Optimización de la capacidad de calentamiento global de un sistema de climatización.

Procedimiento de control de un sistema de climatización que incluye un lazo térmico (1) que funcionasegún un modo de bomba de calor,

el lazo térmico (1) incluye al menos un intercambiador de calor externo (10), unintercambiador de calor interno (11) o un radiador intercambiador agua-aire (15), un compresor (12), un dispositivode expansión (9) y un evaporador (13), el lazo térmico (1) suministra una capacidad de calentamiento del lazotérmico (HC1), incluyendo el sistema de climatización un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario(2,16) suministrando una capacidad de calentamiento del dispositivo eléctrico (HC2,HC16) y un dispositivo de control(3) en el que está implementado el procedimiento, incluyendo el procedimiento las siguientes etapas:

-recepción de una temperatura de consigna,

-determinación (E0) de la velocidad del aire (VA) a nivel del intercambiador de calor externo (10),

-determinación (E0) de la temperatura de un flujo de aire en el interior del sistema de climatización (Tfa),

-determinación (E0) del flujo de aire (DmA) en el intercambiador de calor, interno (11) o del radiadorintercambiador agua-aire (15)

-cálculo (E0) de una capacidad global de calentamiento (HCglo) a partir de la consigna de temperatura, dela temperatura del flujo de aire (Tfa) y del caudal de aire en el intercambiador de calor interno (11)

-determinación de una capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1)

-comparación de la capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1) con la capacidad global decalentamiento (HCglo)

-regulación (E11,E12,E13,E14) de la capacidad de calentamiento (HC2, HC16) del dispositivo eléctricocomplementario (2, 16), en caso contrario, como complemento de la capacidad de calentamiento del lazotérmico (HC1) si la capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1) es inferior a la capacidad globalde calentamiento (HCglo).

Optimización de la capacidad de calentamiento global de un sistema de climatización

El invento se refiere al dominio general de los procedimientos de control de sistemas de climatización para vehículo automóvil. Más concretamente, el invento se refiere a un procedimiento de control para un sistema de climatización que incluye un lazo térmico que funciona según un modo llamado “bomba de calor” que incluye al menos un intercambiador de calor externo, un intercambiador de calor interno o un radiador intercambiador aire-agua, un compresor y un evaporador, el lazo térmico suministra una capacidad de calefacción llamada del lazo térmico, y, como complemento, el sistema de climatización incluye un dispositivo de calentamiento eléctrico que suministra una capacidad de calentamiento complementaria denominada del dispositivo eléctrico. Los sistemas de climatización concernidos por el invento incluyen además un dispositivo de control en el que está implementado el procedimiento según el invento.

En dichos sistemas de climatización, generalmente implementados en vehículos híbridos o eléctricos, la capacidad de calentamiento total puede estar suministrada por un lazo térmico que funciona como bomba de calor completada por uno o unos dispositivos eléctricos complementarios de calentamiento. Se conoce dicho sistema por ejemplo en la patente US5501267.

El invento se refiere más específicamente a las estrategias que permiten determinar el porcentaje de utilización de o de los dispositivos eléctricos complementarios y del lazo térmico que funciona con el principio de bomba de calor con el fin de obtener un coeficiente de rendimiento óptimo para el sistema de climatización.

Se conoce que los dispositivos eléctricos de calentamiento disponen de un coeficiente de rendimiento igual a 1 mientras que los lazos térmicos que funcionan según el principio de bomba de calor disponen de un coeficiente de rendimiento generalmente muy superior a 1 pero decreciente fuertemente desde el momento en el que la temperatura del medio exterior de donde el calor es bombeado disminuye.

En los sistemas de climatización objetivo del invento, el dispositivo eléctrico de calentamiento está destinado a servir de soporte al lazo térmico funcionando con el principio de bomba de calor, en particular cuando el coeficiente de rendimiento del lazo térmico cae debido a temperaturas exteriores demasiado bajas.

Objeto y resumen del invento

El presente invento tiene por tanto como objetivo principal permitir optimizar la utilización de un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario en un sistema de climatización proponiendo que el procedimiento de control según el invento incluya las siguientes etapas:

- recepción de una temperatura de consigna,

- determinación de la velocidad del aire a nivel del intercambiador de calor externo,

- determinación de la temperatura de un flujo de aire en el interior del sistema de climatización,

- determinación del flujo de aire en el intercambiador de calor, interno o del radiador intercambiador aguaaire,

- calculo de una capacidad global de calentamiento a partir de la consigna de temperatura, de la temperatura del flujo de aire y del caudal de aire en el intercambiador de calor interno,

- determinación de una capacidad de calentamiento del lazo térmico,

- comparación de la capacidad de calentamiento del lazo térmico con la capacidad global de calentamiento,

- ajuste de la capacidad de calentamiento del dispositivo eléctrico complementario, en caso contrario, como complemento de la capacidad de calentamiento del lazo térmico si la capacidad de calentamiento del lazo térmico es inferior a la capacidad global de calentamiento.

El invento permite por tanto determinar el valor de la capacidad de calentamiento del lazo térmico permitiendo obtener el coeficiente de rendimiento óptimo y esto, en función de la capacidad de calentamiento global solicitada al sistema de climatización.

Ventajosamente, el procedimiento incluye una etapa en la que se efectúa un techo de la capacidad de calentamiento del lazo térmico a la capacidad de calentamiento del lazo térmico anulando la derivada respecto a esta capacidad de calentamiento del lazo térmico del coeficiente global de rendimiento en el caso donde esta derivada se anule para una capacidad de calentamiento del lazo térmico inferior a la capacidad global calculada.

Según un modo de realización ventajoso del invento, el procedimiento incluye una etapa previa de estimación de los coeficientes a y b de una aproximación lineal del coeficiente de rendimiento del lazo térmico en función de la capacidad de calentamiento del lazo térmico, siendo estos coeficientes estimados, cada uno, en función de los componentes del lazo térmico, para al menos una pluralidad de velocidades de aire en el intercambio de calor externo, una pluralidad de temperaturas del flujo de aire y una pluralidad de caudales de masa de aire en el intercambiador de calor interno, incluyendo el procedimiento entonces, después de las etapas de medida, una etapa de determinación, de entre los coeficientes estimados, de coeficientes de la aproximación del coeficiente de rendimiento del lazo térmico correspondientes, estando entonces acotada por arriba la capacidad de calentamiento del sistema térmico a un valor (b1/2- b) /a.

Dicha realización es particularmente simple de realizar a partir del momento donde es posible almacenar los coeficientes a y b para la pluralidad de parámetros susceptibles de variar durante el funcionamiento del lazo térmico.

Según una característica particular del invento, el sistema de climatización incluye un lazo térmico aire-agua y al disponer de un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario del agua, los coeficientes a y b están igualmente estimados en función de la capacidad de calentamiento global requerida.

Esta característica tiene en cuenta unas particularidades de funcionamiento de un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario de agua.

En las aplicaciones, el invento es susceptible de hacer referencia a sistemas de climatización elegidos de entre los sistemas de climatización que incluyen un lazo térmico aire-aire y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del aire, incluyendo los sistemas de climatización un lazo térmico aire-agua y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del aire, incluyendo los sistemas de climatización un lazo térmico aire-agua y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del agua con o sin dispositivo eléctrico de calentamiento del aire.

Todos estos tipos de aparatos de bomba de calor pueden estar concernidos por el invento en la medida donde es posible recurrir a un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario que tenga un coeficiente de rendimiento igual a 1 como complemento de funcionamiento del sistema térmico.

Según una implementación preferida, las diferentes etapas del procedimiento según el invento están determinadas por unas instrucciones de programa de ordenador.

Como consecuencia, el invento tiene como objetivo también un programa de ordenador sobre un soporte de informaciones, siendo este programa susceptible de ser realizado en un ordenador, incluyendo este programa instrucciones adaptadas para la ejecución de las etapas del procedimiento según el invento.

Este programa puede utilizar cualquier lenguaje de programación, y estar realizado en código fuente, código objeto,

o por código intermedio entre código fuente y código objeto, igual que en una forma parcialmente compilada, o bajo cualquier forma deseable.

El invento tiene también como objetivo un soporte de informaciones legible por un ordenador, e incluye instrucciones de un programa de ordenador como el mencionado antes.

El soporte de informaciones puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de almacenar el programa. Por ejemplo, el soporte puede incluir un medio de almacenaje, tal como una ROM, por ejemplo un CD-ROM o una ROM de circuito microelectrónico, o también un medio de almacenamiento magnético, por ejemplo un disquete (floppy disc) , un disco duro, una memoria flash, una llave USB etc.

Por otra parte, el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de control de un sistema de climatización que incluye un lazo térmico (1) que funciona según un modo de bomba de calor, el lazo térmico (1) incluye al menos un intercambiador de calor externo (10) , un intercambiador de calor interno (11) o un radiador intercambiador agua-aire (15) , un compresor (12) , un dispositivo de expansión (9) y un evaporador (13) , el lazo térmico (1) suministra una capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) , incluyendo el sistema de climatización un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario (2, 16) suministrando una capacidad de calentamiento del dispositivo eléctrico (HC2, HC16) y un dispositivo de control

(3) en el que está implementado el procedimiento, incluyendo el procedimiento las siguientes etapas:

- recepción de una temperatura de consigna,

- determinación (E0) de la velocidad del aire (VA) a nivel del intercambiador de calor externo (10) ,

- determinación (E0) de la temperatura de un flujo de aire en el interior del sistema de climatización (Tfa) ,

- determinación (E0) del flujo de aire (DmA) en el intercambiador de calor, interno (11) o del radiador intercambiador agua-aire (15)

- cálculo (E0) de una capacidad global de calentamiento (HCglo) a partir de la consigna de temperatura, de la temperatura del flujo de aire (Tfa) y del caudal de aire en el intercambiador de calor interno (11)

- determinación de una capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1)

- comparación de la capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1) con la capacidad global de calentamiento (HCglo)

- regulación (E11, E12, E13, E14) de la capacidad de calentamiento (HC2, HC16) del dispositivo eléctrico complementario (2, 16) , en caso contrario, como complemento de la capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) si la capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1) es inferior a la capacidad global de calentamiento (HCglo) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se efectúa un tope (E3, E4, E5) de la capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) a la capacidad de calentamiento del lazo térmico anulando la derivada respecto de esta capacidad de calentamiento (HC1) del lazo térmico (1) del coeficiente global de rendimiento (COPglo) en el caso donde está derivada se anule para una capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) inferior a la capacidad global calculada (HCglo) ,

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que incluye una etapa previa de estimación de dos coeficientes a y b de una aproximación lineal del coeficiente de rendimiento del lazo térmico (COP1) en función de la capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) , estando estos coeficientes estimados, cada uno, en función de los componentes del lazo térmico, para al menos una pluralidad de velocidades de aire en el intercambiador de calor externo (VA) , una pluralidad de temperaturas del flujo de aire (Tfa) y una pluralidad de caudales de masa de aire en el intercambiador de calor interno (DmA) , incluyendo el procedimiento entonces, después de las etapas de medidas (E0) , una etapa de determinación (E1) , de entre los coeficientes estimados, unos coeficientes de la aproximación al coeficiente de rendimiento del lazo térmico (COP1) correspondientes a los parámetros medidos, estando entonces limitada la capacidad de calentamiento del lazo térmico (HC1) al valor (b1/2-b) /a.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el sistema de climatización incluye un lazo térmico aireagua y dispone de un dispositivo eléctrico de calentamiento complementario del agua (16) , estando igualmente estimados los coeficientes a y b en función de la capacidad de calentamiento global requerida (HCglo) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el sistema de climatización es elegido de entre los sistemas de climatización que incluyen un lazo térmico aire-aire y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del aire (2) , incluyendo los sistemas de climatización un lazo térmico aire-agua y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del aire (2) , incluyendo los sistemas de climatización un lazo térmico aire-agua y dotados de un dispositivo eléctrico de calentamiento del agua (16) con o sin dispositivo eléctrico de calentamiento del aire (2) .

6. Programa de ordenador que incluye unas instrucciones para la ejecución de las etapas del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 cuando dicho programa es ejecutado por un ordenador.

7. Soporte de grabación legible por un ordenador sobre el que se almacena un programa de ordenador que incluye instrucciones para la ejecución del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.