Air conditioning system

During many years of working with car manufacturers on air conditioning systems, we have put in place an expert cluster dedicated to modeling and control for air conditioning systems in vehicles. We have contributed to all development phases of air conditioning and thermal comfort in vehicles produced my French car maker, PSA and Renault.

We perfectly master all life cycle phases for these systems: studies prior to development, design, tuning, validation and control testing. We use models and simulators to successfully manage all these types of projects.

Our offer

We propose models based on our PhiSimAirConditioning library, as well as expert support and training to accompany our customers in the development of air conditioning control systems.

Our models include not only the physical components but also the complete control system in a modular way in order to adapt it to different air conditioning architectures.

PhiSimAirConditioning library

We have developed the PhiSimAirConditioning library in the PhiSim environment (our in-house simulation tool). Thanks to it we are in the position to implement projects related to:

  • Air conditioning design
  • Consolidation, tuning and validation of control systems for air-conditioning

Available models in the library are compatible with real time constraints; therefore controls are quickly ready for code generation while the physical model is apt for HIL validation.

PhiSimAirConditioning is based on our PhiSim thermo-fluid library (moist air, refrigerant …) and is able to replicate main air conditioning aspects : temperature, humidity, flow and air quality.

Library includes the following system elements:

  • Cold loop: compressor, exchanger, evaporator, condenser (monophasic et biphasic), expansion devices (valves), receiver dryer.
  • Hot loop : pump, exchanger and additional equipment, PTC, Heater, etc)
  • Heat pump including compressor, exchanger and electric
  • Cabin: modeling and thermal exchanges to assess comfort inside the cabin space
  • Generic and modular control system to adapt to different air conditioning architectures

 

Applications

Typical applications developed for our customers are:

Modeling and Simulation

We have developed a methodology and tools for the quick design of air conditioning control systems in order to meet thermal comfort requirements:

  • Systemic modeling to define and trace the requirements in line with the architecture and the tests
  • • Modeling and simulation of the air conditioning system with the objective of designing and validating the control system. Simulation model is built with the PhiSimAirConditioning library and must be compatible with HIL validation constraints
  • Results analysis and diagrams drawing (Mollier cycle)

Control system

Our experience in the automotive sector extends to generation and validation of the control embedded code. We use solutions for automatic generation from MathWorks and dSPACE to generate code from a control system model made on Simulink. These solutions provide the best performances in terms of execution time and memory space.

C code generated is validated afterwards by interfacing it with the physical model. We use code generation libraries form Mathworks to ensure that we obtain the coverage rate needed.

Calibration and validation

We have participated to the tuning of the control laws and to the thermal comfort validation during les souffleries et lors d’essais en roulage en climat chaud ou froid.

Thanks to our modeling deep knowledge, we are able to save time in the critical phases by pre-tuning and validation through simulation.

 NEW: Diphasic Library of Super-Eléments in Simscape

Sherpa Engineering has developed a diphasic Library of Super-Elements in simscape and a first application : refrigerant loop with two evaporators: ProductRefLoopBrochure

 

Système de Climatisation

Dès sa création, Sherpa Engineering a mis en place un pôle de modélisation et de commande des systèmes de climatisation automobile. Pour le compte des constructeurs automobiles français, nous avons contribué à toutes les phases de la climatisation et du confort thermique.

Nous maîtrisons parfaitement toutes les phases du cycle de vie d’un système de climatisation : les études avant projet, la conception, la calibration, la validation ainsi que la synthèse et validation du pilotage avec le support de modèles et de simulateurs.

Notre Offre

Nous proposons des modèles, basés sur la bibliothèque PhiSimAirConditioning, ainsi que du service, de l’expertise et de la formation pour vous accompagner dans le développement du pilotage du système de climatisation.

Nos modèles ne se limitent pas aux composants physiques mais comprennent aussi un système de contrôle-commande complet et modulaire pouvant s’adapter à différentes architectures du système de climatisation.

La bibliothèque de modèles PhiSimAirConditioning

Sherpa Engineering a développé, dans l’environnement de modélisation PhiSim, la bibliothèque PhiSimAirConditioning pour :

  • la conception du système de climatisation
  • la synthèse, la pré-calibration et la validation en simulation du système de contrôle-commande

Les modèles disponibles sont compatibles avec les contraintes du temps réel : le contrôle-commande est ainsi rapidement adaptable pour la génération de code et le modèle physique est utilisable pour la validation HIL.

PhiSimAirConditioning utilise la bibliothèque thermo-fluide de PhiSim (air humide, réfrigérant, …) et permet de reproduire les phénomènes principaux du conditionnement d’air : température et humidité, débit et qualité d’air.

La bibliothèque contient des modèles standards des principaux éléments du système de climatisation :

  • Boucle froide : compresseur, détendeur, échangeur (monophasique et diphasique)
  • Boucle chaude : pompe, échangeur et équipements additionnels (résistances électriques, chaudières, …)
  • Pompe à chaleur comprenant un compresseur, un échangeur et des électrovannes
  • Cabine : modélisation des échanges thermiques dans la cabine pour l’estimation du confort dans plusieurs zones
  • Contrôle-commande générique et modulaire pouvant s’adapter à différentes architectures du système de climatisation

 

Applications

Des exemples d’applications développées pour nos clients :

Modélisation et Simulation

Nous avons développé une méthodologie outillée permettant de concevoir rapidement le système de contrôle-commande à partir des besoins de confort thermique :

  • Modélisation systémique permettant de définir et de tracer les exigences en lien avec l’architecture du système et les tests de vérification.
  • Modélisation et simulation du système de climatisation piloté pour la conception et la validation du contrôle-commande. Le modèle de simulation, basé sur PhiSimAirConditioning, est compatible avec les contraintes de validation HIL.
  • Analyse des résultats et tracé de diagrammes métier (cycle de Mollier, …).

Applicatif de contrôle-commande

Notre expérience acquise auprès des constructeurs et des équipementiers automobile nous permet de prendre en charge la génération du code embarqué et sa validation.

Pour la génération du code à partir d’un modèle de contrôle-commande réalisé sous Simulink, nous utilisons les solutions de génération automatique de MathWorks et de dSPACE en assurant les performances en termes de temps d’exécution et de place mémoire.

Le code C généré est ensuite validé en le bouclant avec le modèle multi-physique. Nous utilisons les librairies de génération de tests de MathWorks pour assurer les taux de couverture recherchés.

Calibration et Validation

Nous avons participé avec les constructeurs automobiles à la calibration des lois de contrôle-commande et à la validation du confort thermique dans les souffleries et lors d’essais en roulage en climat chaud ou froid.

La maîtrise de la modélisation nous permet de gagner un temps précieux lors de ses étapes en effectuant une pré-calibration et une validation en simulation.

Nouveau: Bibliothèque diphasique de Super-Eléments sous Simscape

Sherpa Engineering a développé une bibliothèque diphasique de super-éléments sous Simscape  et une première application: boucle de réfrigérant avec deux évaporateurs : ProductRefLoopBrochure