VENTILATION ET/OU CLIMATISATION

DOMAINE TECHNIQUE

5 L'invention a trait à un procédé de régulation d'une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un flux d'air destiné à un habitacle de véhicule automobile

ETAT DE L'ART

Un véhicule, notamment un véhicule électrique ou hybride, est couramment î o équipé d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour modifier les paramètres aérothermiques d'un flux d'air pénétrant à l'intérieur d'un habitacle du véhicule. A cet effet, l'installation comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation délimité par un boîtier et apte à contrôler le flux d'air préalablement à son introduction à l'intérieur de l'habitacle, en fonction des 15 exigences de l'utilisateur. Pour modifier la température du flux d'air, préalablement à son introduction dans l'habitacle, l'installation comprend notamment une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation à l'intérieur de laquelle circule un fluide frigorigène.

Une telle boucle peut classiquement fonctionner suivant « un mode

20 climatisation », « un mode déshumidification » ou bien encore « un mode pompe à chaleur ».

Lorsque la boucle fonctionne selon le « mode pompe à chaleur » également appelé « mode chauffage », on constate que lorsque la température de l'air à l'extérieur du véhicule est basse, par exemple inférieure à -10°C, la puissance de 25 chauffage disponible n'est pas suffisante pour satisfaire les besoins de l'utilisateur.

A titre d'exemple, en utilisant un fluide frigorigène R134a ou R1234yf et lorsque la température extérieure de l'air est de -18°C, la puissance de chauffage disponible est d'environ 2700 W alors que la puissance de chauffage nécessaire pour satisfaire les besoins de l'utilisateur est estimée à 5000 W.

30 Le but de la présente invention est de proposer un procédé de régulation d'une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation permettant de remédier à l'inconvénient mentionné ci-dessus. EXPOSE DE L'INVENTION

L'invention a ainsi pour objet un procédé de régulation d'une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un flux d'air destiné à un habitacle de véhicule automobile à l'intérieur de laquelle circule un fluide frigorigène, ladite boucle 5 comportant au moins un compresseur et un condenseur, la boucle étant configurée pour fonctionner en mode pompe à chaleur selon un premier circuit fermé comprenant le compresseur et le condenseur, la boucle étant configurée pour faire circuler le fluide selon un deuxième circuit fermé dans lequel le fluide traverse successivement au moins le compresseur puis le condenseur en court- î o circuitant en partie le premier circuit fermé tout en subissant une détente avant de traverser à nouveau le compresseur,

ledit procédé de régulation comprenant une étape, dite étape de pompage, dans laquelle la boucle est configurée pour que le fluide frigorigène circulant selon le premier circuit fermé se dirige depuis le premier circuit fermé dans le deuxième 15 circuit fermé.

Lorsque le fluide frigorigène circule selon le deuxième circuit, une grande puissance de chauffage est disponible grâce à l'énergie apportée par le compresseur. L'invention consiste à exploiter une détente du fluide qui est réinjecté dans le compresseur sans être refroidi préalablement. Cela permet

20 d'avoir un fluide frigorigène plus chaud en sortie de compresseur et ainsi de disposer d'une plus grande puissance de chauffage au niveau du condenseur, ceci en exploitant les composants de la boucle servant par ailleurs à ses fonctions classiques et donc sans renchérir son coût, en particulier en comparaison du surcoût d'un dispositif de chauffage additionnel.

25 A titre d'exemple, selon le deuxième circuit, en utilisant un fluide frigorigène

R134a ou R1234yf et lorsque la température extérieure est de -18°C, la puissance de chauffage disponible peut atteindre 4000 à 5000 W.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'invention comprend une étape ultérieure à l'étape de pompage, dite étape d'amorçage, dans laquelle le

30 premier circuit fermé et le deuxième circuit fermé sont déconnectés l'un de l'autre.

Selon une autre caractéristique de l'invention, au cours de l'étape d'amorçage, une pompe à eau du deuxième circuit fermé est désactivée. Selon une autre caractéristique de l'invention, au cours de l'étape d'amorçage, un pulseur de mise en mouvement du flux d'air destiné à l'habitacle est désactivé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une 5 étape ultérieure à l'étape d'amorçage, dite étape de montée en puissance, au cours de laquelle la boucle de chauffage est configurée pour que le flux d'air qui alimente l'habitacle et soit chauffé par un radiateur de chauffage alimenté par un flux d'eau mis en mouvement par la pompe à eau.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une î o étape ultérieure à l'étape de montée en puissance, dite étape de stabilisation de puissance, au cours de laquelle on augmente le débit du flux d'air chauffé par le radiateur de chauffage du deuxième circuit fermé et/ou un débit d'eau d'une pompe à eau du deuxième circuit fermé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape d'amorçage est 15 déclenchée quand une pression du fluide frigorigène dans un échangeur de chaleur du premier circuit fermé diminue jusqu'à atteindre une valeur seuil de pression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de montée en puissance est déclenchée quand une pression du fluide frigorigène en sortie du

20 compresseur du deuxième circuit fermé devient supérieure à une première valeur seuil de pression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de stabilisation de puissance est déclenchée quand une pression du fluide frigorigène en sortie du compresseur du deuxième circuit fermé devient supérieure à une valeur seuil de 25 pression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de stabilisation de puissance est déclenchée quand une température d'eau circulant dans une pompe à eau du deuxième circuit fermé est supérieure à une valeur seuil de température.

30 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de pompage est déclenchée quand une température extérieure est comprise entre une première température et une deuxième température. Selon une autre caractéristique de l'invention, au cours de l'étape de pompage, le fluide frigorigène circule depuis un échangeur de chaleur via un organe de détente et un évaporateur du premier circuit fermé dans le compresseur du deuxième circuit fermé puis dans un condenseur, et un organe de détente du 5 deuxième circuit fermé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, au cours de l'étape d'amorçage, le fluide frigorigène circule depuis le compresseur dans le condenseur du deuxième circuit fermé, ladite au moins une vanne de connexion et déconnexion étant configurée en position de déconnexion du premier circuit fermé î o du deuxième circuit fermé.

L'invention a également pour objet un procédé de pré-conditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, comprenant un procédé de régulation tel que décrit précédemment.

15 DESCRIPTION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation d'une

20 installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation,

- la figure 2 est une vue de l'installation de la figure 1 , selon un premier mode de fonctionnement,

- la figure 3 est une vue de l'installation de la figure 1 , selon un deuxième mode de fonctionnement,

25 - la figure 4 est une vue de l'installation de la figure 1 , selon un troisième mode de fonctionnement,

- la figure 5 est une vue de l'installation de la figure 1 , selon un quatrième mode de fonctionnement,

- la figure 6 est un chronogramme d'un procédé de régulation de l'installation

30 de la figure 1 , selon la présente invention,

- la figure 7 est une vue de l'installation de la figure 1 dans une étape de pompage du procédé de la figure 6,

- la figure 8 est une vue de l'installation de la figure 1 dans une étape d'amorçage, de montée en puissance ou de stabilisation de puissance du procédé de la figure 6,

- la figure 9 est une vue de l'installation de la figure 1 équipée de capteurs de pression et température pour la mise en œuvre du procédé de la figure 6, et 5 - la figure 10 illustre une évolution de différents paramètres pendant le procédé de régulation de la figure 6.

DESCRIPTION DETAILLEE

Structure de la boucle

î o La figure 1 illustre une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation

1 apte à modifier les paramètres aérothermiques d'un flux d'air F destiné à pénétrer dans un habitacle d'un véhicule, en particulier un véhicule électrique ou hybride. L'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 comprend un appareil de chauffage, ventilation et/ou climatisation 2 apte à contrôler le flux d'air

15 F préalablement à son introduction dans l'habitacle du véhicule.

L'appareil 2 est délimité par un boîtier 3, par exemple en matériau polymère, et comprend un pulseur 4 situé à l'intérieur du boîtier 3 et apte à générer le flux d'air F depuis au moins un orifice d'admission 5 vers au moins un orifice d'échappement 6 pratiqués dans le boîtier 3, le flux d'air F issu de l'orifice

20 d'échappement 6 rejoignant l'habitacle du véhicule.

Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures, pour modifier la température du flux d'air F préalablement à son introduction dans l'habitacle, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 1 comprend :

• une boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 7 à l'intérieur 25 de laquelle circule un fluide frigorigène, tel qu'un fluide frigorigène connu sous la dénomination R134a ou R1234yf ;

• un circuit de chauffage 8 à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur.

La boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 7 comprend un 30 condenseur 9, un échangeur de chaleur 10 apte à former un condenseur ou un évaporateur, un évaporateur 1 1 , un premier organe de détente D1 , un deuxième organe de détente D2, un troisième organe de détente D3, un compresseur 12, une bouteille R de réserve de fluide, une première vanne V1 d'arrêt, une deuxième vanne V2 d'arrêt, une troisième vanne V3 d'arrêt, une quatrième vanne V4 d'arrêt et une cinquième vanne V5 d'arrêt.

Selon le premier mode de réalisation, le condenseur 9 est configuré pour réaliser un échange de chaleur entre le fluide frigorigène et le fluide caloporteur du 5 circuit de chauffage 8.

Plus précisément, le condenseur 9 comprend deux chemins indépendants à savoir un chemin primaire et un chemin secondaire. Le chemin primaire est parcouru par le fluide frigorigène depuis une entrée primaire 13 vers une sortie primaire 14. Le chemin secondaire est parcouru par le fluide caloporteur depuis î o une entrée secondaire 15 vers une sortie secondaire 16.

L'échangeur de chaleur 10, plus communément appelé évapo-condenseur, peut être placé en face avant du véhicule, de manière à échanger de la chaleur avec l'air extérieur E du véhicule.

L'évaporateur 1 1 est situé dans le boîtier 3 de l'installation 1 en aval du 15 pulseur 4 selon le sens de circulation du flux d'air F à l'intérieur du boîtier 3, de manière à échanger de la chaleur avec le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle du véhicule.

Les premier, deuxième et troisième organes de détente D1 , D2, D3 permettent de réaliser une détente du fluide frigorigène depuis la haute pression 20 vers la basse pression.

Chaque organe de détente D1 , D2, D3 est mobile entre une position ouverte dans laquelle le fluide peut le traverser et est détendu en sortie de celui-ci, et une position fermée dans laquelle le fluide ne peut pas le traverser, et autrement dit, l'organe de détente D1 , D2, D3 est étanche quel que soit le sens de circulation du 25 fluide.

Chaque organe de détente D1 , D2, D3 peut être un détendeur à commande électronique ou un orifice calibré.

Le compresseur 12 est apte à porter le fluide frigorigène à une haute pression.

30 La bouteille R permet en outre avantageusement d'effectuer une séparation de phases liquide/gaz afin d'éviter que du fluide frigorigène à l'état liquide soit admis à l'intérieur du compresseur 12.

Chaque vanne V1 , V2, V3, V4, V5 d'arrêt est mobile entre une position ouverte dans laquelle le fluide peut la traverser, et une position fermée dans laquelle le fluide ne peut pas la traverser, et autrement dit, la vanne V1 , V2, V3, V4, V5 est étanche quel que soit le sens de circulation du fluide.

Dans le cas où une vanne V1 , V2, V3, V4, V5 d'arrêt n'est totalement 5 étanche que dans un sens de circulation du fluide en position fermée, la vanne peut être associée à un clapet antiretour pour obtenir une étanchéité totale quel que soit le sens de circulation du fluide.

Tel qu'illustré sur la figure 1 , la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 7 comprend en outre :

î o - une première portion P1 reliant la bouteille R à l'entrée du compresseur

12,

- une deuxième portion P2 reliant la sortie du compresseur 12 à un premier embranchement E1 ,

- une troisième portion P3 reliant le premier embranchement E1 à l'entrée 15 primaire 13 du condenseur 9,

- une quatrième portion P4 reliant le premier embranchement E1 à la première vanne V1 ,

- une cinquième portion P5 reliant la première vanne V1 à un deuxième embranchement E2,

20 - une sixième portion P6 reliant la sortie primaire 14 du condenseur 9 à la deuxième vanne V2,

- une septième portion P7 reliant la deuxième vanne V2 au deuxième embranchement E2,

- une huitième portion P8 reliant le deuxième embranchement E2 à un 25 troisième embranchement E3,

- une neuvième portion P9 reliant le troisième embranchement E3 à un quatrième embranchement E4,

- une dixième portion P10 reliant le quatrième embranchement E4 au troisième organe de détente D3,

30 - une onzième portion P1 1 reliant le troisième organe de détente D3 à un cinquième embranchement E5,

- une douzième portion P12 reliant le quatrième embranchement E4 à la cinquième vanne V5, - une treizième portion P13 reliant la cinquième vanne V5 au cinquième embranchement E5,

- une quatorzième portion P14 reliant le cinquième embranchement E5 à l'entrée de l'échangeur de chaleur 10,

5 - une quinzième portion P15 reliant la sortie de l'échangeur de chaleur 10 au sixième embranchement E6,

- une seizième portion P16 reliant le sixième embranchement E6 au deuxième organe de détente D2,

- une dix-septième portion P17 reliant le deuxième organe de détente D2 à î o l'entrée de l'évaporateur 1 1 ,

- une dix-huitième portion P18 reliant la sortie de l'évaporateur 1 1 à la quatrième vanne V4,

- une dix-neuvième portion P19 reliant la quatrième vanne V4 à un septième embranchement E7,

15 - une vingtième portion P20 reliant le sixième embranchement E6 à la troisième vanne V3,

- une vingt-et-unième portion P21 reliant la troisième vanne V3 au septième embranchement E7,

- une vingt-deuxième portion P22 reliant le septième embranchement E7 à 20 la bouteille R,

- une vingt-troisième portion P23 reliant le troisième embranchement E3 au premier organe de détente D1 ,

- une vingt-quatrième portion P24 reliant le premier organe de détente D1 au le septième embranchement E7.

25 On note que l'on entend par portion, tout dispositif permettant d'établir une connexion fluidique tel que par exemple une conduite, un tuyau ou une tubulure.

On note également qu'une ou plusieurs de ces portions peuvent être prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres. En outre, la numérotation des portions n'est que purement indicative.

30 Au sens de l'invention, la portion de la boucle 7 comprise entre le troisième embranchement E3 et le septième embranchement E7, et autrement dit l'ensemble comprenant la vingt-troisième portion P23, le premier organe de détente D1 et la vingt-quatrième portion P24, représente une branche de court- circuitage également appelée branche de contournement.

Dans la présente demande, on entend par « branche de court-circuitage » une branche qui permet au fluide frigorigène de contourner certains composants de la boucle de chauffage, ventilation et/ou climatisation 7.

5 Le circuit de chauffage 8 comprend une pompe 17 et un radiateur de chauffage 18. Le fluide caloporteur échange de la chaleur avec le fluide frigorigène au travers du condenseur 9.

La pompe 17 est apte faire circuler le fluide caloporteur dans le circuit 8.

Le radiateur de chauffage 18 est situé dans le boîtier 3 en aval de î o l'évaporateur 1 1 selon le sens de circulation du flux d'air F à l'intérieur du boîtier 3, de manière à échanger de la chaleur avec le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle du véhicule.

L'appareil 2 comprend différents volets manœuvrables (non représentés) situés dans le boîtier 3, ces volets permettant de contrôler le passage du flux d'air 15 F au travers de l'évaporateur 1 1 et/ou du radiateur de chauffage 18, en amont de son introduction dans l'habitacle du véhicule.

Tel qu'illustré sur la figure 1 , le circuit de chauffage 8 comprend en outre :

- une vingt-cinquième portion P25 reliant la sortie de la pompe 17 à l'entrée secondaire 15 du condenseur 9,

20 - une vingt-sixième portion P26 reliant la sortie secondaire 16 du condenseur 9 à l'entrée du radiateur de chauffage 18,

- une vingt-septième portion P27 reliant la sortie du radiateur de chauffage 18 à l'entrée de la pompe 17.

On note que l'on entend par portion, tout dispositif permettant d'établir une 25 connexion fluidique tel que par exemple une conduite, un tuyau ou une tubulure.

On notera que, sur les figures 2 à 5, les éléments qui ne sont pas traversés par le fluide frigorigène ou le fluide caloporteur dans le mode de fonctionnement considéré ont été représentés en traits pointillés, les autres étant représentés en traits continus.

30 Modes de fonctionnement

La figure 2 illustre un premier mode de fonctionnement de l'installation 1 , également appelé « mode pompe à chaleur » ou « mode chauffage », dans lequel le fluide frigorigène de la boucle 7 circule selon un premier circuit fermé. Dans ce premier mode de fonctionnement, la pompe 17 est démarrée, le compresseur 12 est démarré, la première vanne V1 est fermée, la deuxième vanne V2 est ouverte, la troisième vanne V3 est ouverte, la quatrième vanne V4 est fermée, la cinquième vanne V5 est fermée, le premier organe de détente D1 est fermé, le deuxième 5 organe de détente D2 est fermé, le troisième organe de détente D3 est ouvert et l'échangeur de chaleur 10 forme un évaporateur.

Dans ce premier mode de fonctionnement, le fluide frigorigène traverse successivement le compresseur 12, le condenseur 9, la deuxième vanne V2, le troisième organe de détente D3, l'échangeur de chaleur 10 formant un î o évaporateur, la troisième vanne V3 puis la bouteille R avant de traverser à nouveau le compresseur 12.

Dans ce premier mode de fonctionnement, l'échangeur de chaleur 10 récupère de la chaleur à l'extérieur. Le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle échange de la chaleur avec le radiateur de chauffage 18, et plus

15 précisément le flux d'air F est réchauffé lors de son passage au travers du radiateur de chauffage 18.

La figure 3 illustre un deuxième mode de fonctionnement de l'installation 1 , également appelé « mode gaz chaud », dans lequel le fluide frigorigène de la boucle 7 circule selon un deuxième circuit fermé. Dans ce deuxième mode de

20 fonctionnement, la pompe 17 est démarrée, le compresseur 12 est démarré, la première vanne V1 est fermée, la deuxième vanne V2 est ouverte, la troisième vanne V3 est fermée, la quatrième vanne V4 est fermée, la cinquième vanne V5 est fermée, le premier organe de détente D1 est ouvert, le deuxième organe de détente D2 est fermé, le troisième organe de détente D3 est fermé.

25 Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le fluide frigorigène traverse successivement le compresseur 12, le condenseur 9, la deuxième vanne V2, le premier organe de détente D1 puis la bouteille R avant de traverser à nouveau le compresseur 12.

Dans ce deuxième mode de fonctionnement, le flux d'air F destiné à pénétrer 30 dans l'habitacle échange de la chaleur avec le radiateur de chauffage 18, et plus précisément le flux d'air F est réchauffé lors de son passage au travers du radiateur de chauffage 18.

A titre de comparaison avec le premier mode de fonctionnement, le fait qu'à la suite de sa détente, le fluide soit réinjecté dans le compresseur 12 sans être refroidi préalablement permet selon l'invention d'avoir un fluide frigorigène plus chaud en sortie de compresseur 12, un fluide caloporteur plus chaud et ainsi en règle générale de disposer d'une plus grande puissance de chauffage.

5 Selon le deuxième mode de fonctionnement, à titre d'exemple, en utilisant un fluide frigorigène R134a ou R1234yf et lorsque la température extérieure de l'air est de -18°C, la puissance de chauffage disponible est de 5000 W.

Selon le deuxième mode de fonctionnement, le deuxième circuit présente avantageusement un volume minimum pour assurer un transfert d'énergie le plus î o efficace possible. Pour cela, le deuxième circuit comprend avantageusement un tampon de charge qui pourra prendre la forme d'une extension de circuit, d'un réservoir comme la bouteille R ou autre.

La figure 4 illustre un troisième mode de fonctionnement de l'installation 1 , également appelé « mode climatisation », dans lequel le fluide frigorigène de la

15 boucle 7 circule selon un troisième circuit fermé. Dans ce troisième mode de fonctionnement, la pompe 17 est arrêtée, le compresseur 12 est démarré, la première vanne V1 est ouverte, la deuxième vanne V2 est fermée, la troisième vanne V3 est fermée, la quatrième vanne V4 est ouverte, la cinquième vanne V5 est ouverte, le premier organe de détente D1 est fermé, le deuxième organe de

20 détente D2 est ouvert, le troisième organe de détente D3 est fermé et l'échangeur de chaleur 10 forme un condenseur.

Dans ce troisième mode de fonctionnement, le fluide frigorigène traverse successivement le compresseur 12, la première vanne V1 , la cinquième vanne V5, l'échangeur de chaleur 10 formant un condenseur, le deuxième organe de 25 détente D2, l'évaporateur 1 1 , la quatrième vanne V4 puis la bouteille R avant de traverser à nouveau le compresseur 12.

Dans ce troisième mode de fonctionnement, l'échangeur de chaleur 10 évacue de la chaleur à l'extérieur. Le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle échange de la chaleur avec l'évaporateur 1 1 , et plus précisément le flux

30 d'air F est refroidi lors de son passage au travers de l'évaporateur 1 1 . Le fait que le fluide frigorigène contourne le condenseur 9 via la première vanne V1 permet d'éviter que le fluide caloporteur ne rentre en ébullition.

La figure 5 illustre un quatrième mode de fonctionnement de l'installation 1 , également appelé « mode déshumidification », dans lequel le fluide frigorigène de la boucle 7 circule selon un quatrième circuit fermé. Dans ce quatrième mode de fonctionnement, la pompe 17 est démarrée, le compresseur 12 est démarré, la première vanne V1 est fermée, la deuxième vanne V2 est ouverte, la troisième 5 vanne V3 est fermée, la quatrième vanne V4 est ouverte, la cinquième vanne V5 est ouverte, le premier organe de détente D1 est fermé, le deuxième organe de détente D2 est ouvert, le troisième organe de détente D3 est fermé et l'échangeur de chaleur 10 forme un condenseur.

Dans ce quatrième mode de fonctionnement, le fluide frigorigène traverse î o successivement le compresseur 12, le condenseur 9, la deuxième vanne V2, la cinquième vanne V5, l'échangeur de chaleur 10 formant un condenseur, le deuxième organe de détente D2, l'évaporateur 1 1 , la quatrième vanne V4 puis la bouteille R avant de traverser à nouveau le compresseur 12.

Dans ce quatrième mode de fonctionnement, l'échangeur de chaleur 10

15 évacue de la chaleur à l'extérieur. Le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle échange de la chaleur avec l'évaporateur 1 1 puis le radiateur de chauffage 18, et plus précisément le flux d'air F est, dans un premier temps, refroidi lors de son passage au travers de l'évaporateur 1 1 , puis dans un second temps, est réchauffé lors de son passage au travers du radiateur de chauffage 18

20 de sorte que le flux d'air F soit déshumidifié.

Selon un deuxième mode de réalisation non représenté sur les figures, pour modifier la température du flux d'air préalablement à son introduction dans l'habitacle, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprend uniquement la boucle de chauffage 7, ventilation et/ou climatisation à l'intérieur de

25 laquelle circule le fluide frigorigène.

Selon le deuxième mode de réalisation, le condenseur 9 est situé dans le boîtier 3 en aval de l'évaporateur 1 1 selon le sens de circulation du flux d'air à l'intérieur du boîtier 3, de manière à échanger de la chaleur avec le flux d'air F destiné à pénétrer dans l'habitacle du véhicule.

30 Selon le deuxième mode de réalisation, les différents volets manœuvrables

(non représentés) situés dans le boîtier 3 permettent de contrôler le passage du flux d'air F au travers de l'évaporateur 1 1 et/ou du condenseur 9, en amont de son introduction dans l'habitacle du véhicule. Ainsi, selon le deuxième mode de réalisation, suivant le mode de fonctionnement, le fluide destiné à pénétrer dans l'habitacle échange de la chaleur avec :

• le condenseur 9, selon le premier mode de fonctionnement,

• le condenseur 9, selon le deuxième mode de fonctionnement,

• l'évaporateur 1 1 , selon le troisième mode de fonctionnement,

• l'évaporateur 1 1 puis avec le condenseur 9, selon le quatrième mode de fonctionnement.

En fonction du fluide frigorigène, le diamètre interne des différentes vannes V1 , V2, V3, V4, V5 est choisi de sorte à avoir un bon compromis, en fonctionnement, entre la pression du fluide frigorigène et la quantité de fluide frigorigène présent dans la boucle 7.

Ainsi, pour un fluide frigorigène connu sous la dénomination R134a ou R1234yf, avantageusement, le diamètre interne des différentes vannes V1 , V2, V3, V4 est choisi de la manière suivante :

• le diamètre interne de la première vanne V1 est compris entre 4 mm et 8 mm, et est par exemple de 6 mm,

• le diamètre interne de la deuxième vanne V2 est compris entre 4 mm et 8 mm, et est par exemple de 6 mm,

• le diamètre interne de la troisième vanne V3 est compris entre 14 mm et 18 mm, et est par exemple de 16 mm,

• le diamètre interne de la quatrième vanne V4 est compris entre 14 mm et 18 mm, et est par exemple de 16 mm.

Selon une variante du premier ou du deuxième mode de réalisation, non représentée, les première et deuxième vannes V1 , V2 d'arrêt peuvent être remplacées par une vanne comprenant trois voies.

Selon une deuxième variante du premier ou du deuxième mode de réalisation, non représentée, combinable avec la première variante, la cinquième vanne V5 d'arrêt et le troisième organe de détente D3 peuvent être remplacés par une vanne spécifique capable d'occuper les positions suivantes :

• une première position ouverte dans laquelle le fluide peut la traverser et est détendu en sortie de celle-ci (premier mode de fonctionnement) ; • une deuxième position ouverte dans laquelle le fluide peut la traverser et n'est pas détendu en sortie de celle-ci (troisième et quatrième modes de fonctionnement) ;

• une position fermée dans laquelle le fluide ne peut pas la traverser, la vanne étant étanche quel que soit le sens de circulation du fluide (deuxième mode de fonctionnement).

Procédé de régulation du deuxième mode de fonctionnement

L'invention a pour objet un procédé de régulation du deuxième mode de fonctionnement, ou « mode gaz chaud » décrit précédemment.

Comme visible sur la figure 6, le procédé de régulation 60 comprend avantageusement une succession de quatre étapes, à savoir une première étape, dite étape de pompage, référencée 61 , suivie d'une deuxième étape 62, dite étape d'amorçage, une troisième étape 63, dite étape de montée en puissance et une quatrième étape 64, dite étape de stabilisation de puissance.

Les étapes du procédé de régulation vont maintenant être décrites en relation avec différents paramètres.

Etat des vannes et organes de détente

Comme visible sur la figure 7, au cours de l'étape de pompage 61 :

- les vannes d'arrêt V1 et V5 sont fermées,

- les vannes d'arrêt V2, V3 et V4 sont ouvertes, et

- le premier et le deuxième organe de détente, D1 et D2, sont ouverts. Dans l'étape de pompage 61 , le fluide frigorigène s'écoule depuis l'échangeur de chaleur 10 jusqu'au compresseur 12 via la vanne d'arrêt V3 et via l'évaporateur 1 1 .

Ainsi, le premier circuit fermé 100 décharge le fluide frigorigène dans le deuxième circuit fermé 101 .

Comme visible sur les figures, le premier circuit fermé 100 comprend l'échangeur de chaleur 10, l'organe de détente D2, l'évaporateur 1 1 , les vannes d'arrêt V3, V4 et V5.

Le deuxième circuit fermé 101 comprend la bouteille R, le compresseur 12, les vannes d'arrêt V1 et V2, le condenseur 9 et l'organe de détente D1 .

Les vannes d'arrêt V3, V4 et V5 permettent de connecter ou déconnecter le premier circuit fermé 100 du deuxième circuit fermé 101 . Entre l'étape de pompage et les étapes suivantes, les vannes d'arrêt V3 et V4 changent d'état en passant de l'état fermé à l'état ouvert.

Comme visible sur la figure 8, au cours des étapes d'amorçage 62, de montée en puissance 63 et de stabilisation de puissance 64 :

- les vannes d'arrêt V1 et V5 sont fermées,

- la deuxième vanne V2 d'arrêt est ouverte,

- les troisième et quatrième vannes d'arrêt V3 et V4 sont fermées, et

- le premier et le deuxième organe de détente, D1 et D2, sont ouverts. Dans les étapes d'amorçage 62, de montée en puissance 63 et de stabilisation de puissance 64, la boucle fonctionne en mode « gaz chaud » déjà décrit en relation avec la figure 3.

Débit d'eau

Dans l'étape de pompage 61 , la pompe 17 fonctionne, de sorte que l'eau circule dans le condenseur 9 et dans le radiateur de chauffage 18.

De préférence, la pompe 17 fonctionne en mode nominal.

Par exemple, en mode nominal, le débit d'eau est compris entre 100 et 250 l/h.

Dans l'étape d'amorçage 62, la pompe 17 est arrêtée ; il n'y a pas de débit d'eau dans le condenseur 9 et le radiateur de chauffage 18.

Dans l'étape de montée en puissance 63, la pompe 17 fonctionne, de sorte que l'eau circule dans le condenseur 9 et dans le radiateur de chauffage 18.

De préférence, la pompe 17 fonctionne en mode nominal.

Par exemple, en mode nominal, le débit d'eau est compris entre 100 et 250 l/h.

Dans l'étape de stabilisation de puissance 64, la pompe 17 fonctionne, de sorte que l'eau circule dans le condenseur 9 et dans le radiateur de chauffage 18.

De préférence, la pompe 17 fonctionne à vitesse maximale.

Par exemple, la vitesse de la pompe correspondra à un débit d'eau compris entre 300 et 750 l/h.

Vitesse du pulseur

Dans l'étape de pompage 61 , la vitesse du pulseur 4 est de préférence une vitesse minimale. Par exemple, la vitesse du pulseur correspondra à un débit d'air habitacle compris entre 100 et 150 kg/h. Dans l'étape d'amorçage 62, le pulseur 4 est arrêté, de sorte que l'habitacle n'est pas alimenté en air.

Dans l'étape de montée en puissance 63, la vitesse du pulseur 4 est de préférence supérieure à sa vitesse dans l'étape de pompage.

5 Avantageusement, la vitesse du pulseur 4 est ajustée selon la montée en température de l'eau.

Dans l'étape de stabilisation de puissance 64, la vitesse du pulseur 4 est égale à sa vitesse en étape de montée en puissance.

Vitesse du compresseur

î o Selon une variante, la vitesse du compresseur 12 est maximale dans chacune des étapes de pompage 61 , d'amorçage 62, de montée en puissance 63 et de stabilisation de puissance 64.

Avantageusement, la vitesse du compresseur est inférieure à une vitesse limite de confort acoustique.

15 Selon une autre variante, la vitesse du compresseur 12 dépend des étapes, comme il va être détaillé ultérieurement.

Capteurs

Comme visible sur la figure 9, l'installation 1 mettant en œuvre la boucle 7 comprend une pluralité de capteurs.

20 L'installation 1 comprend un premier capteur de pression du fluide frigorigène

91 . Le premier capteur de pression 91 est disposé en entrée du compresseur dans la branche P1 reliant la bouteille au compresseur 12.

L'installation 1 comprend un second capteur de pression du fluide frigorigène 92 (PRCO).

25 Le deuxième capteur de pression 92 est disposé en sortie du compresseur

12, dans la branche Pi reliant le compresseur 12 et le condenseur 9.

L'installation 1 comprend également un troisième capteur de pression du fluide frigorigène 93 (PRECO) en sortie de l'échangeur de chaleur 10.

L'installation 1 comprend également un capteur de température 94 (TAMB)

30 configuré pour mesurer la température du flux d'air entrant dans l'échangeur de chaleur 10.

Le système 7 comprend aussi un capteur de température 95 (TWCDO) configuré pour mesurer la température d'eau en sortie du condenseur 9. Selon une variante non illustrée, le capteur de pression 91 et/ou le capteur de pression 93 sont remplacés respectivement par un capteur de température TRCI et un capteur de température TRECO.

Chacun des capteurs de température est dans ce cas configuré pour 5 mesurer la température du fluide frigorigène et/ou la température des parois formant respectivement la branche P1 reliant la bouteille R au compresseur 12 et la branche P15 reliant l'échangeur de chaleur 10 à l'embranchement E6.

Selon une autre variante non illustrée, le deuxième capteur de température 91 n'est pas installé.

î o Dans ce cas, la pression est calculée sur la base de la mesure du capteur 93 et d'un modèle de basse de pression entre la sortie de l'échangeur 10 et l'entrée du compresseur 12, en tenant compte de perte de charge dans les branches de la boucle.

Comme visible sur la figure 9, l'installation comprend une unité de contrôle 15 96 à laquelle chaque capteur est relié.

Températures de déclenchement des modes « gaz chaud » et « pompe à chaleur »

Le mode « gaz chaud » est déclenché quand la température d'air extérieur est comprise entre deux températures notées T0 et T1 , T0 étant inférieure à T1 . 20 Par exemple, la température T0 est de l'ordre de -25 °C, tandis que la température T1 est de l'ordre de -10°C.

Le mode « pompe à chaleur » est déclenché quand la température d'air extérieur est comprise entre la température T1 , et une troisième température T2, supérieure à T0.

25 Par exemple, la température T2 est de l'ordre de 5°C.

De préférence, d'autres conditions doivent être réunies pour déclencher le mode « gaz chaud », comme il va être détaillé.

Paramètres de déclenchement des étapes successives

Les paramètres suivants sont utilisés pour déclencher successivement les 30 étapes de pompage 61 , d'amorçage 62, de montée en puissance 63 et de stabilisation de puissance 64 du mode « gaz chaud » :

- vitesse du compresseur 12, notée Ncpr (exprimée en tours par minutes ou rpm) ; - tension aux bornes de la pompe 12, Upomp (exprimée en V) ;

- tension aux bornes du pulseur 4, Uhvac (exprimée en V) ;

- tension aux bornes d'un volet de mixage 181 , Umixflap (exprimée en V) ;

- tension aux bornes de chaque vanne d'arrêt V1 à V5 (exprimée en V) ; et

- tension aux bornes d'un pulseur 182 disposé en sortie de l'échangeur de chaleur 10, Ufrontend (exprimée en V).

Quand les conditions de températures sont remplies, le mode « gaz chaud » est avantageusement déclenché si les conditions suivantes sont réunies :

- la pression en entrée du compresseur, éventuellement mesurée par le premier capteur de pression 91 , est supérieure à une valeur de pression seuil, notée PRCImin,

- la pression en sortie du compresseur éventuellement mesurée par le premier capteur de pression 92, est inférieure à une valeur de pression seuil, notée PRCOmaxHP,

- la température d'eau en sortie du condenseur 9, éventuellement mesurée par le capteur de température 95, est inférieure à une valeur de température seuil, notée TWCDOmax,

- la température extérieure, également mesurée par le capteur de température 94, est comprise entre la valeur seuil inférieure TO et la valeur seuil supérieure T1 .

Par exemple, la valeur de pression seuil PRCImin est comprise entre 0,7 bar et 1 ,2 bar.

Par exemple, la valeur de pression seuil PRCOmaxHP est comprise entre 16 bar et 24 bar.

Par exemple, la valeur de température seuil TWCDOmax est de l'ordre de

95 °C.

Par exemple, la valeur de température seuil T0 est de l'ordre de -25 °C et la température seuil T1 est de l'ordre de -10°C.

Une fois le mode « gaz chaud » enclenché, l'étape de pompage 61 démarre, selon l'état suivant des paramètres :

- comme déjà indiqué, les vannes V1 et V5 sont fermées tandis que les vannes V3 et V4 sont ouvertes,

- la tension aux bornes de la pompe 17 Upomp est réglée à une valeur UpompHGI , qui dépend avantageusement de la température extérieure,

- la tension aux bornes du pulseur 4 Uhvac est réglée à une valeur Ublowerl ,

- la tension aux bornes du volet de mixage Umixflap est réglée en position de passage maximal d'air chaud;

- la vitesse du compresseur 12 Ncpr est réglée à une valeur NcprHGI , de préférence comprise entre 5000 rpm et 7000 rpm.

Ces paramètres sont maintenus dans l'état indiqué ci-avant tant que la pression en sortie de l'échangeur de chaleur 10, éventuellement mesurée par le capteur de pression 93, est supérieure à la valeur de pression seuil PRCImin réduite d'une valeur donnée DP, par exemple comprise entre 0,1 bar et 0,3 bar.

Quand la pression en sortie de l'échangeur de chaleur 10 devient inférieure ou égale à la valeur de pression seuil PRCImin réduite d'une valeur donnée DP, l'étape d'amorçage 92 est déclenchée, selon de préférence l'état suivant des paramètres :

- comme déjà indiqué, les vannes V3 et V4 se ferment,

- la tension aux bornes de la pompe 12 Upomp est réglée à une valeur UpompHG2, avantageusement nulle,

- la tension aux bornes du pulseur 4, Uhvac, est réglée à la valeur UblowerO, de préférence nulle,

- la vitesse du compresseur 12 Ncpr est réglée à une valeur maximale,

Ncprmax, qui dépend de préférence de la vitesse du véhicule et/ou d'une demande d'un utilisateur.

Ces paramètres sont maintenus dans l'état indiqué ci-avant tant que la pression en sortie du compresseur 12, éventuellement mesurée par le capteur de pression 92, est inférieure à une valeur de pression seuil PRCOmaxHG, par exemple comprise entre 16 bar et 24 bar. Quand la pression en sortie du compresseur 12 devient supérieure ou égale à la valeur de pression seuil PRCOmaxHG, l'étape de montée en puissance 63 est déclenchée, selon de préférence l'état suivant des paramètres :

- comme déjà indiqué, les vannes restent dans le même état que dans 5 l'étape d'amorçage 62,

- la tension aux bornes de la pompe 17 Upomp est réglée à une valeur UpompHG3, de sorte que le débit d'eau est avantageusement compris entre 1001/h et 250 l/h,

- la tension aux bornes du pulseur 4 Uhvac est réglée à la valeur Ublower î o HG, et

- la vitesse du compresseur 12 Ncpr est réglée à la valeur maximale, Ncprmax.

Ces paramètres sont maintenus dans l'état indiqué ci-avant tant que la 15 température d'eau en sortie du condenseur 9, éventuellement mesurée par le capteur de température 95 est inférieure à une valeur de température seuil, notée TWCDOtarget, et tant que la pression en sortie du compresseur 12 est inférieure à la valeur de pression seuil PRCOmaxHG.

20 Quand la température d'eau en sortie du condenseur 9 devient supérieure à la valeur de température seuil TWCDOtarget et/ou la pression en sortie du compresseur 12 devient supérieure à la valeur de pression seuil PRCOmaxHG, l'étape de stabilisation de puissance 64 est déclenchée, selon de préférence l'état suivant des paramètres :

25 - comme déjà indiqué, les vannes restent dans le même état que dans l'étape d'amorçage 62,

- la tension aux bornes de la pompe 17 Upomp est réglée à une valeur UpompHG4, de sorte que le débit d'eau est avantageusement compris entre 300l/h et 750l/h,

30 - la tension aux bornes du pulseur 4 Uhvac est réglée à une valeur

UblowerHG, et

- la vitesse du compresseur 12 Ncpr est réglée à la valeur maximale, Ncprmax. Dans l'étape de stabilisation de puissance 64, la vitesse du compresseur est régulée de façon à ce que la température d'eau TWCDO atteigne sa consigne TWCDOtarget, tout en respectant la limite du seuil de pression sortie compresseur maximum égale à PRCOmaxHG.

5 Courbes expérimentales

Comme visible sur la figure 10, la courbe 10-1 illustre l'évolution au cours du temps de la pression en sortie du compresseur 12.

Comme visible sur la figure 10, la pression du fluide frigorigène en sortie du compresseur 12 augmente progressivement pendant l'étape de pompage 61 puis, î o plus rapidement pendant l'étape d'amorçage 62.

En fin de l'étape d'amorçage 62, la pression diminue avant d'augmenter progressivement à nouveau pendant les étapes de montée en puissance 63 et de stabilisation 64.

La courbe 10-2 illustre l'évolution au cours du temps de la température d'air 15 soufflé dans l'habitacle.

Comme visible sur la figure 10, la température d'air augmente progressivement pendant l'étape de pompage 61 avant de diminuer pendant l'étape d'amorçage 62, du fait de l'arrêt du pulseur 4.

Ensuite, la température augmente progressivement à nouveau pendant les 20 étapes de montée en puissance 63 et de stabilisation 64.

La courbe 10-3 illustre l'évolution au cours du temps du débit d'eau dans la pompe.

Comme visible sur la figure 10, le débit d'eau augmente progressivement pendant l'étape de pompage 61 avant de diminuer pendant l'étape d'amorçage 62 25 jusqu'à devenir nul, du fait de l'arrêt de la pompe.

Ensuite, le débit d'eau augmente progressivement à nouveau pendant les étapes de montée en puissance 63 et de stabilisation 64.

Les courbes 10-1 à 10-3 sont obtenues avec les paramètres expérimentaux suivants :

30 - dans l'étape de pompage 61 , la vitesse du compresseur 12 est comprise entre 5000 rpm et 7000 rpm, le débit de pompe 17 est de l'ordre de 130 l/h et le débit d'air dans l'habitacle est réglé au minimum ;

- dans l'étape d'amorçage 62, la vitesse du compresseur est de l'ordre de 8500 rpm et le débit d'air dans l'habitacle est réglé au minimum ;

- dans l'étape de montée en puissance 63, la vitesse du compresseur 12 est de l'ordre de 8500 rpm, le débit de pompe 17 est de l'ordre de 150 l/h jusqu'à ce que la pression en sortie du compresseur soit de l'ordre de 20

5 bar et le débit d'air dans l'habitacle est réglé au maximum ; et

- dans l'étape de stabilisation 64, la vitesse du compresseur 12 est de l'ordre de 8500 rpm, le débit de pompe 17 est de l'ordre de 600 l/h pour maintenir la pression en sortie du compresseur à 20 bar et le débit d'air dans l'habitacle est réglé au maximum.

î o Comme visible sur la figure 10, au bout de 17min, une puissance de 4650 W est obtenue.

Comme il ressort également de la figure 10, l'étape de pompage dure 3 minutes, l'étape d'amorçage dure 2 minutes et l'étape de montée en puissance dure 10 minutes.

15 Procédé de pré-conditionnement thermique

Avantageusement, l'invention a également pour objet un procédé de préconditionnement thermique d'un habitacle de véhicule automobile, comprenant le procédé de régulation 60.

Le procédé de pré-conditionnement thermique permet de préparer 20 thermiquement le véhicule avant son utilisation.

Ainsi, le procédé 60 est de préférence mis en œuvre avant qu'un usager n'utilise son véhicule automobile.

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