Brevet FR2796220A1 — publié le 20010112

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE, VENTILATION ET/OU CLIMATISATION DONT AU MOINS UN ORGANE MOBILE EST COMMANDE PAR UN MOTEUR UNIPOLAIRE La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comportant au moins un organe mobile dont le déplacement est commandé par un moteur unipolaire alimenté par un dispositif de commande. Dans les dispositifs connus, les organes mobiles tels que les volets peuvent être commandés par un moteur unipolaire qui est alimenté à une fréquence de travail donnée par un circuit de commande qui régule la tension de commande à une valeur donnée, afin par exemple de faire face aux variations de la tension de la batterie. Un tel concept nécessite des circuits analogiques supplémentaires sur la carte de commande, d'où aucmentation du coût du dispositif ainsi qu'une perte de place. Ces moteurs unipolaires sont généralement commandés par un calculateur qui peut être commun à divers organes du véhicule (climatisation ou ID chauffage, lunette amère chauffante, pare-brise électrique, injection moteur, etc.). Le couple de sortie qu'ils fournissent varie de manière importante notamment en fonction de la température et de la tension de la batterie. L'invention a pour but de commander le fonctionnement du moteur pour en faire varier le couple sur un paramètre qui n'est pas la tension, sans complication notable de la structure et donc,.du coût et de l'encombrement. L'idée de base de l'invention est d'utiliser comme paramètre la fréquence de commande du moteur unipolaire. Le couple de ce type de moteur varie notablement en fonction de la fréquence de pilotage : toutes choses égales par ailleurs, le couple de sortie d'un moteur unipolaire augmente lorsque la fréquence de pilotage (avantageusement comprise entre 50 Hz et 200 Hz) diminue. Une telle fréquence de pilotage (par exemple sous forme d'un signal carré) est facile à Grénérer à l'aide d'un ID calculateur. L'invention concerne un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comportant au moins un organe mobile dont le déplacement est commandé par un moteur unipolaire alimenté par un dispositif de commande caractérisé en ce que le dispositif de commande présente une entrée de réception d'un signal de température et/ou d'un signal représentatif de la tension d'une batterie d'alimentation et en ce qu'il présente une sortie pour générer une fréquence de pilotage du moteur unipolaire qui dépend du niveau d'au moins un dit signal. Il est particulièrement avantageux que la fréquence de pilotage présente au moins deux valeurs discrètes pour au moins deux domaines de niveau de température et/ou de tension. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif est caractérisé en ce que le dispositif de commande génère au moins un cycle d'hystérésis de température et en ce qu'au moins deux domaines de niveau de température sont délimités pour un dit cycle d'hystérésis entre un seuil bas d'hystérésis et un seuil haut d'hystérésis et/ou en ce que le dispositif génère au moins un cycle d'hystérésis relatif à la tension de batterie et en ce qu'au moins deux domaines de niveau de tension de batterie sont délimités par un dit cycle d'hystérésis entre un seuil bas d'hystérésis et un seuil haut d'hystérésis. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, au moins deux fréquences de pilotage sont multiples l'une de l'autre. Il est alors possible de la générer de manière très simple à partir d'une fréquence unique. Le signal de température peut correspondre à la température 1 'D extérieure Te, à la température intérieure Ti de l'habitacle d'un véhicule automobile ou bien encore à une estimation de cette dernière température. Le même dispositif de commande (par exemple calculateur) peut être mis en oeuvre pour commander une pluralité de moteurs unipolaires, par exemple les moteurs de commande des volets du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec les dessins dans lesquels : - la Figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention , - la Figure 2 illustre la variation du couple d'un moteur unipolaire en fonction de la température, selon trois fréquences de pilotage différentes et pour une même tension d'alimentation ; - les Figures 3 à 5 illustrent des cycles d'hystérésis susceptibles d'être mis en oeuvre selon l'invention pour une commande respectivement en fonction de la température (avec un cycle d'hystérésis), de la tension et de la température (avec deux cycles d'hystérésis). - la Figure 6 représente un organigramme de commande simplifiée en fonction de la tension et de la température ; - la Figure 7 représente une commande en fonction de la tension et de la température, dont la Figure 8 est une variante avec hystérésis. La Figure 1 représente un schéma d'un dispositif selon l'invention. Il comporte un dispositif de commande COM, qui est par exemple constitué par le calculateur d'un dispositif de climatisation, qui reçoit à deux de ses entrées respectivement El et E2 des signaux fournis par un capteur 1 de la température et/ou par un capteur 2 de la tension VB de la batterie BAT du véhicule. La température mesurée peut être la température extérieure Te, la température intérieure Ti ou une valeur estimée de celle-ci. Les fonctions désirées (génération de signaux, cycle d'hystérésis) sont réalisées par un microprocesseur qui fait partie du dispositif COM. Un ou plusieurs moteurs unipolaires (MI, M2, ... ) sont commandés à l'aide d'un signal périodique, par exemple un signal carré, d,'amplitude nominale donnée, par exemple 12 V, et de fréquence F qui est délivré à une ou plusieurs sorties correspondantes (SI, S,, ... ). A la Figure 1, on a représenté un moteur unipolaire MI qui actionne un volet de climatisation 3 qui peut être un volet d'entrée d'air ou de distribution d'air et un moteur M2 qui actionne un volet 4 qui peut être un volet d'entrée d'air ou de distribution d'air. Ainsi qu'il est connu, un même moteur MI et/ou M2 peut être utilisé pour entraîner plusieurs volets. Si on laisse constants les paramètres d'alimentation du ou des moteurs, le couple de sortie est susceptible de varier de manière très importante aussi bien en fonction de la température que de la tension VB de la batterie. Par exemple, l'augmentation du couple à froid est susceptible de produire des efforts excessifs sur un organe qui peut être bloqué en butée en raison du gel. D'autre part, à température élevée, le couple peut s'avérer trop faible pour entraîner le déplacement d'un volet. En pratique, un véhicule peut être amené à fonctionner entre des températures comprises entre -30'C et +50'C, alors que la tension de la batterie qui est par exemple de 12,5 V à l'arrêt, atteint 13 V à 14 V, voire 15 V ou 16 V, lorsque le moteur tourne. Elle peut également descendre aux environs de 11 V si le régulateur est défectueux. Du fait de ces conditions extrêmes, le couple des moteurs peut varier d'un facteur qui peut atteindre 4, voire 7. Il est certes possible de compenser au moins partiellement ces variations en régulant la tension de commande, mais, ainsi qu'il a été indiqué ci- dessus, ceci nécessite des circuits analogiques supplémentaires d'où l'augmentation du volume occupé ainsi que du coût. L'invention tient compte du fait que le couple d'un moteur unipolaire varie en fonction de la fréquence d'alimentation, et qu'il est possible de faire varier cette fréquence sans qu'il soit nécessaire de compliquer notablement le dispositif En effet, une telle variation de la fréquence F peut être notamment obtenue à l'aide d'un calculateur tel qu'il en existe déjà dans les dispositifs de climatisation. A titre illustratif, la Figure 2 montre les courbes représentant le couple C (en N.cm) d'un moteur unipolaire donné en fonction de la température T (en 'C) pour différentes fréquences F, à savoir 50 Hz (courbe 1), 100 Hz (courbe Il) et 200 Hz (courbe III). La Figure 3 illustre un mode de réalisation de l'invention pour lequel, lorsque la température est inférieure à Ti (par exemple Ti -15'C), la fréquence de pilotage F est égale à F2 (par exemple F2 200 Hz). Par contre, lorsque la température est supérieure à T2 (par exemple T2 -10'C), la fréquence F est égale à FI avec FI F2 (par exemple FI Hz), ce qui permet d'augmenter le couple. Le cycle d'hystérésis, comme représenté à la Figure 2, permet lorsque la température augmente à partir d'une valeur inférieure à Tl de maintenir la fréquence F à la valeur F2 jusqu'à ce que T atteigne T2, auquel cas elle commute à la valeur FI, et lorsque la température diminue à partir d'une valeur supérieure à T2, de maintenir la fréquence F à la valeur FI jusqu'à ce que T atteigne Tl auquel cas elle commute à la valeur F2. La Figure 4 illustre un autre mode de réalisation de l'invention pour lequel, lorsque la tension VB de la batterie est inférieure à VI (par exemple VI 11 V), la fréquence F est égale à F', (par exemple F', Hz). Par contre, lorsque la tension VB est supénieure à V2 (par exemple V2 12 V), la fréquence F est égale à F'2 > F'l (avec par exemple F'2 200 Hz). De la sorte, il est possible d'abaisser la fréquence F et donc d'augmenter le couple C lorsque la tension de batterie VB devient anormalement faible. Le cycle d'hystérésis permet, lorsque VB diminue à partir d'une valeur supérieure à V-#, de maintenir la valeur F'2 jusqu'à ce que VB atteigne VI et, lorsque VB augmente à partir d'une valeur inférieure à VI, de maintenir F à la valeur F', jusqu'à ce que VB atteigne V2- La Figure 5 représente un dispositif de commande en fonction de la température, qui présente deux seuils de température testés par des cycles à hystérésis, et trois valeurs possibles (FO, FI et F2) pour la fréquence F. On aura par exemple Fo Hz, FI Hz et F2 200 Hz, et Tl -15'C, T2 -10'C, T3 = 55'C et T4 60'C. Dans tous les cas cités, la mise en oeuvre, de préférence par logiciel, de cycles d'hystérésis, plutôt que de seuils simples, permet d'éviter les instabilités. Il est bien entendu possible de réaliser ces fonctions à l'aide de régulateurs à hystérésis, mais il est plus avantageux de les réaliser par logiciel, car la logique correspondante est facile à programmer et ceci évite l'ajout de composants. La Figure 6 représente un organigramme de régulation simplifiée à deux fréquences qui tient compte à la fois de la tension de batterie VB et de la température T. Selon cet organigramme, la fréquence F est fixée à 200 Hz lorsque VB est inférieur à 12 V (et ce quelque soit alors la température). Lorsque VB est inférieur ou égal à 12 V, F est fixé par défaut à 100 Hz. On teste alors la température intérieure Tl de l'habitacle. Si Ti est inférieure à To, alors F prend la valeur 200 Hz (pour diminuer le couple C), sinon F reste égal à 100 Hz. La Figure 7 illustre le cas d'une commande selon trois valeurs possibles de la fréquence F, à savoir Fo, FI et F2 avec Fo FI F2. Les domaines de fréquence sont délimités de la manière suivante. La séparation entre les domaines à la fréquence FI et F2 est réalisée comme représenté par un segment de droite d'abscisse To et par un segment de droite d'ordonnée VI. La séparation entre les domaines à la fréquence FI et Fo est réalisée par un segment de droite d'abscisse T' et par un segment de droite d'ordonnée Vo. On a par exemple : To -18'C, T' Vo V et VI = 14 V. On introduit avantageusement une hystérésis dans la logique comme représenté à la Figure 8. L'invention telle que décriîte ci-dessus permet d'adapter le couple de sortie du ou des moteurs aux besoins spécifiques de la fonction qu'ils remplissent et aux conditions opératoires. L'adaptation de la fréquence de pilotage, réalisée de préférence par commutation entre des valeurs discrètes de la fréquence de pilotage permet de diminuer le rapport entre les valeurs extrêmes du couple délivré par le moteur, et donc d'éviter certains inconvénients tels qu'un couple trop élevé à froid alors qu'un organe tel qu'un volet peut être accidentellement bloqué ("collé") sur une butée, ou bien encore un couple trop faible à température élevée, non susceptible de produire le déplacement de l'organe mobile. L'invention introduit en outre une souplesse de conception qui permet de généraliser l'utilisation des moteurs unipolaires dont le coût de fonction est faible, tout en garantissant une bonne fiabilité en raison de l'adaptation de la valeur du couple appliqué. L'invention est également susceptible de mettre en oeuvre des moteurs unipolaires de moindre puissance, tout en satisfaisant aux conditions extrêmes de fonctionnement. En outre, la mise en oeuvre de valeurs discrètes simplifie la logique de commande. La plus grande simplicité est obtenue en choisissant les valeurs des fréquences comme étant les multiples l'une de l'autre ou les unes des autres, ce qui permet de les générer par une simple division de fréquence. Un autre moyen est de les choisir comme des sous-multiples d'une fréquence, telle que la ftéquence de l'horloge du micro-processeur du dispositif de commande COM. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation comportant au moins un organe mobile dont le déplacement est commandé par un moteur unipolaire alimenté par un dispositif de commande caractérisé en ce que le dispositif de commande (COM) présente une entrée (El) de réception d'un signal de température et/ou une entrée (E2) d'un signal représentatif de la tension d'une batterie d'alimentation (BAT) et en ce qu'il présente au moins une sortie (SI, S2) pour générer une fréquence (F) de pilotage du moteur unipolaire (MI, M2) qui dépend du niveau d'au moins un dit signal. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de pilotage présente au moins deux valeurs discrètes pour au moins deux domaines de niveau de température et/ou de tension. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande génère au moins un cycle d'hystérésis de température et en ce qu'au moins deux domaines de niveau de température sont délimités pour un dit cycle d'hystérésis entre un seuil bas d'hystérésis et un seuil haut d'hystérésis. 4. Dispositif selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif génère au moins un cycle d'hystérésis relatif à la tension de batterie et en ce qu'au moins deux domaines de niveau de tension de batterie sont délimités par un dit cycle d'hystérésis entre un seuil bas d'hystérésis et un seuil haut d'hystérésis. 5. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux fréquences de pilotage sont multiples l'une de l'autre. 6. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit signal de température correspond à la température extérieure (Te). 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit signal de température correspond à la température (Ti) de l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile. 8. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit signal de température correspond à une estimation de la température (TI) de l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile. 9. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une pluralité de moteurs unipolaires (MI, M2, ... ) commandés par un même dispositif de commande (COM).