Brevet FR2608524A1 — publié le 19880624

Dispositif de régulation proportionnelle numériaue pour le chauffage et/ou la climatisation d'une automobile. L'invention se place dans le domaine des installations de chauffage et/ou climatisation pour automobiles. Plus précisément, on s'intéresse ici aux appareils de chauffage par air pulsé, qui font intervenir d'une part un premier flux d'air, qui est soit direct, soit astreint à traverser un évaporateur pour la climatisation, si le véhicule en est équipé, et d'autre part un second flux d'air traversant un échangeur de chauffage, alimenté lui-même par le liquide de refroidissement du moteur du véhicule. I1 a déjà été proposé que l'actionneur de régulation soit un moteur agissant sur la position d'au moins un organe de mixage, incorporé à une conduite de soufflage de l'air de chauffage/climatisation. La régulation consiste alors à effectuer des comparaisons pour commander la rotation du moteur, dans un sens ou dans l'autre, lorsqu'un écart de température mesuré s'éloigne d'une manière prédéterminée d'une valeur de référence, respectivement par valeurs supérieures et inférieures. Comparé à la variante connue dans laquelle l'actionneur de régulation est une vanne d'alimentation en fluide chaud d'un échangeur, ce type de régulation agissant sur le mélange d'air est souvent ressenti par l'usager comme procurant une bien meilleure impression de confort. Mais, la difficulté est d'effectuer dans ce cas une régulation précise et efficace. En effet, la relation entre la position de l'organe de mixage et la température d ' air insufflée dans l'habitacle est subtile. Interviennent notamment les caractéristiques d'écoulement de l'air dans la conduite, au niveau de l'organe de mixage, qui varieront bien sûr avec la position de celui-ci, et aussi le fait que, pour d'autres raisons, il est intéressant que la température ne soit pas constante, dans une section droite de la conduite de soufflage, car on souhaite disposer d'air à des températures un peu différentes suivant que celui-ci est insufflé vers le pare-brise pour dégivrage,vers les visages des passagers ou, au contraire, vers leurs pieds. Sur le plan technique, il est par ailleurs souhaitable que le moteur puisse être aussi simple que possible, par exemple un moteur à courant continu admettant un fonctionnement en rotor bloqué, lorsqu'il vient en butée, ce qui rend d'autant plus délicate la conception du système de régulation. Il est encore utile de rappeler que celui-ci ne doit en aucune manière être sujet à des phénomènes de pompage, qui se traduiraient par des variations oscillatoires de la température de l'air de chauffage/climatisation. La présente invention a pour but d'apporter une solution satisfaisante à ce problème. Elle a également pour but d'apporter une solution qui puisse être mise en oeuvre sur un microprocesseur simple qui, luimême et tous ses accessoires, tienne sans difficulté les contraintes particulières rencontrées à bord d'un véhicule automobile. Le dispositif proposé est du type défini ci-dessus, destiné à commander un moteur agissant sur la position d'au moins un organe de mixage, incorporé à une conduite de soufflage de l'air de chauffage/climatisation, et dans lequel on effectue des comparaisons pour commander la rotation du moteur, dans un sens ou dans l'autre, lorsqu'un écart de température mesuré s'éloigne d'une manière prédéterminée d'une valeur de référence, respectivement par valeurs supérieures et inférieures. On reviendra plus loin sur la manière d'effectuer ces comparaisons selon l'invention. L'une des caractéristiques essentielles de l'invention réside en ce que le dispositif comprend un microprocesseur, actionné selon une périodicité prédéterminée, pour déterminer à chaque fois des valeurs désirées pour le sens de rotation, un nombre de périodes de marche et un nombre de périodes d'arrêt du moteur, tout en entretenant au moins un comptage de nombres de périodes en cours, et pour modifier la commande du moteur lorsque les valeurs désirées ne correspondent pas à l'état réel du moteur, tout en ramenant alors le comptage à une valeur de départ, qui est par exemple 1. Selon un autre aspect de l'invention, lorsque le moteur est à l'arrêt, le comptage est simplement incrémenté si sa valeur est inférieure au nombre de périodes d'arrêt, tandis qu'autrement, le moteur est actionné dans le sens désiré si le nombre de périodes de marche est supérieur à un seuil, par exemple zéro, le comptage étant de toute manière ramené à la valeur de départ. Selon un autre aspect de l'invention, lorsque le moteur est en marche dans le sens opposé au sens désiré, il est arrêté, le comptage étant ramené à la valeur de départ. Selon encore un autre aspect de l'invention, lorsque le mo teur est en marche dans le sens désiré, le comptage est simplement incrémenté si sa valeur est inférieure au nombre de périodes de marche, tandis qu'autrement le moteur est arrêté si le nombre de périodes d'arrêt est supérieur à un seuil (là encore zéro en pratique), le comptage étant de toute manière ramené à la valeur de départ. Enfin, selon encore un autre aspect de l'invention, lorsque le moteur est en marche dans le sens désiré, que le nombre de périodes de marche est atteint, et que le nombre de périodes d'arrêt est inférieur ou égal au seuil, le mouvement du moteur est maintenu, le comptage étant ramené à la valeur de départ. Avantageusement, le microprocesseur effectue l'acquisition des grandeurs d'entrée entre ces périodes de régulation. Le dispositif peut en pratique se compléter d'un ensemble multiplexeur et convertisseur analogique-numérique pour l1ac- quisition des températures mesurées, qui comprennent au moins la température intérieure et la température de l'air de soufflage, avantageusement aussi la température extérieure. Pour sa part, la température de consigne est acquise, sous forme numérique, à travers une interface utilisateur séparée. Bien entendu, d'autres informations pourront être acquises à travers cette interface. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est un dessin schématique d'une installation de chauffage/climatisation permettant la mise en oeuvre de l'invention; et - la figure 3 est un organigramme des opérations qu'effectue le microprocesseur, dans un mode de réalisation de llinven- tion. Sur la figure 1, un microprocesseur MP est relié par différentes liaisons numériques bidirectionnelles d'une part à un ensemble multiplexeur et convertisseur analogique-numérique MC, recevant une température interne TI, une température extérieure TE et une température d'air soufflé TA. Le microprocesseur est également relié à une interface utilisateur IU permettant l'acquisition, sous forme numérique directe, d'une température de consigne TC, par exemple à l'aide d'un clavier. Enfin, le microprocesseur MP commande un moteur M à travers une interface moteur IM, qui peut être constituée par exemple d'un pont à transistors de puissance. Le microprocesseur peut être par exemple le modèle 4 bits COP vendu par la Société National Semiconducteurs, qui comporte intérieurement une mémoire fixe de 1 ou 2 kilos octets, et une mémoire vive de 124 octets. L'ensemble multiplexeurconvertisseur MC peut être par exemple le modèle ADCOt3XX et l'interface utilisateur TU peut être par exemple le dispositif "Driver type S452" du même constructeur. Sur la figure 2, on reconnaît des conduites d'air neuf AN et d'air recyclé AR, connectées en proportion réglable sous l'effet d'un volet VE à une soufflante S. Celle-ci introduit donc l'air dans une chambre de réfrigération CR munie d'un évaporateur EVP. La sortie de la chambre CR peut communiquer avec une chambre de chauffage CC munie d'un échangeur de chaleur ECH dont le fluide chauffant est le liquide de réfrigération du moteur. La sortie commune des chambres CR et CC se situe à l'endroit marqué STA, qui indique aussi la position du détecteur de température d'air soufflé. Après cela, un premier volet répartiteur VR1 permet d'aiguiller l'air soit vers des aérateurs AER, soit vers un second volet répartiteur VR2 qui répartit l'air entre la sortie de dégivrage ADG et la sortie d'aération basse, pour les pieds, notée AEP. Le volet essentiel pour la régulation est naturellement le volet VM, qui peut prendre toute position de réglage entre la situation où il obture complètement le passage par la chambre de chauffage CC, et la position opposée où il force tout l'air issu de la chambre CR à passer à travers l'échangeur ECH, par la chambre CC. Le capteur de température d'air soufflé est le capteur STA de la figure 2, en principe muni d'une thermistance, qui est avantageusement montée comme défini dans la Demande de brevet NO 86 16494 déposée le 26 Novembre 1986 au nom de la Demanderesse, sous le titre "Sonde de température et son utilisation pour la climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile". Le capteur de température interne TI peut être placé au tableau de bord, pour être soumis partiellement à l'influence de la chaleur solaire, de manière connue, et il peut également être placé dans un logement soumis à une dépression vis-à-vis de l'habitacle, également de manière connue. Le capteur de température extérieure TE est par exemple placé à l'entrée d'air de l'appareil, en amont du volet. Il est maintenant fait référence à la figure 3, pour la description du fonctionnement du microprocesseur selon l'invention. Ce microprocesseur exécute toutes les 33 millisecondes une boucle dont les opérations sont illustrées sur la figure 3. Ceci peut être obtenu en prévoyant une interruption de haute priorité forçant le microprocesseur à réaliser cette boucle avec la périodicité choisie. La première étape 30 consiste en le calcul de trois grandeurs: - SRd qui est une grandeur binaire indiquant le sens de rotation désiré pour le moteur, - Kon, qui est un nombre entier représentant le nombre de périodes pendant lequel il est désiré que le moteur soit mis en marche dans le sens SRd; et - Koff, qui est le nombre de périodes pendant lequel il est désiré que le moteur soit maintenu ensuite à l'état d'arrêt. Il convient d'insister ici sur le fait que ces calculs sont effectués au début de chaque boucle, compte tenu des valeurs des paramètres qui existent à ce moment, et quelles n'auront pas de rapport direct avec le comportement réel du moteur. En effet, on pourrait envisager, après ces calculs, d'effectuer entièrement le cycle complet prévu pour le moteur tel qu'il vient d'être calculé, et de n'effectuer qu'après cela une nouvelle évaluation des valeurs désirées, qui serait à son tour mis en oeuvre de manière complète. La présente invention préfère utiliser un procédé beaucoup plus simple, qui fait intervenir à chaque boucle élémentaire un nouveau calcul des valeurs désirées, et permet par là une optimisation du temps de réponse du système. Cela est particulièrement important, compte tenu des difficultés, déjà relevées plus haut, que présente la régulation dans le contexte considéré ici. Après l'étape de calcul 30, une étape 31 détermine si le moteur est à l'arrêt. Ceci est encore une information binaire aisée à obtenir, puisque le microprocesseur a toujours accès à l'état commandé par l'interface moteur IM. Il convient maintenant de préciser qu'à chaque parcours de la boucle, le microprocesseur va mettre à jour un compteur de nombres de périodes de régulation, ou plus exactement de nombres de passages de boucles. La valeur de ce compteur, en début de boucle, est noté KB. Si le moteur est à l'arrêt, un test 32 consiste à déterminer si le nombre KB est supérieur ou égal au nombre Koff calculé à l'étape 30, Si KB est inférieur à Koff, on passe directement à l'étape 39 qui consiste à incrémenter KB. Dans le cas contraire, la période désirée pour l'arrêt du moteur est terminée. L'étape 33 détermine alors s'il existe une période désirée de marche du moteur, c'est-à-dire si Kon est ou non égal à zéro. Si Kon est positif, l'étape 34 actionne le moteur dans le sens défini par SRd, puis l'étape 49 ramène le comptage KB à 1. Si, au contraire, Kon est nul, on passe directement à l'étape 49 pour ramener le comptage KB à 1. On considère maintenant l'autre terme de l'alternative en sortie du test 31, c'est-à-dire le cas où le moteur est en marche. L'étape 40 détermine si le sens de marche du moteur est celui défini par SRd. Si tel n'est pas le cas, on passe directement à l'étape 41 qui consiste à arrêter le moteur, puis à l'étape 49 qui consiste à ramener KB à 1. Si, au contraire, le sens de marche du moteur est celui défi- ni par SRd, on passe à l'étape 43 qui examine si KB est au moins égal à Kon. Si ce n'est pas le cas, cela signifie que l'on désire que le moteur continue à tourner dans le sens SRd, et l'étape 39 incrémente le comptage KB. Dans le cas contraire, il n'est pas souhaité que le moteur continue à tourner dans le sens SRd. L'étape 45 détermine si un certain nombre de périodes d'arrêt est souhaité. Si Koff est nul, on arrête le moteur et l'étape 49 ramène ensuite le comptage KB à 1. Selon une originalité particulière de l'invention, si un temps d'arrêt du moteur n'est pas souhaité au niveau du test 45, on continue à faire tourner le moteur dans le sens défini par SRd, et l'étape 49 ramène le comptage KB à 1. I1 est maintenant rappelé que cette boucle est parcourue toutes les 33 millisecondes, avec chaque fois un nouveau calcul des valeurs SRd, Kon et Koff. L'expérience a montré que le procédé défini par les étapes décrites ci-dessus est particulièrement efficace pour la régulation de température à bord d'une automobile, tout en ayant recours à des moyens techniques simples et éprouvés. Les calculs de l'étape 30 peuvent s'effectuer à partir d'une grandeur d'écart de température, dont le signe. définit une information de sens, tandis que les nombres entiers Kon et Koff définissent la loi de réponse désirée en fonction de l'amplitude de l'écart de température. L'homme de l'art comprendra que ceci permet de construire toute relation désirée, linéaire ou non, à partir de l'écart de température, celui-ci dépendant à son tour d'une combinai son linéaire de trois températures mesurées et de la température de consigne, avec intervention éventuelle d'une composante différentielle sur la température d'air soufflé, notamment, si on le souhaite. Par exemple, l'écart de température d'air soufflé Eas est défini par la relation suivante Eas = ecas - eas - 1,5 Bas avec ecas = Sec - 2,7eint - 1,258suc - 23 dans lesquelles Eas = erreur sur température air soufflé. cas = température air soufflé calculée. 8as = température air soufflé mesurée. e'as = dérivée température air soufflé/temps. ec 5 température de consigne. eint = température intérieure mesurée. 6sc = température extérieure mesurée. On donne en principe un poids supérieur à la température d'air intérieur, un poids moindre à la température extérieu- re, et un poids intermédiaire pour la température d'air soufflé, une intervention de celle-ci en mode différentiel permettant de compenser ces éventuelles variations rapides. Une variante de l'invention consiste à prendre en compte la tendance évolutive de la température d'air soufflé, par exemple comme décrit dans la Demande de brevet No 84 15131 de la Demanderesse, publiée sous le NO 2 571 160. Les calculs peuvent être effectués non seulement à partir d'opérateurs de calculs incorporés au microprocesseur, mais aussi par des tables ou lois de correspondance inscrites en mémoire morte dans celui-ci, éventuellement par une combinaison des deux modes de calcul. Revendications. 1. Dispositif électronique de régulation de chauffage et/ou de climatisation pour automobile, destiné à commander un moteur (M) agissant sur la position d'au moins un organe de mixage (VM), incorporé à une conduite de soufflage de l'air de chauffage/climatisation, et dans lequel on effectue des comparaisons pour commander la rotation du moteur, dans un sens ou dans l'autre, lorsqu'un écart de température mesuré s'éloigne d'une manière prédéterminée d'une valeur de référence, respectivement par valeurs supérieures et inférieures, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur (MP), actionné selon une périodicité prédéterminée pour déterminer à chaque fois des valeurs désirées pour le sens de rotation (SRd), un nombre de périodes de marche (Kon) et un nombre de périodes d'arrêt (Koff) du moteur, tout en entretenant au moins un comptage de nombre de périodes en cours (KB), et pour modifier la commande du moteur (M) lorsque les valeurs désirées (SRd, Kon, Koff) ne correspondent pas à l'état réel du moteur, tout en ramenant le comptage à une valeur de départ. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque le moteur est à l'arrêt, le comptage est simplement incrémenté si sa valeur (KB) est inférieure au nombre de périodes d'arrêt (off) tandis qu'autrement le moteur est actionné dans le sens désiré si le nombre de périodes de marche (Kon) est supérieur à un seuil, le comptage étant de toute manière ramené à la valeur de départ. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, lorsque le moteur est en marche dans le sens opposé au sens désiré (SRd), il est arrêté, le comptage étant ramené à la valeur de départ. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, lorsque le moteur est en marche dans le sens désiré, le comptage (KB) est simplement incrémenté si sa valeur est inférieure au nombre (Kon) de périodes de marche, tandis qu'autrement, le moteur est arrêté si le nombre de périodes d'arrêt (Koff) est supérieur à un seuil, le comptage étant de toute manière ramené à la valeur de départ. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, lorsque le moteur est en marche dans le sens désiré, que le nombre de périodes de marche (Kon) est atteint, et que le nombre de périodes d'arrêt (Koff) est inférieur ou égal au seuil, le mouvement du moteur est maintenu, le comptage étant ramené à la valeur de départ. 6. Dispositif selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur de départ du comptage est un, et que le seuil est zéro. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le microprocesseur effectue l'acquisition des grandeurs d'entrée entre ses périodes de régulation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble multiplexeur et convertisseur analogique-numérique pour l'acquisition des températures mesurées, qui comprennent au moins la température intérieure (TI) et la température de l'air de soufflage (TA). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les températures mesurées comprennent aussi la température extérieure (TE). 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la température de consigne (TC) est acquise, sous forme numérique, à travers une interface utilisateur séparée.