieur de la coque.
- Mb k,i est la mesure brute de la pseudo-distance entre l'unité 10 et le satellite identifié par l'indice i,
- tr k,i est l'instant de réception du message mesuré par l'étage 34,
- te k,i est l'instant d'émission du message par le satellite i, cette instant te k,i étant ici contenu dans le message émis par le satellite,
- c est la célérité de la lumière, et
- "x" est le symbole qui représente l’opération de multiplication.
Éventuellement, les mesures brutes peuvent contenir d'autres mesures pour chaque satellite comme : - une mesure Doppler ou décalages de fréquence, - une mesure de phase de l'onde porteuse du signal GNSS émis, et - l'instant de réception du signal GNSS émis. Ces autres mesures peuvent être utilisées pour estimer, en plus de la position de l'unité 10, d'autres grandeurs physiques comme la vitesse ou l'erreur d'horloge de l'unité 10. Par la suite, lorsque d'autres grandeurs physiques que la position de l'unité 10 sont estimées, il est considéré que ces autres grandeurs physiques sont estimées de façon conventionnelle. Ainsi, par la suite, seul le traitement des mesures brutes de pseudo-distances est décrit en détail.
Les messages Mn contiennent pour chaque satellite ayant émis un signal GNSS reçu par l'unité 10 : des éphémérides ou des paramètres permettant d’estimer les positions et vitesses du satellite. Les messages Mn contiennent aussi éventuellement pour chaque satellite d'autres données comme : - des paramètres de corrections d’erreurs d’horloge du satellite, - des éléments caractérisant l’état du satellite et l’état de sa mesure, - des paramètres d’un modèle d’estimation des délais de propagation à travers l'ionosphère et la troposphère.
Le processeur 36 comporte typiquement un microprocesseur 38 et un mémoire 40. La mémoire 40 contient les instructions d'un logiciel 42 de localisation qui localise l'unité 10 à partir des signaux émis par les satellites lorsqu'il est exécuté par le microprocesseur 38. Dans ce mode de réalisation, localiser l'unité 10 signifie calculer la position, la vitesse et l'erreur d'horloge de l'unité 10, c'est-à-dire calculer une solution, connue sous l'acronyme PVT (Position, vitesse et temps), pour l'unité 10.
Plus précisément, le logiciel 42 met à jour la solution PVT de l'unité 10 à chaque instant t k d'une suite temporelle d'instants {t 0 ; ...; t k-1 ; t k ; ...}. Par exemple, cette suite temporelle est un suite périodique d'instants t k et la période entre deux instants t k successifs est égale à la période d’échantillonnage des signaux GNSS. Par la suite, la solution PVT délivrée par l'unité 10 au calculateur 20 à l'instant t k est notée PVT k . Dans ce texte, l'indice k est également utilisé pour identifier les nouvelles mesures, les nouveaux messages et les nouvelles grandeurs physiques utilisées pour estimer la solution PVT k . Ainsi, les nouvelles mesures brutes Mb et les nouveaux messages Mn obtenus à partir du signal GNSS d'un satellite et utilisés pour estimer la solution PVT k sont notés, respectivement, Mb k,i et Mn k,i , où l'indice i est un identifiant de ce satellite. Pour estimer la solution PVT k , les mesures Mb k,i et les messages Mn k,i d'au moins trois et, dans ce mode de réalisation, d'au moins quatre satellites sont utilisés. En pratique le nombre de satellites dont les messages GNSS sont reçus par l'unité 10 est souvent supérieur à cinq ou huit. Ainsi, l'indice i est ici un nombre entier qui varie de 1 à plus de 4, 5 ou 8.
La représente l'architecture du logiciel 42 de localisation. Le logiciel 42 comporte un module 50 d'estimation de la position des satellites à partir des mesures Mb k,i et des données contenues dans les messages Mn k,i . Plus précisément, ici, pour chaque instant t k , le module 50 estime les nouvelles positions, les nouvelles vitesses et les nouvelles erreurs d’horloges des satellites à partir des mesures Mb k,i et des messages Mn k,i reçus depuis l'instant précédent t k-1 . Autrement dit, le module 50 estime la solution PVT de chaque satellite i pour l'instant t k . Cette solution PVT du satellite i pour l'instant t k est notée PVTs k,i par la suite. On note PVTs k , le vecteur dont la i-ième coordonnée est égale à la solution PVTs k,i .
De nombreuses méthodes sont connues pour estimer la solution PVTs k,i à partir des mesures Mb k,i et des messages Mn k,i . Par exemple, dans un premier temps, les instants d’émission des signaux GNSS sont estimés à partir : - de la mesure des instants tr k de réception de ces signaux GNSS par l'unité 10, et - de la mesure des pseudo-distances entre les satellites et l’antenne 30.
Dans un second temps, les positions, vitesses et erreurs d’horloges des satellites sont estimées en exécutant un algorithme qui utilise des paramètres fournis dans les messages Mn k,i . Par exemple, cet algorithme est l'un de ceux proposés dans les articles suivants : - Global navigation satellite system Glonass ICD Navigational radiosignal in bands L1, L2 , Edition 5.1, Russian Institute of Space Device Engineering, 2008, pages 41-49 - Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces , IS-GPS-200, Revision D, ARINC, March 2006, pages 83-98
Ensuite le logiciel 42 comporte :
- un processus 52 qui établit des biais c2 k,i de mesure qui sont pratiquement indépendant de la précédente solution PVT k-1 , et
- un processus 54 qui estime la solution PVT k en utilisant les biais de mesures c2 k,i pour corriger les mesures brutes Mb k,i et ainsi améliorer la précision de la solution PVT k .
Un biais de mesure est une valeur qui, lorsqu'elle est retranchée à une mesure brute permet de diminuer l'erreur entachant cette mesure brute.
Le processus 52 reçoit en entrée les mesures Mb k,i , les données contenues dans les messages Mn k,i et les solutions PVTs k,i estimées par le module 50. Ce processus 52 fournit en sortie les biais c2 k,i établis. Ce processus 52 contient trois modules qui sont exécutés les uns après les autres : un module 56 de correction et de sélection des mesures, un module 58 d'estimation d'une position interne P1 k et un module 60 d’estimation des biais c2 k,i .
Le processus 54 d’estimation de la solution PVT k a pour données d’entrée : les solutions PVTs k,i , les messages Mn k,i , les mesures brutes Mb k,i et les biais c2 k,i établis par le processus 52. Ce processus 54 se divise en deux modules exécutés l'un après l'autre : un module 62 de correction et de sélection des mesures Mb k,i qui délivre des mesures pré-corrigées Mc2 k,i et un module 64 d'estimation d'une solution externe PVT2 k . La solution externe est délivrée au calculateur 20. Ainsi, la solution PVT2 k et la solution PVTk sont les mêmes. Le processus 54 comporte aussi un soustracteur 66 qui retranche les biais c2 k,i aux mesures pré-corrigées Mc2 k,i délivrées par le module 62.
Des exemples de réalisation des différents modules du logiciel 42 et le fonctionnement de l'unité 10 est maintenant décrit en référence au procédé de la .
Pour chaque instant t k pour lequel une nouvelle solutions PVT k doit être délivrée au calculateur 20, l'unité 10 exécute les étapes suivantes.
Lors d'une étape 100, l'étage 32 reçoit de nouveaux signaux GNSS émis par au moins trois satellites. Ces signaux GNSS sont qualifiés de "nouveau" dans le sens où ils sont reçus après les signaux GNSS utilisés pour estimer la précédente solution PVT k-1 . Typiquement, lors de l'étape 100, l'étage 32 reçoit les signaux GNSS émis par plus de quatre et habituellement plus de huit satellites.
Lors d'une étape 102, l'étage 34 extrait, des nouveaux signaux GNSS reçus, les mesures brutes Mb k,i et les messages émis Mn k,i pour chacun des satellites.
Ensuite, lors d'une étape 104, le module 50 estime les nouvelles solutions PVTs k,i à partir des mesures Mb k,i et des messages Mn k,i reçus.
Lors d'une étape 110, le module 56 pré-corrige les mesures Mb k,i pour obtenir des mesures pré-corrigées Mc1 k,i . Ici, les mesures pré-corrigées Mc1 k,i sont obtenues à partir des mesures Mb k,i , des donnes contenues dans les messages Mn k,i , des solutions PVTs k,i estimée par le module 50 et de la précédente position interne P1 k-1 .
Typiquement, les mesures pré-corrigées Mc1 k,i sont obtenues à l'aide de la relation suivante :
où c1 k,i est la correction estimée lors de cette étape.
La correction c1 k,i est établie en utilisant un modèle prédéterminé m1 des perturbations introduites par le fait que les signaux GNSS traversent la ionosphère et la troposphère. Ici, ce modèle m1 est paramétré par les solutions PVTs k,i et la position P1 k-1 . Par exemple, ici le modèle m1 est le modèle défini dans l'article suivant: Collins, J.P., Assessment and Development of a Tropospheric Delay Model for Aircraft Userw of the Global Positioning System , Technical Report No. 203, University of New Brunswick, 1999, pages 96-97 . Dans ce cas, la correction c1 k,i est calculée à l'aide de la relation (2) suivante :
- l’angle θ est l’angle d’élévation, c'est-à-dire l'angle entre le plan tangent à la surface de la Terre au point défini par la position P1 k-1 et la droite reliant le satellite à ce point de la Terre, et
- A(P1 k-1 ) est une fonction définie par la relation suivante :
- h est la hauteur orthométrique de l'unité 10 obtenue à partir de la position P1 k-1 , et
- P PVT2 est une estimation de la matrice de covariance de la solution PVT2 k , elle est obtenue à l’aide de la relation suivante :
- P PVT2,k-1 est la matrice de covariance de la précédente solution PVT2 k-1 , et
- Q est une matrice symétrique et positive dont les valeurs sont données par la relation suivante :
Par exemple, la minimisation de la fonction de coût f 3 est effectuée avec la méthode de Gauss-Newton.
Lors d’une étape 124, le module 64 met à jour l’estimation P PVT2 de la matrice de covariance de la solution PVT2 k à l’aide de la relation suivante :
- H est la matrice jacobienne de la fonction h(X) définie ci-dessus lors de l’étape 122, et