Une approche Monte Carlo pour l’analyse de sensibilité d’un système de pompe à chaleur automobile

Objectif de l’étude : Déduire l’incertitude des paramètres d’entrée et de sortie d’un système de pompe à chaleur automobile comportant plusieurs échangeurs thermiques contrôlés indépendamment. Contexte : Les systèmes de pompe à chaleur automobile constituent une tendance croissante sur le marché des véhicules électriques (VE) en raison de l’amélioration de l’efficacité énergétique, ce qui se traduit par un gain d’autonomie des VE. Dans les VE, les pompes à chaleur sont généralement interconnectées entre deux charges thermiques principales : la batterie et l’habitacle, tout en interagissant avec l’environnement ambiant. Par conséquent, ces systèmes doivent fonctionner en plusieurs modes et peuvent avoir plusieurs échangeurs en rejet ou en absorption de chaleur actifs tout au long de la période de conduite afin de répondre aux demandes thermiques variables du véhicule. Cela entraîne la présence de plusieurs boucles de régulation agissant simultanément sur différents composants du système de pompe à chaleur. Cette complexité augmente la difficulté à déterminer l’influence de chaque paramètre de dimensionnement et d’exploitation sur les performances globales du système. Méthodologie : Afin de comprendre l’influence de chaque paramètre d’entrée sur les paramètres de sortie d’un modèle thermique 1D d’un système de pompe à chaleur automobile, un modèle existant développé sur une plateforme de simulation telle qu’AMESIM sera utilisé comme modèle de test. Ce modèle sera vérifié pour sa corrélation avec les données expérimentales. Pour l’analyse de sensibilité, des paramètres tels que la masse du fluide frigorigène, la perte de charge entre les lignes haute et basse pression, le volume du système et d’autres paramètres de dimensionnement seront introduits avec des variations aléatoires intentionnelles et analysés pour leur influence sur les réponses stationnaires et transitoires des paramètres de performance du système. Les principaux paramètres de performance surveillés incluent le coefficient de performance (COP) et la puissance totale du système sous diverses conditions de charge en utilisant le fluide frigorigène R1234yf. Résultats : Les résultats potentiels permettront d’identifier l’étendue des incertitudes sur les paramètres de sortie du modèle de pompe à chaleur induites par les incertitudes contrôlées introduites sur les paramètres de dimensionnement et d’exploitation choisis. Une comparaison des sensibilités du système avec et sans boucles de régulation PID sera également effectuée afin d’analyser la différence de comportement du modèle. La compréhension de ces sensibilités contribue à optimiser les stratégies de dimensionnement et de contrôle pour garantir des performances robustes de la pompe à chaleur dans tous les modes de fonctionnement d’un VE.

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