Brevet FR2571160A1 — publié le 19860404

Procédé et dispositif de régulation de la température, en particulier dans l'habitacle d'un véhicule automobile. L'invention concerne un procédé et un dispositif de régula- tion de la température dans un espace déterminé, en particu- lier dans l'habitacle d'un véhicule automobile qui est chauf- fé ou climatisé par amenée d'air à température -réglable. Les moyens connus de régulation de la température dans un tel espace comprennent un moyen de mesure de la température interne de cet espace, un moyen d'affichage et de réglage d'une température de consigne choisie par l'utilisateur, des moyens de commande d'un organede réglage de la température de l'air amené dans ledit espace, et un moyen de mesure de la températurede cet air ou bien de détection de l'état ou de la position de l'organe de réglage. Avec ces moyens connus, la régulation de la température dans ledit espace ou habitacle est réalisée par comparaison de la température interne de l'espace et de la température de consigne, production, à partir de leur différence, d'un signal représentant soit une température d'air amené dans l'espace,soit une positionouun état de l'organe de réglage de cette température, comparaison de cette température à la température réelle de l'air amené dans l'espace ou comparai- son de cette position ou état de l'organe de réglage à la position ou l'état qu'il occupe à l'instant de la mesure et, 71160 à partir de cette comparaison,production d'un signal de commande modifiant la température de l'air amené dans l'espace d'une valeur déterminée ou modifiant la position ou l'état de l'organe de réglage d'une quantité prédéterminée. La présente invention a pour but de réaliser une régulation de température efficace et confortable tout en supprimant le moyen dewmesure de la température de l'air amené dans l'espace ou le moyen de détection de la position ou de l'état de l'organe de réglage de cette température, dont la présence était indispensable dans la technique antérieure. L'invention a également pour objet un procédé de régulation de la température qui puisse être exécuté par un micropro- cesseur disponible actuellement sur le marché à un prix relativement très faible. Elle propose à cet effet un procédé de régulation de la température dans un espace déterminé, en particulier dans l'habitacle d'un véhiculeaautomobile, qui est chauffé ou climatisé par amenée d'air à température réglable, la tempé- rature de cet air étant définie par un moyen de réglage recevant un signal de commande déterminé à partir de la température interne dudit espace ou habitacle et d'une température de consigne devant régner dans cet espace ou habitacle, caractérisé en ce qu'il consiste, dans un intervalle de temps prédéterminé, - à mesurer la température interne dans ledit espace, - à mesurer la différence entre la température de consigne et cette température interne, - à définir, à partir de cette différence et au moyen d'une loi de variation prédéterminée de la température, la varia- tion souhaitable de la température durant ledit intervalle de temps; - à mesurer la variation réelle de la température dans ledit espace depuis l'intervalle de temps précédent, - à mesurer les différences entre ladite variation souhaita- ble et ladite variation réelle de température, - à définir, à partir de cette différence et au moyen d'une loi prédéterminée, le signal de commande du moyen de réglage de la température de-l'air amené dans ledit espace et à appliquer ce signal audit moyen de réglage, - et à répéter'ces opérations lorsque ledit intervalle de temps est écoulé. Le procédé de régulation selon l'invention est donc réalisable sans qu'il soit nécessaire de mesurer la température de l'air amené dans l'habitacle ou de déterminer la position ou l'état du moyen de réglage de cette température. Selon une autre caractéristique de l'invention, on détermine la température interne dans l'espace en mesurant cette tempé- rature plusieurs fois de suite pendant une fraction de l'in- tervalle de temps prédéterminé, et en calculant la valeur moyenne des températures mesurées pendant cette fraction d'intervalle de temps. On obtient ainsi une mesure précise et fiable de la tempéra- ture interne dans ledit espace. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, appli- cable au cas o le moyen de réglage précité est déplaçable dans un sens et dans l'autre entre deux positions limites, on détermine l'arrivée de ce moyen de réglage dans l'une de ses positions limites et on donne une valeur nulle au signal de commande lorsque celui-ci aurait pour effet d'entraîner le moyen de réglage au-delà de cette position limite. Ainsi, lorsque le moyen de réglage comprend un moteur élec- trique auquel est appliqué le signal de commande, on évite d'exciter pendant une période de temps qui peut être relative- ment longue ce moteur électrique lorsque son rotor est bloqué par l'arrivée du moyen de réglage dans une position limite. Avantageusement, le signal de commande précité est un nombre entier, qui peut être positif, négatif ou nul, de signaux électriques impulsionnels, ou bien d'unités de temps repré- sentant la durée d'un signal électrique de tension déterminée. On peut ainsi commander, pas à pas, le déplacement ou le changement'd'état du moyen de réglage de la température de l'air amené dans l'habitacle. Par ailleurs, on peut également déterminer l'arrivée de ce moyen de réglage dans une position limite par comptage et addition des nombres entiers représentant les signaux de commande qui lui sont appliqués et par comparaison du total obtenu à un nombre entier correspondant à la course du moyen de réglage entre ses positions limites. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste également, dans le cas o la valeur de consigne affichée est modifiée par l'utilisateur, à déterminer la différence entre la nouvelle et l'ancienne valeur de cette température de consigne,à déterminer à partir de cette diffé- rence un second signal de commande du moyen de réglage et à l'ajouter au signal de commande précité. On peut ainsi prendre en compte les modifications de la température de consigne affichée par l'utilisateur, pour ralentir ou accélérer la régulation de la température à l'intérieur de l'espace précité. L'invention propose également un dispositif pour l'exécu- tion de ce procédé, qui comprend des moyens de mesure de la température interne et de la température de consigne, des moyens de comparaison de ces températures, et des moyens de détermination d'un signal de commande du moyen de réglage de la température, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'enregistrement de la mesure de la température interne, des moyens de calcul des variations souhaitables et réelles de la température pendant un inter- valle de temps prédéterminé, de calcul de leur différence et de calcul du signal de commande à partir de cette différence, ainsi que des moyens d'initialisation périodique des moyens de calcul et de comparaison. Ce dispositif peut comprendre également des moyens de compta- ge et de totalisation des nombres entiers représentant les signaux de commande successifs et de comparaison de leur total à une valeur prédéterminée. Ces moyens d'enregistrement, de comparaison, de calcul, de comptage et d'initialisation sont avantageusement constitués par un microprocesseur. Ce microprocesseur reçoit en entrée un signal représentant la température de consigne et un signal représentant la température interne à réguler, et produit en sortie un si- gnal de commande de la température de l'air amené dans ledit espace pour modifier sa température interne. Une telle installation est plus simple, plus fiable et moins coûteuse que les installations utilisées dans la technique antérieure. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement, sous forme de blocs,un dispositif de régulation de température selon la technique antérieure; - la figure 2 représente schématiquement, sous forme de blocs, un dispositif de régulation selon l'invention; - la figure 3 est un organigramme des opérations exécutées dans le dispositif de la figure 2. On se réfère d'abord à la figure 1, représentant un disposi- tif de régulation de température selon la technique antérieure. Ce dispositif comprend un comparateur 10 dont une entrée reçoit un signal électrique Tc représentant la température de consigne affichée ou réglée par l'utilisateur sur un moyen tel qu'un potentiomètre 12 et qui reçoit sur une autre entrée un signal Ti produit par un capteur 14 de température et représentant la température interne d'un espace déterminé, par exemple l'habitacle d'un véhicule automobile. Le comparateur produit en sortie un signal représentant la différence Tc Ti qui est appliqué à une entrée d'un circuit intégré 16 dont une autre entrée reçoit un signal Ta produit par un capteur 18 dont la nature sera indiquée plus loin. Le circuit intégré 16 produit en sortie un signal S de commande d'un moyen 20 de réglage de la température de l'air amené dans l'habitacle, ce moyen de réglage pouvant, dans l'exemple représenté, déplacer entre deux positions limites un volet 22 monté à rotation dans une chambre 24 de mélange d'un débit d'air froid et d'un débit d'air chaud de façon à déterminer, par sa position angulaire autour de son axe de rotation, la température du débit d'air qui est finalement amené dans l'habitacle du véhicule. Le moyen de réglage 20 peut être un micro-moteur à courant continu à collecteur, ou bien un micro-moteur à fonctionnement pas à pas, ou bien encore un vérin pneumatique associé à deux électrovannes d'alimentation en dépression et en air à pression atmosphérique, respectivement. Le capteur 18 précité peut être un capteur de température mesurant la température de l'air amené dans l'habitacle, ou un potentiomètre de recopie associé au micro-moteur d'en- traînement du volet 22 en rotation. Comme indiqué plus haut, le circuit 16 détermine, en fonc- tion de la différence Tc - To et du signal Ta (représentant la température de l'air amené dans l'habitacle ou la position réelle du volet 22), un signfal S de commande du moyen de réglage 20, permettant de déplacer le volet 22 d'une quantité angulaire déterminée dans un sens déterminé, pour définir une nouvelle valeur de la température de l'air amené dans l'habitacle. Bien entendu, le moyen de réglage de la température de l'air amené dans l'habitacle peut être autre qu'un volet de réglage du mélange de débits d'air chaud et d'air froid et, par exemple, un robinet de réglage de l'alimentation en fluide caloporteur d'un échangeur de chaleur faisant partie de l'installation de chauffage ou de climatisation du véhicule, un ventilateur à vitesse de rotation réglable, etc. On se réfère maintenant à la figure 2 représentant schémati- quement un dispositif de régulation de température selon l'invention. Pour faciliter la comparaison avec le dispositif de la techni- que antérieure, on areprésenté le dispositif selon l'inven- tion associé au même moyen de réglage de la température de l'air amené dans l'habitacle, c'est-à-direunvolet de réglage 22 monté à rotation dans une chambre 24 de mélange de débits d'air chaud et d'air froid, et commandé en rotation par un moyen 20 tel qu'un micro-moteur ou un vérin pneumatique associé à deux électrovannes. Le dispositif selon l'invention comprend, avantageusement, un microprocesseur 26 dont les entrées reçoivent le signal Tc de température de consigne produit par le potentiomètre 12 et le signal Ti produit par le capteur de température 14 et représentant la température interne de l'habitacle du véhi- cule. Ce microprocesseur 26 produit en sortie un signal Sl de commande du moyen 20 de réglage de la position angulaire du volet 22 dans la chambre 24. L'organigramme de la figure 3 représente schématiquement les étapes du procédé selon -'invention, et leur déroulement séquentiel. La première étape 28 du procédé est une initialisation au début d'un cycle d'opérations se déroulant dans un intervalle de temps prédéterminé. La seconde étape 30 du procédé consiste à mesurer la tempé- rature interne dans l'habitacle et à produire le signal Ti représentant cette température interne. Pour que cette mesure de température interne soit précise et fiable, l'invention prévoit de mesurer à plusieurs reprises la température interne, pendant une fraction de l'intervalle de temps prédéterminé correspondant à la durée totale du cycle,puis de calculer la valeur moyenne de ces mesures et de prendre en compte cette valeur moyenne comme valeur de la température interne. L'étape suivante 32 du procédé consiste à lire en mémoire la valeur de la température de consigne Tc affichée par l'uti- lisateur, ou à relever la valeur de cette température de consigne. Les opérations suivantes du procédé consistent, comme repré- senté schématiquement en 34: - à calculer la différence Tc - Ti, - à déterminer à partir de cette différence et au moyen d'une loi prédéterminée, une variation souhaitable V1 de la température interne dans l'habitacle pendant la durée de l'intervalle de temps prédéterminé correspondant à la durée d'un cycle; - à lire en mémoire la valeur enregistrée de la température interne Tip mesurée au cours du cycle immédiatement précédent et à calculer la différence V2 = Ti - Tip représentant la variation réelle de la température interne depuis l'interval- le de temps précédent, - à calculer la différence Vl - V2 de la variation souhaita- blée et de la variation réelle de la température interne pen- dant la durée dudit intervalle de temps prédéterminé, - à calculer à partir de cette différence et au moyen d'une loi prédéterminée, le signal Sl de commande de l'organe de réglage de la température interne, - et à enregistrer en mémoire la valeur de la température interne Ti déterminée au cours de l'étape 30. Ce signal S1 de commande est, de préférence, un nombre entier, qui peut être positif, négatif ou nul, et qui va re- présenter un nombre de signaux impulsionnels de commande d'un micromoteur pas à pas,ou bien un nombre d'unités de temps représentant la durée d'un signal de commande d'un micro-moteur à courant continu à collecteur ou d'une électro- vanne d'alimentation d'un vérin pneumatique en dépression ou en air atmosphérique. Les étapes suivantes du procédé, représentées en 36 et 38, consistent à comparer le signal Sl à une valeur nulle et à vérifier s'il est, par exemple, inférieur à zéro. Si le signal S1 est nul, l'opération suivante du procédé con- siste à attendre la fin du cycle représentée en 40, c'est-à- dire la fin de l'intervalle de temps prédéterminé qui sépare l'étape 28 de début du cycle et l'étape 40 de fin de cycle. Si le signal SI n'est pas nul,on vérifie, comme indiqué en 38, s'il est inférieur à zéro. Si oui, l'étape suivante du procédé, indiquée en 42, consiste à faire tourner le volet 22 autour de son axe de S1 pas dans le sens négatif. Si le nombre S1 est supérieur à zéro, l'opération suivante de procédé, indiquée en 44, consiste à faire tourner le volet 22 autour de son axe de S1 pas dans le sens positif de rota- tion. L'opération suivante consiste à attendre la fin de cycle représentée en 40. Lorsque l'intervalle de temps prédéterminé est écoulé, le cycle est à nouveau initialisé et l'on retrou- ve l'étape 28 de début. Pour fixer les idées,on indiquera à titre d'exemple, que la durée de l'intervalle prédéterminé ou durée d'un cycle est de l'ordre de 20 secondes. La durée de la détermination de la valeur Ti de la température interne peut prendre environ la moitié de ce cycle, soit dix secondes. On peut par exemple effectuer une mesure de la température interne toutes les secondes pendant ces dix secondes, puis calculer la valeur moyenne des dix mesures effectuées pour obtenir la valeur Ti. Les opérations de calcul, d'enregistrement et de comparaison représentées en 34, 36 et 38 sont réalisées très rapidement, leur durée pouvant être considérée comme négligeable. Le restant de l'intervalle de temps prédéterminé, soit les dix dernières secondes, est utilisé pour le déplacement du volet 22 de la quantité angulaire déterminée dans le sens positif ou négagif déterminé. 71160 il Lorsque le signal de commande S1 est un nombre entier, comme indiqué plus haut, le procédé selon l'invention consiste également à compter et totaliser les nombres entiers produits au cours des cycles successifs et à comparer leur total à un nombre déterminé correspondant au nombre de pas angulaires parcourus par le volet 22 d'une de ses positions limites à l'autre. Lorsque le total des nombres comptés et correspon- dant aux signaux de commande successifs est égal à ce nombre prédéterminé, on sait que le-volet est nécessairement dans une de ses positions limites. Dans ce cas, le signal de commande suivant est rendu nul s'il a pour conséquence de déplacer le volet au-delà de cette position limite, et est pris en compte s'il a pour conséquence un déplacement du volet dans l'autre sens, c'est-à-dire vers l'autre position limite. On évite ainsi, dans le cas o le déplacement du volet est réalisé par un micro-moteur électrique que ce moteur soit alimenté lorsque son rotor est bloqué par suite de l'arrivée du volet dans l'une de ses positions limites. L'invention prévoit également d'enregistrer en mémoire la valeur de latempérature de consigne Tc affichée par l'utili- sateuret, au cours de chaque cycle, de comparer la valeur de latempérature de consigne durant ce cycle à la valeur enre- gistrée. Si les deux valeurs sont identiques, le déroulement des opérations représentées en figure 3 n'est pas modifié. Si les valeurs sont différentes, c'est-à-dire lorsque le cycle se déroule immédiatement après l'affichage d'une nou- velle température de consigne par l'utilisateur, la différen- ce entre les deux valeurs de consigne est prise en compte et un second signal de commande est calculé à partir de cette différence, pour être ajouté au signal de commande S1. On. peut ainsi accélérer ou ralentir la régulation de la tem- pérature, selon que la nouvelle valeur de consigne affichée par l'utilisateur est plus éloignée ou plus proche de la valeur de la température interne dans l'habitacle. Les valeurs de Vl et S1 peuvent être calculées à partir de formules mathématiques ou bien être déterminées au moyen de tables de val-urs enregistrées au préalable dans la mémoire du microprocesseur, par exemple de telle sorte que les variations de température dans l'habitacle soient ressen- ties de façon agréable par une personne. Bien entendu, l'invention est applicable à tous les types de moyens de réglage de la température de l'air amené dans un espace déterminé ou un habitacle de véhicule automobile, ainsi qu'aux installations de chauffage ou de climatisation d'un espace par circulation d'un fluide, autre que l'air, à température réglable. Revendications. 1. Procédé de régulation de la température dans un espace déterminé, en particulier dans l'habitacle d'un véhicule automobile, qui est chauffé ou climatisé par amenée d'air à température réglable, la température de cet air étant définie par un moyen de réglage recevant un signal de commande déter- miné à partir de la température interne dudit espace ou habi- table et d'une température de consigne devant régner dans cet espace ou habitacle, caractérisé en ce qu'il consiste, dans un intervalle de temps prédéterminé, - à mesurer la température interne (Ti) dans ledit espace, à mesurer la différence entre la température de consigne (Tc) et la température interne (Ti), - à définir, à partir de cette différence et au'moyen d'une loi de variation préréterminée de la température, la varia- tion souhaitable (Vl) de la température durant ledit inter- valle de temps, - à mesurer la variation réelle (V2) de la température dans ledit espace depuis l'intervalle de temps précédent, par la différence (Ti - Tip), - à mesurer la différence (Vl - V2), - à définir, à partir de cette différence et au moyen d'une loi prédéterminée, le signal (Si) de commande du moyen de réglage de la température de l'air amené dans ledit espace et à appliquer ce signal (Sl) au moyen de réglage; - et à répéter ces opérations lorsque ledit intervalle de temps est écoulé. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 71160 le signal (S1) de commande est un nombre entier, qui peut être positif, négatif ou nul, de signaux électriques impul- sionnels ou d'unités de temps représentant la durée d'un signal-électrique de tension déterminée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce q'on détermine la température interne (Ti) en mesurant la température interne dans ledit espace plusieurs fois de sui- te pendant une fraction de lJintervalle de temps prédétermi- né, et en calculant la valeur moyenne des températures mesu- rées pendant cette fraction d'intervalle de temps. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de réglage (20, 22) étant déplaçable dans un sens et dans l'autre entre deux positions limites, on détermine son arrivée dans l'une des positions limites et on donne une valeur nulle au signal de commande (Sl) lorsque celui-ci aurait pour effet d'entratner le moyen de réglage (20, 22) au-delà de ladite position limite. 5. Procédé selon l'ensemble des revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'on détermine l'arrivée du moyen de réglage (20, 22) dans une position limite par comptage et addition de nombres entiers représentant les signaux de commande (Sl) appliqués successivement à ce moyen de réglage et par comparaison de leur total à un nombre entier correspon- dant à la course du moyen de réglage entre ses positions limites. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans le cas d'une modification de la valeur de consigne (Tc) de la température, on détermine la différence entre la nouvelle et l'ancienne valeur de la température de consigne, on détermine à partir de cette différence un second signal de commande du moyen de réglage et on l'ajoute au signal de commande (Sl) précité. 7. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens de mesure de la température interne et de la température de consigne, des moyens de comparaison de ces températures, et des moyens de détermination d'un signal de commande du moyen de réglage de la température, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'enregistrement de la mesure de la température interne (Ti), des moyens de calcul des variations souhaita- ble (Vi) et réelle (V2) de la température pendant un inter- valle de temps prédétermine, de calcul de leur différence et de calcul du signal de commande (Sl) à partir de cette différence, et des moyens d'initialisation périodique des moyens de calcul et de comparaison. 8. Dispositir selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de comptage et de totali- sation des nombres entiers représentant les signaux de commande (S1) successifs et de comparaison de leur total à un nombre entier prédétermine. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'enregistrement de la valeur de température de consigne (Tc) et de comparaison à la valeur de cette température enregistrée précédemment, et des moyens de calcul d'un second signal de commande en fonction de la différence desdites valeurs enregistrées et d'addition de ce signal de commande au signal de commande (S1) précité. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, carac- térisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement, de compa- raison, de calcul, de comptage, d'addition et d'initialisa- tion sont constitués par un microprocesseur (26).