Brevet FR2827344A1 — publié le 20030117

par sertissage sur le support (4). La présente invention concerne un ventilateur pour un-réseau de cli matisation, notamment d'un avion, du type comportant une roue de mise en mouvement d'un flux gazeux, un moteur d'entranement de la roue et une unité de pilotage du moteur en fonction d'informations de pilotage. s Les avions de transport de passagers sont équipés de ventilateurs permettant de mettre en mouvement un flux gazeux, afin de maintenir diffé rentes zones à l'intérieur de l'avion à des températures désirées. Plusieurs ventilateurs sont disposés dans l'avion, notamment, afin d'assurer le confort des passagers et pour garantir un maintien en tempéra ture satisfaisant des équipement avioniques de 1'appareil, à savoir les équi pements nécessaires à la commande de l'appareil. Chaque ventilateur est couramment équipé d'une unité de pilotage afin de mettre en marche ou d'arréter le moteur du ventilateur, ou encore de piloter la vitesse de celui-ci. L'unité de pilotage de chaque ventilateur est commandée à partir d'in formations de pilotage. Ces informations de pilotage sont définies par un équipement de commande centralisé disposé à l'avant de l'appareil et com mun aux différents ventilateurs de l'appareil. Les informations de pilotage sont acheminées jusqu'à chaque ventilateur par des conducteurs électriques adaptés. L'équipement de commande centralisé est en outre relié à un ensem ble d'organes fonctionnels du réseau de climatisation. Ces organes fonc tionnels comportent des capteurs et des actionneurs aptes à communiquer avec l'équipement de commande centralisé. Les capteurs sont par exemple des capteurs de température, des capteurs de débit, ou encore des capteurs permettant de déterminer l'état d'autres organes fonctionnels, tels que des vannes ou des clapets. Les organes fonctionnels tels que les vannes ou les clapets compor tent des actionneurs de man_uvre reliés à l'équipement de commande cen tralisé afin d'assurer leur pilotage à partir d'ordres de commande. Chacun des organes fonctionnels est relié individuellement à l'équi pement de commande centralisé. Les informations de pilotage de chacun des ventilateurs sont élaborées par l'équipement de commande centralisé à partir d'informations reçues des organes fonctionnels, ainsi que des ordres de commande adressés aux organes fonctionnels comportant des action neurs. Une telle installation nécessite la mise en _uvre de très nombreux et volumineux harnais de câbles permettant la liaison de chacun des organes fonctionnels et des ventilateurs à l'équipement de commande centralisé. De plus, cet équipement de commande centralisé doit disposer de moyens de calcul et de moyens de communication importants afin de traiter et transmet tre les nombreuses données reçues et émises vers eVou depuis les organes fonctionnels et les ventilateurs du réseau de climatisation. L'invention a pour but de proposer un ventilateur pour un réseau de climatisation, notamment d'un engin de transport, qui permette de simplifier le pilotage des ventilateurs dans le réseau de climatisation. A-cet effet, I'invention a pour objet un ventilateur pour un réscau de climatisation, du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte: - une interface de communication locale adaptée pour échanger des informations avec au moins un organe fonctionnel du réseau de climatisation associé au ventilateur et propre à communiquer avec le ventilateur; - une unité de traitement d'informations, propre audit ventilateur, et relice à ladite interface de communication, laquelle unité de traitement d'informations est adaptée pour produire localement des informations de pilotage du moteur en fonction d'une loi de pilotage prédéterminée et d'informations échangées avec le ou chaque organe fonctionnel et pour adresser ces informations de pilotage à ladite unité de pilotage du moteur pour le pilotage du moteur. Suivant des modes particuliers de réalisation, le ventilateur comporte i'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - ladite interface de communication locale comporte un module de ré ception de valeurs de mesure relié à au moins un capteur d'un organe fonc tionnel, et ladite unité de traitement d'informations est adaptée pour produire localement lesUites informations de pilotage du moteur notamment en fonc tion de ladite loi de pilotage prédétermince et des valeurs de mesure reçues du ou de chaque organe fonctionnel; - ladite interface de communication locale comporte un module d'émission d'ordres de commande relié à au moins un actionneur d'un or gane fonctionnel, et ladite unité de traitement d'informations est adaptée pour produire localement lesUites informations de pilotage du moteur no s tamment en fonction de ladite loi de pilotage prédéterminée et des ordres de commande adressés au ou à chaque organe fonctionnel; - il comporte une interface de communication externe adaptée pour être reliée à un bus de communication de données et pour recevoir des données d'état caractéristiques de l'environnement du ventilateur, et ladite unité de traitement d'informations est adaptée pour produire localement les informations de pilotage du moteur en fonction de ladite loi de pilotage pré déterminée et des donnses d'état caractéristiques de l'environnement re çues; - il comporte une interface de communication externe adaptée pour étre reliée à un bus de communication de données et pour recevoir des or dres de modification de ladite loi de pilotage, et ladite unité de traitement d'informations est adaptée pour modifier ladite loi de pilotage prédéterminée en fonction des ordres de modification reçus; - ladite unité de traitement d'informations est adaptée pour élaborer des messages d'état de fonctionnement du ventilateur à partir des informa tions échangées avec le ou chaque organe fonctionnel, et il comporte une interface de communication externe adaptée pour être reliée à un bus de communication de données et pour adresser lesdits messages d'états de fonctionnement dudit ventilateur; et - le ventilateur comporte un corps délimitant un passage d'écoulement du flux gazeux, et ladite unité de traitement d'informations propre au ventila teur est portée par ledit corps. L'invention a en outre pour objet une unité de ventilation caractérisée en ce qu'elle comporte un ventilateur tel que décrit ci-dessus et au moins un organe fonctionnel relié à ladite interface de communication locale. L'invention a enfin pour objet un engin de transport, notamment un avion, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux unités de ventilation telles que décrites ci-dessus associéss à des organes fonctionnels. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux des sins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de dessus et en coupe d'un avion de transport de passagers mettant en _uvre l'invention; - la figure 2 est une vue schématique de plusieurs unités de ventila tion selon l'invention implantées dans l'avion de la figure 1 pour la climatisa tion des équipements avioniques; - la figure 3 est une vue schématique plus détaillée d'une unité de ventilation selon l'invention; et - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un ventilateur selon l'invention. L'avion 10 représenté sur la figure 1 est un avion de transport de pas sagers incorporant un réseau de climatisation. Le réseau de climatisation comporte, comme connu en soi, un en semble de conduites de circulation d'un flux gazeux, ainsi que des éléments de chauffage eVou de refroidissement de ce flux gazeux. En outre, il comporte plusieurs unités de ventilation adaptées pour la mise en mouvement du flux gazeux à différents points du réseau de climati sation. Plus précisément, trois unités de ventilation 12A, 12B, 12C sont dis posées au-dessous de la cabine de pilotage, au voisinage des équipements avioniques, c'est-à-dire des équipements électriques de commande de l'avion. Quatre unités de ventilation 14A, 14B, 14C, 14D sont installées dans la cabine pour le confort des passagers. Chaque unité de ventilation comporte un ventilateur 16 selon l'inven tion et des organes fonctionnels 18 du réseau de climatisation, ces organes fonctionnels étant associés chacun à un ventilateur pour former l'unité de ventilation. Ces organes fonctionnels 18 comportent, par exemple, des capteurs de pression, des capteurs de température ou encore des capteurs de vi tesse d'écoulement. Les organes fonctionnels sont formés également de vannes et de clapets motorisés comportant, à cet effet, des actionneurs re liés au ventilateur associé. Chacun des organes fonctionnels 18 associés à un ventilateur est relié à celui-ci par des moyens de transmission d'informations. Par ailleurs, l'avion 10 comporte un bus principal 20 de transmission d'informations à haut débit. Ce bus est par exemple de type AFDX. Chaque ventilateur 16 selon l'invention est relié au bus principal 20 au travers de deux modules d'entrée/sortie 22, 24 identiques. Ces modules d'entrce/sortie comportent une interface de communication avec le bus prin cipal 20 et une interface de communication avec chacun des ventilateurs 16 au travers d'un bus de terrain. Ce bus de terrain est avantageusement cons titué de deux fils et met en ceuvre le protocole CAN. Chaque ventilateur 16 est relié aux deux modules d'entrée/sortie 22, 24 par l'intermédiaire de deux bus de terrain 26, 28 distincts. Pour des raisons de clarté, seul le bus 26 est représenté sur la figure 1. En outre, chaque ventilateur 16 est alimenté depuis un réseau d'ali mentation en courant continu avec une tension de 28 volts. Chaque ventila teur 16 est également alimenté depuis un réscau d'alimentation triphasé à fréquence variable comprise entre 360 Hz et 800 Hz, la tension d'aiimenta tion étant égale à 115 volts. Sur la figure 2 est représentée en détail l'architecture des trois unités de ventilation 12A,12B,12C associées à leurs organes fonctionnels 18. Sur cette figure' on reconnat le bus principal de communication à haut débit 20 relié aux deux modules d'entrée/sortie 22, 24. - Parmi les trois unités de ventilation 12A, 12B, 12C, les deux compor tant les ventiiateurs désignés par les références 16A et 16B sont destinces à assurer l'entrée d'un flux de refroidissement vers les équipements avioni ques de l'appareil. Le ventilateur noté 16C, associé à la dernière unité de ventilation 12C, est destinée à l'extraction du flux gazeux ayant servi à refroidir les équipements avioniques. Les trois ventilateurs 16A, 16B, 16C sont reliés par les bus de terrain 26, 28 aux deux modules d'entrée/sortie 22, 24. En outre, ces bus de terrain sont tous deux reliés à deux unités iden tiques 30, 32 constituant des moyens de détection d'effet de refroidissement. Ces moyens sont disposés au plus près des équipements avioniques les plus critiques. ll sont adaptés pour déterminer les conditions exactes de re froidissement de ces équipements avioniques critiques et pour définir un modèle thermique de refroidissement. Iis sont adaptés pour transmettre les informations recuoillies aux ventilateurs 16A, 16B, 16C afin d'assurer un re froidissement satisfaisant des équipements. Ces informations recueillies constituent des données d'état caractéristiques de l'environnement du venti lateur. Chaque unité de ventilation comporte un ou plusieurs capteurs de paramètres représentatifs de i'écoulement imposé par le ventilateur. Ces capteurs sont reliés au ventilateur 16A, 16B, 16C. En particulier, les ventila teurs 16A et 16B sont reliés à des capteurs de pression 18A, 18B disposés à la sortie du ventilateur associé. En outre, le ventilateur d'extraction 16C est relié également à un cap teur de pression d'extraction 18C. Par ailleurs, au sein de leur unité de ventilation respective, le ventila teur 16A et le ventilateur 16C sont reliés tous deux à l'actionneur d'une vanne 40 de mise en communication avec l'extérieur de l'avion. Ces liaisons sont adaptées pour communication d'ordres de commande adressés depuis les ventilateurs à la vanne de mise en communication avec l'extérieur de I'avion 40. Par ailleurs, des vannes de liaison à un circuit de secours 42, 44 sont reliées, pour leur commande, aux modules 30 et 32. Ces vannes comportent des capteurs de position qui sont reliés au ventilateur 16B. Sur la figure 3 est représentée en détail ia structure d'un ventilateur, par exemple le ventilateur 16A, ainsi que celle des modules d'entrce/sortie 22, 24. Ces moyens d'entrée/sortie comprennent chacun une unité de trai tement d'informations 50 programmable à partir de programmes transmis par le bus principal 20. L'unité de traitement d'informations 50 est relice à une interface 52 de communication au format AFDX reliée au bus principal 20. Elle est en outre reliée à une interface 54 au format CAN reliée aux bus de terrain 26 et 28. Pour sa part, chaque ventilateur 16A comporte, comme illustré sur la figure 4, une roue 60 de mise en mouvement d'un flux gazeux et un moteur 62 d'entraînement de la roue 60. Le moteur 60 est alimenté depuis le réseau d'alimentation triphasé à fréquence variable noté 63 sur la figure 3 au travers d'une unité 64 de pilo tage du moteur. Cette unité de pilotage est adaptée pour piloter le moteur, et notam ment modifier la vitesse de rotation de celui-ci en fonction d'informations de pilotage reçues par l'unité de pilotage 64. Elle est adaptée pour une mise en forme appropriée du courant d'alimentation du moteur. Le ventilateur 16A comporte, entre le réseau d'alimentation triphasé 63 et l'unité 64 de pilotage du moteur, un filtre actif 66 propre à atténuer cer taines harmoniques du courant et des moyens de redressement du courant 66 adaptés pour convertir le courant alternatif triphasé obtenu en sortie du filtre 68 en un courant continu adressé à i'unité de pilotage 64. Le ventilateur 16A comporte en outre une unité de traitement d'infor mations 70 formée par exemple par un micro-processeur. Cette unité est propre à engendrer et à adresser à l'unité de pilotage 64 les informations de pilotage du moteur. En particulier, elle est adaptée pour produire les infor mations de pilotage du moteur en fonction d'une loi de pilotage prédétermi née mémorisée dans des moyens de stockage d'informations 72, et en fonc tion d'informations échangées avec les organes fonctionnels 18 connoctés au ventilateur. A cet effet, l'unité de traitement d'informations 70 est relice à chacun des organes fonctionnels de l'unité de ventilation associée au ventilateur 16A par une interface de communication locale 74. Cette interface de com munication comporte un module de réception 78 relié aux capteurs des or ganes fonctionnels, et par exemple aux capteurs de pression 18A, ainsi qu'aux capteurs de position des vannes de liaison à un circuit de secours 42 et 44. Cette interface de communication 74 est adaptée pour recevoir les valeurs de mesure fournies par les capteurs et transmettre celles-ci à l'unité de traitement d'informations en vue de leur exploitation pour la détermination des informations de pilotage adressoes à l'unité 64 de pilotage du moteur. s En outre, I'interface de communication 74 comporte un module 78 d'émission d'ordres de commande. Ce module est relié aux actionneurs des organes fonctionnels associés au ventilateur dans l'unité de ventilation. Par exemple, dans le mode de réalisation envisagé, le module d'émission 78 est relié à la vanne de mise en communication avec l'extérieur de l'avion 40. Le module d'émission 78 est adapté pour transmettre les ordres de commande depuis l'unité de traitement d'informations 70 vers les action neurs des organes fonctionnels associés. Par ailleurs, le ventilateur 16A comporte une interface de communica tion externe 80 adaptée pour assurer la communication bidirectionnelle avec les deux bus de terrain 26 et 28. Cette interface de communication com porte, par exemple, deux interfaces de communication élémentaires 82, 84 identiques reliées chacune à un bus de terrain 26' 28. Ces interfaces élé mentaires 82, 84 sont reliées à l'unité de traitement d'informations 70 pour l'éch an ge bid irection nel de d on nées. Enfin, le ventilateur 16A comporte une unité 86 de maintenance pré ventive et de g esti on des a l arm es rel iée à l' u n ité de traitem ent d'i nform ation s 70. L'unité de traitement d'informations 70, les moyens de stockage 72, les interfaces 74 et 80, ainsi que l'unité 86 sont alimentés depuis le bus d'alimentation en courant continu désigné par la référence 88 sur la figure 3. Comme illustré sur la figure 4, le moteur 62 et l'hélice 60 sont dispo sés dans un conduit 90 formant corps, à la périphérie duquel sont disposés les éléments de commande et de pilotage du moteur. Ces derniers sont tous portés par le corps 90 du ventilateur. Plus précisément, une carte électroni que 92 constituant le filtre 66 est intégrée dans le ventilateur et disposée sur la périphérie extérieure du conduit 90. De même, une carte électronique 93 incorporant le redresseur 68 et l'unité de pilotage du moteur 64 est montée à la surface extérieure du conduit 90. Enfin, une carte électronique 94 est disposoe sur la surface extérieure du conduit 90. Cette carte incorpore l'unité de traitement d'informations 70 associée aux moyens de stockage 72, I'unité de gestion 86 ainsi que les deux interfaces 74 et 80 pour la connexion aux organes fonctionnels de l'uni té de ventilation et pour les liaisons aux bus de terrain 26 et 28. L'ensemble des unités de ventilation intogrées dans l'avion 10 et illus trées sur les figures 1 à 4 fonctionne de la manière suivante. Chaque ventilateur 16 d'une unité de ventilation assure de manière autonome le pilotage du moteur intégré dans le ventilateur à partir d'une loi de pilotage prédéterminée et d'informations échangées avec chaque organe fonctionnel associé au ventilateur. Plus précisément, lors du fonctionnement de l'installation de climatisa tion, chaque ventilateur 16A reçoit depuis les capteurs des organes fonc tionnels associés au ventilateur, des valeurs de mesure qui sont adressées à l'unité de traitement d'informations 70 au travers du module de réception 76. Ces valeurs de mesure sont par exemple la pression, la température, ou l'état d'ouverture d'une vanne ou d'un clapet. En outre, l'unité de traitement d'informations 70 reçoit depuis l'inter face de communication 80 au travers d'au moins l'un des bus de terrain 26, 28 des données d'état caractéristiques de l'environnement du ventilateur. Ces données d'état sont issues du bus principal de l'avion et sont transmises au travers des modules d'entrée/sortie 22, 24. Ces données d'état sont par exemple la position de l'avion, le nombre de moteurs en marche, l'altitude de croisière de l'avion, ainsi que des consignes de température imposées par le personnel de bord. A partir des données d'état caractéristiques reçues depuis le bus principal de l'avion et des valeurs de mesure, l'unité de traitement d'informa tions détermine des ordres de commande qui sont adressés aux actionneurs des organes fonctionnels au travers du module d'émission 78. Par ailleurs, à partir des ordres de commande ainsi produits, des va leurs de mesure fournies par les capteurs et des données d'état caractéristi ques de l'environnement fournies par l'avion, l'unité de traitement d'informa tions 70 détermine des informations de pilotage du moteur 62 et adresse ces informations de pilotage à l'unité de pilotage 64. En fonction de ces informa tions de pilotage, le moteur 62 est alimenté, notamment afin que sa vitesse corresponde à cel le i m posée par les i nformations de pilotage reçu es par l'unité 64. On comprend ainsi que les ordres de pilotage du moteur de chaque ventilateur sont élaborés au sein même du ventilateur en fonction notam ment des informations échangées par le ventilateur avec les organes fonc tionnels associés à celui-ci dans l'unité de ventilation considérce. Ainsi, dans la mesure o le pilotage de chaque moteur de ventilateur s'effectue localement, le nombre d'informations à transmettre au sein de l'avion est réduit de même que le nombre et le volume des harnais de câbles nécessaires à la transmission de ces informations. En outre et avantageusement, I'unité de traitement d'informations 70 est adaptée pour modifier la loi de pilotage prédéterminée mémorisoe dans les moyens de stockage 72 à partir d'informations reçues depuis 1'un ou 1'au tre des bus de terrain 26, 28. Pour la modification de la loi de pilotage, des ordres de modification de cette loi sont adressés sur le bus principal 20 et sont transmis au ventilateur intéressé au travers des bus de terrain 26 et 28 et des interfaces d'entrée/sortie associées 22, 24. Ainsi, en fonction de la configuration de l'avion, ou du type de vol à effectuer, les lois de pilotage des moteurs des ventilateurs peuvent être mo difices simplement. Enfin, l'unité de traitement d'informations 70 est adaptée pour engen drer un message d'état de fonctionnement de l'unité de ventilation dans la quelle est incorporé le ventilateur. Ce message d'état de fonctionnement est envoyé sur le bus principal 20 de 1'avion au travers de 1'un eVou l'autre des bus de terrain 26, 28 et des interfaces d'entrée/sortie associées 22, 24. Ce message d'état de fonctionnement comporte, par exemple, des indicateurs de l'état du ventilateur et des organes fonctionnels associés, ces indicateurs étant engendrés par les moyens 86, ou constitués des valeurs de mesure fournies par les différents capteurs des organes fonctionnels as sociés. REVENDICATIONS 1.- Ventilateur (16, 16A, 16B, 16C) pour un réseau de climatisation comportant une roue (60) de mise en mouvement d'un flux gazeux, un mo teur (62) d'entraînement de la roue (60) et une unité (64) de pilotage du mo s teur (62) en fonction d'informations de pilotage, caractérisé en ce qu'il com porte: - une interface de communication locale (74) adaptée pour échanger des informations avec au moins un organe fonctionnel (18, 18A, 40,42,44) du réscau de climatisation associé au ventilateur et propre à communiquer avec le ventilateur; - une unité de traitement d'informations (70), propre audit ventilateur, et reliée à ladite interface de communication (74), laquelle unité de traite ment d'informations (70) est adaptée pour produire localement des informa tions de pilotage du moteur (62) en fonction d'une loi de pilotage prédéter minée et d'informations échangées avec le ou chaque organe fonctionnel et pour adresser ces informations de pilotage à ladite unité (64) de pilotage du moteur pour le pilotage du moteur (62). 2.- Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite interface de communication locale (74) comporte un module (76) de récep tion de valeurs de mesure relié à au moins un capteur d'un organe fonction nel (18A, 42,44), et en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) est adaptée pour produire localement lesdites informations de pilotage du moteur (62) notamment en fonction de ladite loi de pilotage prédétermince et des valeurs de mesure reçues du ou de chaque organe fonctionnel (1 8A, 42, 44) 3.- Ventilateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dite interface de communication locale (74) comporte un module (78) d'émission d'ordres de commande relié à au moins un actionneur d'un or gane fonctionnel (40), et en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) est adaptée pour produire localement lesdites informations de pilotage du moteur (62) notamment en fonction de ladite loi de pilotage prédétermi née et des ordres de commande adressés au ou à chaque organe fonction nel (40). 4.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce qu'il comporte une interface de communication ex terne (80) adaptée pour être reliée à un bus de communication de données (26, 28) et pour recevoir des données d'état caractéristiques de I'environnement du ventilateur, et en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) est adaptée pour produire localement les informations de pilotage du moteur (62) en fonction de ladite loi de pilotage prédéterminée et des données d'état caractéristiques de l'environnement reçues. 5.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce qu'il comporte une interface de communication ex terne (80) adaptée pour être reliée à un bus de communication de données (26, 28) et pour recevoir des ordres de modification de ladite loi de pilotage, et en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) est adaptée pour modifier ladite loi de pilotage prédéterminse en fonction des ordres de modi fication reçus. 6.- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) est adaptée pour élaborer des messages d'état de fonctionnement du ventila teur à partir des informations échangées avec le ou chaque organe fonc tionnel (18, 18A, 42, 44), et en ce qu'il comporte une interface de communi cation externe (80) adaptée pour être reliée à un bus de communication de données (26, 28) et pour adresser lesdits messages d'états de fonctionne ment dudit ventilateur. 7- Ventilateur selon l'une quelconque des revendications précéden tes, caractérisé en ce que le ventilateur comporte un corps (90) délimitant un passage d'écoulement du flux gazeux, et en ce que ladite unité de traitement d'informations (70) propre au ventilateur est portée par ledit corps (90). 8.- Unité de ventilation (12A, 12B, 12C, 14A, 14B, 14C, 14D), caracté risée en ce qu'elle comporte un ventilateur (16) selon l'une quelconque des revendications précédentes et au moins un organe fonctionnel (18) relié à ladite interface de communication locale (74). 9.- Engin de transport, caractérisé en ce qu'il comporte au mains deux unités de ventilation (12A, 12B, 12C, 14A, 14B, 14C, 14D) salon la re-