Brevet FR2480684A1 — publié le 19811023

FR 2480684 A1 19811023 FR 8100004 D 19800102 L'invention s'applique à la régulation thermique des habitacles de véhicule automobile dont le moteur est refroidi par un liquide. On sait que dans ce cas il est classique de chauffer l'habitacle à l'aide d'un petit radiateur disposé à proximité du dit habitacle. Ce radiateur est parcouru par une partie du liquide de refroidissement du bloc moteur. L'habitacle se trouve êt re chauffé par de l'air pulsé à' travers le dit radiateur et provenant soit de la vitesse du véhicule, soit, à l'arrêt par exemple, d'un ventilateur électrique à vitesse souvant variable. Sous les effets conjugués : - Variation de la température du liquide de refoidissement, - Variation de la vitesse du véhicule - non proportion alité du réglage du débit d'air du ventilateur électrique, on obtient un chauffage pratiquement partout ou rien" obligeant les passagers à des retouches de réglage fréquentes et nuisant de toute évidence au confort général qu'on est en droit d'attendre de nos véhicules modernes. A noter qu'en période d'été, une vanne disposée sur le circuit hydraulique du radiateur de chauffage permet d'interrompre ce dernier. Des dispositifs de régulation ont déjà été décrits et sont même installés, vu leur coût, sur des modèles de haut de gamme. Par exemple, des robinets thermostatiques comprenant un bilame et agissant sur le débit d'eau chaude à travers le radiateur de chauffage. Le fait que de tels dispositifs doivent être installés en tant que capteurs en un endroit non optimisé pour la mesure des températures, fait que la régulation est très approximative, ce facteur étant amplifié par la différentielle thermique élevée qu'ils possèdent par principe. Outre un coût faible, l'invention permet très simplement de s'affranchir de ces problèmes en offrant une précision de régulation pouvant atteindre une fraction de degré. En pratique, le dispositif objet de l'invention utilise trois éléments de base, électriquement reliés : - un organe effecteur - un capteur thermique - un boitier de commande Les éléments seront décrits ci-après, mais notonsque de manière non limitative, ils seront avantageusement dissociés physiquement pour être placés en trois endroits différents dans le s buts de minimiser les coûts de montage et d'obtenir les meilleures caractéristiques. Pour la description on se reportera au schéma figuré sur la planche 1/2 donnée à titre indicatif. "1" représente l'organe effecteur précité. Ce dernier est constitué par une électro-vanne disposée sur le circuit hy- draulique du radiateur de chauffage entre ce dernier et le bloc moteur, sur une"durite"par exemple. En l'absence d'excitation électrique, l'électro-vanne, par son clapet fermé, empêche toute circulation du liquide calo-porteur. A l'inverse, dès que sa bobine sera excitée, ce liquide circulera ce qui permettra le chauffage du radiateur d'échange. Cette électro-vanne agit par tout ou rien, c'est à dire : elle est totalement soit ouverte, soit fermée. De manière évidente, on comprendra par la suite qu'elle peut par cette dernière disposition, remplacer purement et simplement la vanne manuelle d'interruption du chauffage. Enfin notons qu'en pratique et de manière non limitative il sera avantageux de la loger dans le compartiment moteur. Elle se trouve être reliée électriquement d'une part au (+) Alimentation, d'autre part au boitier de commande qui sera décrit plus loin. "2"figure le capteur thermique qui pourra économiquement être constitué par une résistance variable en fonction de la température. Le schéma de la planche 1/2 fait intervenir de manière non limitative et étant donné sa position dans les branches du pont de mesure, une résistance économique à coefficient de température négatif : C T N. Cette résistance est électriquement reliée à deux points : (-) de l'alimentation soit généralement la masse du véhicule, point"3", soit liaison du pont de mesure avec ce capteur. Des essais ont montré qu'il est très généralement favorable de disposer cette sonde à l'arrière de l'habitacle en haut du pavillon. Cette disposition, non limitative, est bien entendu, fonction du type de véhicule et est donnée à titre purement indicatif. Enfin, pour soustraire ce capteur à tous remous d'air violents il sera avantageux de le disposer. dans un étui perforé de manière évidente pour l'homme de l'art. Le solde des composants figurant sur le schéma de la planche 1/2 seront contenus dans le boitier de commande décrit ci-après. Notons que ce boitier possède quatre liaisons électriques avec l'extérieur : - une sortie vers l'électro - vanne "1". - une entrée point "3" reliée au capteur thermique"2" - une borne d'alimentation (-) en général masse du véhicule une borne d'alimentation qui pourra avantageusement lui être reliée, à travers la clé de contact du véhicule sans interposition d'autre interrupteur. En effet l'arrêt du chauffage, moteur en marche, sera dans ce cas obtenu simplement par la position du potentiomètre de consigne. Ce boitier de commande sera généralement fixé sur le tableau de bord du véhicule. Il contient le dit potentiomètre de consigne"4"dont le bouton de réglage sera à portée de l'usager. Ce boitier de commande comporte quatre sous-ensembles principaux : - le bloc électronique principal - l'étage de protection - l'étage de puissance - la détection/consigne Le bloc électronique utilise le principe connu du régula- teur à effet proportionnel agissant par tout ou rien. Il est constitué essentiellement par une alimentation stabilisée "5", un comparateur"6"qui compare les tensions de consigne données par le potentiomètre"4"à celles émises par le capteur"2"sous l'effet des températures de l'habitacle à réguler. Ce comparateur est contrôlé par un générateur de rampes triangulaires à partir d'une charge et décharge à courant constant de la capacitance"8". Cette capacitance est dimensionnée de manière à obtenir une période de durée compatible avec la qualité de la régulation et l'endurance en nombre de manoeuvres de l'électro - vanne "1". A noter que l'utilisation d'un générateur de rampes triangulaires n'est pas limitative, on peut aussi utiliser un générateur du type : dents de scie. Sans entrer dans la constitution détaillée du bloc électronique qui peut être réalisé de multiples manières connues, nous donnerons surla planche 2/2 quelques diagrammes de fonctionnement, tous établis en fonction du temps. la figure "1" y représente une chute linéaire, arbitraire, de température. La figure "2" montre'la variation corrélative de tension VI observée aux bornes de la résistance sensible"2". Ici donc une CTN par exemple. Sur la figure"3"on a porté J en trait pleins forts : la somme VI + tension de rampe. En pointillé la tension résultant du point. de consigne. La sortie du comparateur ne sera validée que durant les instants ou la somme des tensions VI + tension de rampe dépasse la tension de consigne. Il en résulte, figure "4" que l'électro- vanne ne sera alimentée, à l'intérieur de chaque période, que durant le temps porté en"hachuré"mais par tout ou rien, c'est à dire à pleine tension. En définitive, on obtient un effet proportionnel puisque ce temps d'alimentation est d'autant plus court qu'on se rapproche de la température de consigne, ou plus long qu'on s'en éloigne. Le comparateur"6"ne peut commander l'électro-vanne, via le transistor de puissance"10", qu'après avoir été validé par un détecteur de surtensions"9". Cet étage est rendu nécessaire par le fait que ces circuits peuvent être soumis à des tensions de durées importantes et environ doubles de la tension d'alimentation normale ce qui obligerait à surdimensionner et le transistor de sortie "10" et l'électro- vanne "1". Ce circuit"9"est un comparateur de courant qui compare un courant interne obtenu à partir de l'alimenta tion"5"avec celui délivré par une diode de Zoner"11" à travers une résistance"12", dès que la tension d'alimentation normale est dépassée. Ce circuit "9" n'autorise l'excitation de la base du transistor "10" que si le courant interne est supérieur à celui délivré par les composants "11" et "12". Rappelons que le bloc électronique ci-dessus décrit peut de manière non limitative, être réalisé à partir de composants discrets ou intégrés. En nous référant aux composants "11" et "12" nous avons traité partiellement la partie nommée"étage de protection". Les circuits électriques de bord d'une automobile sont particulièrement parasités en impulsions positives et négatives pouvant dépasser la centaine de volts. Il a donc été nécessaire de prévoir deux autres ensembles de protection protégeant les composants en ondes positives et négatives. Il s'agit premièrement de la diode de Zener"13"associée à la résistance"14". Cette dernière pouvant être du type à coefficient de température positif ou normal. Secondement, le transistor "10" est protégé par la diode de Zener"15", d'une part en inverse : surtensions du réseau et celles générées par la self de l'électro-vanne"l"puis en direct : (V C E du Transistor"10") L'étage de puissance vient donc d'être décrit. 11 est essentiellement constitué par le transistor"10"protégé par la diode de Zener"15". On remarquera que par principe, ce transistor "10" ne travaille qu'en commutation d'où échauffe- ment réduit ce qui autorisera généralement son montage dans le boitier de commande. L'étage de détection (consigne) relié comme déjà vu au capteur"2"est essentiellement constitué par une résistance "16"et le potentiomètre de consigne "4" déjà cité. A ce potentiomètre sont reliées classiquement deux résistan- ces"talons""17"et"18". L'ensemble étant cablé avec le capteur "2"en configuration"Pont de Wheatstone"de manière évidente pour l'homme de l'art. On notera que le faible coût entrainé parle dispositif objet de l'invention autorise son montage même sur des véhicules de bas de gamme. REVENDICATIONS 1 Dispositif électronique de régulation de la température d'un habitacle de véhicule automobile dont le moteur est refroidi par un liquide calo-porteur caractérisé par l'association d'un régulateur électronique"tout ou rien" à effet proportionnel avec une électro - vanne simple "tout ou rien". 2 Dispositif selon revendication"1"caractérisé par l'adoption d'une électro-vanne fermée en l'absence d'excitation ce qui autorise dès lors la suppression de la vanne manuelle d'interruption classique. 3 Dispositif selon revendications"1"et"2"caractérisé en ce que l'organe capteur de technologie électronique, donc miniaturisé, peut aisément être disposé séparément ou non du boitier de commande monté sur le tableau de bord de manière à obtenir les meilleures caractéristiques au plus faible coût. 4 Dispositif selon revendication "1" caractérisé par l'adoption d'un détecteur de surtensions ce qui évite le surdimensionnement de l'étage de sortie électronique et de l'électro-vanne.