Brevet FR2737444A1 — publié le 19970207

Installation de chauffage et/ou climatisation, notamment d'habitacle de véhicule automobile L'invention concerne une installation de chauffage et/ou climatisation, notamment d'habitacle de véhicule automobile, et plus particulièrement une régulation automatique de cette installation. !0 Dans certaines installations connues, la régulation de la température et du débit d'air est réalisée à l'aide d'un capteur et de moyens de saisie implantés dans l'habitacle qui adressent, à des moyens de gestion, respectivement des mesures de température interne, et une température et un débit d'air de consigne saisis par un passager. Ces instal- lations nécessitent également un capteur propre à mesurer la température à l'extérieur de l'habitacle (dite température extérieure). Connaissant les températures interne et extérieure, et la température et le débit d'air consignés, les moyens de gestion sont à même de piloter le positionnement d'un volet de mélange d'air qui permet de gérer le mélange d'air froid et d'air chaud, et la commande d'alimentation en tension du pulseur qui permet de gérer le débit d'air à traiter. L'utilisation de deux capteurs de température rend complexe le réseau électrique de l'installation, et en augmente le coût. Par ailleurs, le capteur installé à l'extérieur de l'habita- cle (dans un lieu au moins partiellement protégé) ne peut fournir qu'une mesure représentative de la température du lieu o il est implanté, ou de son environnement le plus proche. En conséquence, un tel capteur n'est que très partiellement représentatif de la température de l'air qui environne l'habitacle. En conséquence, un but de l'invention est de procurer une installation de chauffage et/ou climatisation, notamment d'habitacle de véhicule automobile, qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients des installations de la techni- que antérieure. L'invention propose à cet effet une installation de chauf- fage et/ou climatisation du type défini en introduction dans laquelle, les moyens de gestion comprennent des moyens aptes à estimer une température à l'extérieur de l'habitacle et une première mémoire apte à stocker une table de correspon- dance (température interne mesurée, température et débit d'air consignés, et température extérieure estimée/couple de réglages du volet et du pulseur), et sont aptes à déterminer un couple de réglages du volet et du pulseur, nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle, en fonction de la température interne mesurée, de la température extérieure estimée, de la température et du débit d'air consignés, et de la table de correspondance. Grâce à une meilleure gestion de certains paramètres de régulation, une telle installation ne nécessite plus de capteur de température extérieure, ce qui simplifie notable- ment son réseau électrique et diminue son coût de fabrica- tion. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de gestion comprennent une seconde mémoire apte à stocker un couple de données de réglages en cours du pulseur et du volet, correspondant à une première température à l'exté- rieur de l'habitacle. On entend par réglages en cours, les derniers réglages utilisés par l'installation en vue de la régulation de l'aérothermie. En d'autres termes, il s'agit soit des réglages utilisés lors de la dernière utilisation de l'installation, lesquels peuvent remonter à plusieurs heures, soit des réglages utilisés par les moyens de gestion consécutivement à la dernière estimation de la température extérieure. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'installation ne comprend pas de branche froide de climatisation, les moyens d'estimation de la température extérieure comprennent des moyens de comparaison aptes à effectuer une première soustraction entre la température interne mesurée et la température consignée, nuis une seconde soustraction entre la valeur absolue du résultat de la première soustraction et un seuil de température mémori- sé. Dans ce premier mode de réalisation, et selon encore une autre caractéristique de l'invention, en cas de résultat positif lors de la seconde comparaison, les moyens d'estima- tion sont aptes à identifier la température extérieure à estimer à la température interne mesurée, et en ce que les moyens de gestion sont aptes après ladite identification à choisir dans la table de correspondance, pour les réglages du volet et du pulseur, nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle, le couple de réglages correspondant à la fois à la température mesurée, à la température et au débit consignés, ainsi qu'à cette température extérieure estimée. En revanche, toujours dans ce premier mode de réalisation, en cas de résultat négatif ou nul lors de la seconde compa- raison, d'une part, les moyens d'estimation sont aptes à identifier la température extérieure à estimer à la première température extérieure correspondant au couple mémorisé de données de réglages en cours, et d'autre part, les moyens de gestion sont aptes après ladite identification à choisir pour les réglages du volet et du pulseur, nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle, ledit couple mémorisé de données de réglages en cours. Ainsi, selon le résultat des deux soustractions, soit on reconduit les réglages qui étaient en cours précédemment, soit on en détermine de nouveaux grâce à la table de correspondance. Dans un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'installation comprend une branche froide de climatisation comportant notamment un évaporateur équipé d'un capteur agencé pour délivrer aux moyens de gestion une mesure de température d'air au niveau de cet évaporateur, d'une part, les moyens d'estimation sont aptes à identifier la température extérieure à estimer à la température d'air évaporateur mesurée, et d'autre part, les moyens de gestion sont aptes après ladite identification à choisir dans la table de correspondance, pour les réglages du volet et du pulseur, nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle, le couple de réglages correspon- dant à la fois à la température mesurée, à la température et au débit consignés, ainsi qu'à cette température extérieure estimée. Dans ce second mode de réalisation, on identifie directement la température extérieure à estimer à la mesure délivrée par le capteur de l'évaporateur, laquelle mesure fournit une bonne estimation de la température de l'air extérieur qui pénètre dans l'installation en vue de son traitement. Cela simplifie notablement les moyens de gestion de l'installa- tion car, l'estimation de la température extérieure étant réduite à une simple identification, il n'est plus néces- saire d'utiliser des moyens de comparaison. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux deux figures qui sont respectivement des schémas illustrant une installation de chauffage selon l'invention et une installation de chauffage et climatisation selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire les principaux éléments constituants une installation de chauffage selon l'invention. Cette installation de chauffage est logée dans un véhicule V, et plus précisément dans le compartiment moteur CM et sous la planche de bord PB. Elle comprend de façon connue un boîtier de chauffage et distribution d'air 1 alimenté en air par un pulseur 2 à débit variable qui est luimême alimenté par une chambre d'alimentation 3 dans laquelle débouchent un premier conduit 4 chargé d'acheminer l'air extérieur (flèche F1) et un second conduit 5 chargé d'acheminer l'air recir- culé issu de l'habitacle (flèche F2). La chambre d'alimentation 3 comprend un volet de distribu- tion d'air 6 piloté par un actionneur de type électroméca- nique ou pneumatique et permettant de régler le pourcentage d'air extérieur et/ou d'air recirculé devant être traité par l'installation. Le boîtier 1 loge, d'une première part, un radiateur 7 destiné à réchauffer une partie au moins de l'air qui y pénètre, d'une seconde part, en amont du radiateur, un premier volet de répartition d'air 8 permettant de régler le pourcentage d'air à traiter par réchauffement (flèche F3) en vue, soit de sa distribution directe dans l'habitacle H au niveau de bouches de distribution 9, soit de son mélange avant ladite distribution, et d'une troisième part, en aval du radiateur 7, un second volet de mélange d'air traité 10 permettant de régler le pourcentage du mélange d'air non traité et d'air traité chaud. Les deux volets 8 et 10 sont chacun préférentiellement pilotés par un actionneur de type électromécanique ou pneumatique. Les actionneurs des différents volets 6, S et 10 et le pulseur 2 sont commandés et gérés par des moyens de gestion 1l, réalisés à base de composants électroniques parfaitement connus de l'homme de l'art, lesquels moyens leur adressent des ordres au moyen des câbles 12-1 à 12-4 respectivement. Dans les phases de régulation, les moyens de gestion 11 jouent plus particulièrement sur la position du volet de mélange d'air 10 et la tension de la commande du pulseur 2. Les moyens de gestion 11 reçoivent des ordres de moyens de saisie 15, qui sont généralement pourvus de boutons pous- soirs et/ou rotatifs et/ou à réglette, ainsi que de touches permettant la saisie des paramètres aérothermiques (tempéra- ture TC et débit d'air DC) à l'intérieur de l'habitacle. Ces moyens de saisie peuvent comporter une mémoire destinée à mémoriser les paramètres saisis TC et DC sous forme de consigne. La Demanderesse s'est aperçue qu'il était possible d'effec- tuer une régulation de l'aérothermie dans l'habitacle en utilisant un unique capteur de température 16 logé à l'inté- rieur de l'habitacle, et préférentiellement sur la face supérieure de la planche de bord PB. Il est clair que l'on pourrait utiliser un capteur de flux thermique utilisant l'effet Seebeck à la place du capteur de température. Dans une installation de régulation aérothermique, il est indispensable de connaître la température extérieure, ou une estimation de celle-ci, dans la mesure o les capteurs de température ne délivrent pas des mesures précises au degré près. En conséquence, l'invention proposée prévoit, intégrés dans les moyens de gestion 11, des moyens électroniques 17 aptes à estimer la température à l'extérieur de l'habitacle TE, ainsi qu'une première mémoire 18 apte à stocker une table de correspondance entre un quadruplet formé des paramètres consignés (température et débit d'air TC et DC), du paramètre mesuré (température interne TI) et du paramètre estimé (température extérieure TE), et un couple de réglages du volet de mélange d'air traité 10 et du pulseur 2. Une telle table de correspondance mémorise ainsi un réseau de courbes représentatives, pour une température extérieure donnée TE et un débit d'air consigné DC constant, de la relation, connue expérimentalement, existant entre la position du volet de mélange d'air 10 et la température consignée TC, sachant par ailleurs qu'à position constante du volet de mélange d'air, la température extérieure TE est une fonction croissante de la température interne TI. Connaissant les quatre paramètres d'un quadruplet, on en déduit grâce à la table de correspondance, un couple de réglages approprié aux conditions aérothermiques requises par l'utilisateur-passager. Une telle mémoire 18 est de préférence de type EEPROM, de sorte qu'elle puisse être reprogrammée en cas de besoin. L'invention proposée prévoit également une seconde mémoire 19 logée dans les moyens de gestion 11 et apte à stocker un couple de données de réglages en cours du pulseur 2 et du volet de mélange d'air 10. Tout comme on fait correspondre un couple de réglages volet-pulseur à un quadruplet, il correspond au couple de données de réglages en cours, mémorisé préalablement dans la seconde mémoire 19, un quadruplet de paramètres, parmi lesquels se trouve la température extérieure estimée (correspondant au couple de données de réglages en cours). Bien entendu, les première 18 et seconde 19 mémoires peuvent être regroupées dans un unique composant électronique. Les moyens d'estimation de la température extérieure 17 comprennent des moyens électroniques de comparaison 20 aptes à effectuer des soustractions entre différents paramètres. Ces derniers sont réalisés à l'aide de soustracteurs électroniques 20 à deux entrées et une sortie que l'homme du métier peut trouver dans le commerce. On peut envisager de faire arriver sur chaque entrée une tension proportionnelle à une température, et délivrer au niveau de la sortie une tension positive ou négative proportionnelle au résultat de la soustraction des tensions arrivant sur les deux entrées. On reviendra plus loin sur l'utilisation de ces moyens de comparaison 20. Le mode de fonctionnement préféré de la régulation est donné ci- dessous. L'un des passagers fixe, grâce aux moyens de saisie 15, les paramètres aérothermiques TC et DC, lesquels moyens adres- sent ses paramètres aux movens de gestion il, sous forme d'ordre de régulation, après les avoir éventuellement mémorisés. Les moyens de gestion 11 mémorisent alors ces deux paramètres TC et DC dans la seconde mémoire 19, puis effectuent une interrogation du capteur de température 16 afin au'il leur délivre une mesure représentative de la température TI à l'intérieur de l'habitacle. Cette mesure TI est, de préférence, mise en forme à l'aide de filtres, afin de pouvoir être comparé tout d'abord à la température de consigne TC. Une telle comparaison est effectuée à l'aide des soustrac- teurs 20 qui effectuent une première soustraction (TI - TC), ce qui donne en sortie un premier résultat Ri dont on prend la valeur absolue ITC - TII pour la soustraire à un seuil d'écart de température mémorisé S, en une seconde soustrac- tion (ITC - TII - S). Ce seuil peut être soit mémorisé dans l'une des mémoires, soit être une valeur fixe sur l'une des deux entrées du soustracteur chargé de cette seconde soustraction. Il permet de savoir si la température TI est sensiblement égale à la température TC, à plus ou moins S degrés près. On pourra prendre, par exemple, S = 3 C. Deux cas sont possibles selon le résultat R2 de la seconde soustraction. a) Si R2 > 0, cela veut dire aue la température de consigne TC n'est pas sensiblement identique à la tempéra- ture interne TI, et que par conséquent cette dernière est sensiblement identique à la température extérieure TE. Dans ces conditions, sur détection d'une tension positive issue des moyens de comparaison 20, les moyens d'estimation 17 identifient la température extérieure à estimer TE à la température interne mesurée TI. Après cette identification, les moyens de gestion 11 connaissent les quatre paramètres du quadruplet (TC, DC, TI, TE). Il ne leur reste plus qu'à choisir dans la table de correspondance le couple de réglages correspondant à ce quadruplet, couple qui permettra la régulation de l'aéro- thermie à l'intérieur de l'habitacle, jusqu'à ce que l'on procède à une nouvelle interrogation du capteur de tempéra- ture interne, ou dès aue l'un au moins des deux paramètres consignés est modifié par l'utilisateur. b) Si R2 s 0, cela veut dire que la température de consigne TC est sensiblement identique à la température interne TI, et que par conséquent cette dernière est sensiblement identique à la température extérieure corres- pondant au couple de données de réglages en cours mémorisé dans la seconde mémoire 19. Dans ces conditions, sur détection d'une tension négative issue des moyens de comparaison 20, les moyens d'estimation 17 identifient la température extérieure à estimer TE à la température extérieure correspondant au couple de données de réglages en cours mémorisé. Si ce couple correspond exactement aux réglages du volet et du pulseur, alors la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle se poursuit sans changement jusqu'à ce que l'on procède à une nouvelle interrogation du capteur de température interne, ou dès que l'un au moins des deux paramètres consignés est modifié par l'utilisateur. Si tel n'est pas le cas, on remplace les réglages actuels par les réglages mémorisés. Bien entendu, à chaque fois que l'on détermine un nouveau couple de réglages, ce dernier vient remplacer le couple de données en cours qui est mémorisé dans la seconde mémoire 19, et devient ainsi le nouveau couple de données de réglages en cours. Par ailleurs, dans un cas comme dans l'autre, les moyens de gestion 11 interrogent à des intervalles réguliers, répétés périodiquement, le capteur de température 16 afin de savoir s'il est nécessaire de modifier les réglages en cours de l'installation. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire une installation de chauffage et climatisation selon l'inven- tion. i0 L'invention s'applique également aux installations de chauffage et climatisation identiques à celle décrite précédemment, mais qui comprennent en supplément une branche froide destinée à la climatisation. La branche froide de climatisation est également gérée par les moyens de gestion 11. Elle comporte notamment un évaporateur 21 destiné à refroidir de l'air et logé en aval du pulseur 2. En conséquence, l'air issu de la chambre d'alimentation 3 pénètre dans le pulseur 2, traverse l'évaporateur 21 o il se refroidit éventuellement, puis débouche dans le boîtier 1. L'évaporateur 21 est équipé, de façon connue, sur sa face amont 22, d'un capteur de température 23 qui délivre aux moyens de aestion 11, en aénéral sur interrogation, des mesures représentatives de la température de l'air TA avant traversée de l'évaporateur. Lorsque la climatisation est en fonctionnement, cet air est issu de l'extérieur du véhicule. Par conséquent, mesurer sa température au niveau de l'évapo- rateur 21 revient sensiblement à mesurer la température de l'air extérieur. Dans ce mode de réalisation, il n'est plus nécessaire que les moyens d'estimation 17 décrits précédemment comportent des moyens de comparaison. En effet, il suffit pour cela que simultanément à, ou après, chaque interrogation du capteur il de température interne 16, Les moyens de gestion 11 interro- gent le capteur de température de l'évaporateur 23. Les moyens d'estimation 17 disposent alors instantanément d'une mesure de température TA qu'ils identifient à la mesure de température extérieure à estimer TE. En revanche, la première mémoire 18 dans laquelle se trouve mémorisée la table de correspondance est indispensable au choix du couple de réglages de régulation. En effet, après l'identification, les moyens de gestion 11 connaissent les quatre paramètres du quadruplet (TC, DC, TI, TE). Il leur reste alors à déterminer le couple de réglages correspondant à ce quadruplet, couple qui permettra la régulation de l'aérothermie à l'intérieur de l'habitacle. Une telle détermination est aisément réalisable grâce à une table de correspondance telle que celle décrite précédem- ment. Dans ce mode de réalisation, la seconde mémoire 19 destinée à mémoriser les réglages en cours n'est pas absolument indispensable, mais il est Préférable de la conserver afin de pouvoir y stocker les paramètres consignés TC et DC, les paramètres mesurés TI et TA, et éventuellement le paramètre estimé TE. Il est évident que dans ce second mode de réalisation, tout comme dans le premier, les moyens de gestion 11 interrogent à des intervalles réguliers, répétés périodiquement, les deux capteurs de température 16 et 23 afin de savoir s'il est nécessaire de modifier les réglages en cours de l'ins- tallation. D'autres procédures que celles décrites précédemment, qui aboutiraient à la mise en oeuvre des éléments de l'installa- tion selon l'invention, peuvent être envisagées. Revendications 1.- Installation de chauffage et/ou climatisation, notamment d'habitacle de véhicule automobile, du type comprenant des moyens de gestion (11) aptes à piloter un volet de mélange d'air traité (10) et un pulseur (2), un capteur (16) implanté dans l'habitacle (H) et destiné à délivrer aux moyens de gestion une mesure de température interne (TI), et des moyens de saisie (15) propres à adresser aux moyens de gestion une température (TC) et un débit d'air (DC) de consigne saisis par un passager, caractérisée en ce que les moyens de gestion (11) comprennent des moyens (17) aptes à estimer une température (TE) à l'extérieur de l'habitacle et une première mémoire (18) apte à stocker une table de correspondance (température interne mesurée, température et débit d'air consignés et température extérieure estimée/- couple de réglages du volet et du pulseur), et sont aptes à déterminer un couple de réglages du volet (10) et du pulseur (2), nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'inté- rieur de l'habitacle (H), en fonction de la température interne mesurée (TI), de la température extérieure estimée (TE), de la température (TC) et du débit d'air (DC) consi- gnés, et de la table de correspondance. 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de gestion (11) comprennent une seconde mémoire (19) apte à stocker un couple de données de réglages en cours du pulseur (2) et du volet (10), correspondant à une première température à l'extérieur de l'habitacle. 3. - Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens d'estimation de la température extérieure (17) comprennent des moyens de comparaison (20) aptes à effectuer une première soustraction entre la température interne mesurée (TI) et la température consignée (TC), puis une seconde soustraction entre la valeur absolue du résultat (R1) de la première soustraction et un seuil de température mémorisé (S). 4. - Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'en cas de résultat positif lors de la seconde compa- raison, les moyens d'estimation (17) sont aptes à identifier la température extérieure à estimer (TE) à la température interne mesurée (TI), et en ce que les moyens de gestion (11) sont aptes après ladite identification à choisir dans la table de correspondance, pour les réglages du volet (10) et du pulseur (2), nécessaires à la régulation de l'aéro- thermie à l'intérieur de l'habitacle (H), le couple de réglages correspondant à la fois à la température mesurée, à la température et au débit consignés, ainsi qu'à cette température extérieure estimée. 5. - Installation selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce qu'en cas de résultat négatif ou nul lors de la seconde comparaison, les moyens d'estimation (17) sont aptes à identifier la température extérieure à estimer (TE) à la première température extérieure correspondant au couple mémorisé de données de réglages en cours, et en ce que les moyens de gestion (11) sont aptes après ladite identifica- tion à choisir pour les réglages du volet (10) et du pulseur (2), nécessaires à la régulation de l'aérothermie à l'inté- rieur de l'habitacle (H), ledit couple mémorisé de données de réglages en cours. 6. - Installation selon l'une des revendications i et 2, comprenant en outre un évaporateur (21) équipé d'un capteur (23) agencé pour délivrer aux moyens de gestion (11) une mesure de température d'air (TA) au niveau de cet évapora- teur, caractérisée en ce aue les moyens d'estimation (17) sont aptes à identifier la température extérieure à estimer (TE) à la température d'air évaporateur mesurée (TA), et en ce que les moyens de gestion (11) sont aptes après ladite identification à choisir dans la table de correspondance, pour les réglages du volet (10) et du pulseur (2), nécessai- res à la régulation de l'aérothermie àa l'intérieur de l'habitacle (H), le couple de réglages correspondant à la fois à la température mesurée, à la température et au débit consignés, ainsi qu'à cette température extérieure estimée.