Brevet FR2821659A1 — publié le 20020906

La présente invention concerne un système de contrôle pour une installation de climatisation d'un environnement, en particulier pour l'habitacle d'un moyen de transport. Dans le système selon l'invention, la grandeur principale sur laquelle est basé le contrôle de la climatisation n'est pas la température effectivement relevée dans ledit environnement, en particulier, dans l'habitacle d'un moyen de transport, mais bien une grandeur artificielle, ci-après dénommée température équivalente , laquelle tient compte, selon une fonction prédéterminée, de températures et grandeurs qui caractérisent le climat dans l'environnement considéré, pour mieux représenter la sensation thermique du passager, afin de garantir l'obtention d'un meilleur confort climatique. En fait, la température équivalente est une grandeur qui tient compte des échanges thermiques qui ont lieu entre l'homme et l'environnement qui l'entoure ; elle dépend de l'équilibre entre la charge thermique convective et la charge thermique radiative, ou bien de la température de l'air à l'intérieur de l'environnement considéré, de la température et de la vitesse de l'air conditionné qui sort des bouches de ventilation, ainsi que du rayonnement solaire à travers les fenêtres (les vitres ou pare-brise d'un moyen de transport). Le recours à un contrôle basé sur la température équivalente permet de tenir compte efficacement de tous ces facteurs. Dans des systèmes de contrôle selon la technique antérieure, comme celui décrit par exemple dans la précédente demande de brevet européen EP-A-l 066 996, la valeur instantanée de la température équivalente est estimée sur la base d'une fonction complexe d'un nombre élevé de paramètres, comme la température de l'air relevée dans l'environnement climatisé, la température à la sortie de l'évaporateur et à la sortie du réchauffeur de l'installation de climatisation, la puissance thermique introduite dans l'environnement climatisé par l'effet du rayonnement solaire, la position de dispositifs de brassage d'air, etc. Un des objectifs de la présente invention est de proposer un système de contrôle pour une installation de climatisation du type ci-dessus, basé sur ladite température équivalente, dans lequel l'estimation de cette température équivalente est réalisée de façon fiable avec le recours à un nombre plus limité de capteurs, et sur la base d'une expression fonctionnelle simplifiée. Ces objectifs, ainsi que d'autres, sont atteints selon l'invention avec un système de contrôle comprenant un premier capteur en mesure de fournir un signal électrique indicatif de la température de l'air qui, traité par l'installation de climatisation, est introduit dans ledit environnement, un second capteur en mesure de fournir un signal électrique indicatif de la température moyenne radiante dans un domaine d'observation qui comprend une portion dudit environnement, un troisième capteur en mesure de fournir un signal électrique indicatif du débit de l'air qui, traité par l'installation de climatisation, est introduit dans ledit environnement, un quatrième capteur en mesure de fournir des signaux électriques indicatifs de la température de l'air à l'extérieur dudit environnement, des dispositifs de réglage à actionnement manuel, utilisables par un utilisateur pour générer des signaux électriques indicatifs de la température souhaitée dans ledit environnement et une unité de traitement et de contrôle (ECU) prévue pour piloter des dispositifs actuateurs de l'installation de climatisation selon des modalités préétablies, en fonction des signaux fournis par lesdits capteurs et par les dispositifs de réglage. Selon l'invention, cette unité (ECU) comprend des premiers dispositifs de traitement prévus pour calculer la valeur instantanée d'une température équivalente selon une fonction préétablie qui dépend uniquement des températures signalées par lesdits premier et second capteurs, et du débit d'air (Q) signalé par ledit troisième capteur ; des seconds moyens de traitement prévus pour calculer une valeur-objectif instantanée pour ladite température équivalente selon une fonction préétablie de la température de l'air à l'extérieur dudit environnement et de la température souhaitée établie par l'utilisateur et des dispositifs de traitement et commande prévus pour piloter lesdits actuateurs de l'installation de climatisation selon des modalités préétablies en fonction de l'erreur ou de la différence entre la valeur instantanée calculée de la température équivalente et de la valeur-objectif correspondante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée qui suit, effectuée à simple titre d'exemple non limitatif, en se référant aux schémas joints, dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique partielle en coupe, de la partie avant d'un moyen de transport avec une installation de climatisation associée ; et La figure 2 est un schéma fonctionnel du système de contrôle pour une installation de climatisation selon l'invention. Dans la figure l, on indique globalement par la partie avant de l'habitacle d'un moyen de transport, délimitée à l'avant par un pare-brise 2 et au niveau inférieur par un tableau de bord 3 sous lequel, selon une disposition connue en soi, est situé un groupe de climatisation globalement indiqué par 4. Le groupe de climatisation 4 comprend un conduit d'entrée 5 à travers lequel, en cours de fonctionnement, l'air à traiter est aspiré. Cet air peut être aspiré depuis l'environnement extérieur jusqu'au moyen de transport, comme indiqué par la flèche Fl et/ou dans l'habitacle 1 du moyen de transport lui-même, comme indiqué par la flèche F2. Dans la réalisation illustrée à titre d'exemple, en aval du conduit 5, dans l'installation de climatisation 4, se trouve un ventilateur 6 actionné par un moteur électrique 7. Le ventilateur 6 aspire l'air dans le conduit d'entrée 5, sélectivement depuis l'environnement extérieur et/ou depuis l'habitacle, selon la position d'un volet d'entrée 8. Le ventilateur 6 pousse l'air à travers un évaporateur 9, comme indiqué par la flèche F3. Pendant le passage à travers cet évaporateur, l'air est refroidi. En aval de l'évaporateur 9, l'air traverse ensuite un réchauffeur 10, comme indiqué par la flèche F4. Le réchauffeur 10, de façon connue en soi, est convenablement constitué d'un échangeur de chaleur du type liquide/air, en mesure de recevoir un flux de liquide de refroidissement du moteur à combustion interne (non illustré) du véhicule automobile, à travers une électrovanne de contrôle 11. L'air qui sort du réchauffeur 10 est susceptible d'être introduit dans l'habitacle 1 à travers plusieurs sorties. En particulier, un premier flux d'air traité, dit de dégivrage, peut être émis vers la surface intérieure du pare-brise 2 à travers des ouvertures ou bouches 12 du tableau de bord 3, comme indiqué par la flèche F5 dans la figure 1. Un second flux peut être envoyé vers la partie basse de l'habitacle, où se trouvent les pieds du conducteur et de l'éventuel passager, à travers un ou plusieurs conduits 13, comme indiqué par la flèche F6. Un autre flux peut être orienté vers le conducteur et/ou le passager à travers des bouches de sortie 14, comme indiqué par la flèche F7. Le contrôle de la climatisation dans l'habitacle 1 peut être en général réalisé en agissant sur le ventilateur 6,7, pour modifier le débit d'air introduit dans le groupe 4, sur l'électrovanne 11 pour modifier le débit d'air chaud amené au réchauffeur 10 et éventuellement sur le compresseur 15 associé au groupe évaporateur 9. Le contrôle de la climatisation est réalisé au moyen d'une unité électronique de traitement et de commande ECU, sur la base des valeurs prises par certains paramètres relevés au moyen de capteurs, comme on le décrira maintenant en détails. A l'installation de climatisation est associé un premier capteur de température 16, situé par exemple dans un rétroviseur extérieur du moyen de transport pour fournir un signal électrique indicatif de la température de l'air Te à l'extérieur de l'habitacle. Un autre capteur de température 17 fournit à l'unité de traitement et de commande ECU des signaux électriques indicatifs de la température Tta de l'air traité qui est introduit dans l'habitacle 1 du moyen de transport. Par 18, on indique dans les figures un autre capteur en mesure de fournir à l'unité ECU des signaux électriques indicatifs de la température moyenne radiante Tmr sur un système d'observation, indiqué par 19 dans la figure l, qui comprend une portion avant de l'habitacle 1. Ce système d'observation présente par exemple une ouverture angulaire a égale à environ 60 , et une largeur transversale en mesure d'encadrer substantiellement tout le tableau de bord 3 du moyen de transport. Le capteur 18 est constitué par exemple d'un capteur à thermopile ou à rayons infrarouges, de type connu en soi, par exemple une sonde Exergen, type IrcOl. A l'unité ECU est en outre branché un autre capteur 20, en mesure de fournir des signaux électriques indicatifs du débit Q de l'air qui, traité par le groupe de climatisation 4, est introduit dans l'habitacle 1. Par 21, on indique, dans les dessins, un dispositif de réglage, connu en soi, pouvant être actionné manuellement par l'utilisateur pour établir la température Ta souhaitée dans l'habitacle 1. Dans la figure 2, l'installation de climatisation 4 et le système de contrôle qui y est associé sont représentés sous forme de schéma fonctionnel. L'unité de traitement et de contrôle ECU comprend une première partie ou unité de traitement 30, prévue pour calculer la valeur instantanée de la température équivalente TEQ, selon une fonction d'estimation préétablie de la température moyenne radiante Tmr relevée par la sonde 18, de la température Tta de l'air traité par le groupe de climatisation 4 et introduit dans l'habitacle 1, ainsi que du débit Q d'air traité qui est effectivement introduit dans ledit habitacle. Les informations sur les températures Tta, Tmr et sur le débit Q sont fournies à l'unité de traitement 30 par les capteurs 17,18 et 20, respectivement. Convenablement, l'unité de traitement 30 est prévue pour estimer la température équivalente TEQ selon la relation suivante : TEQ = hl. Tmr + h2. v. (Tta-Tmr) Dans laquelle hl, h2, v sont des coefficients prédéterminés expérimentalement, relativement à un véhicule automobile spécifique, sur la base des températures relevées avec un mannequin sur lequel des capteurs ont été installés et situé dans l'habitacle ; le coefficient v dépend en particulier du débit Q. L'unité de traitement et de contrôle ECU comprend une seconde ou une autre partie ou unité de traitement 31, prévue pour calculer une valeur-objectif instantanée Tref pour la température équivalente, selon une fonction préétablie de la température Te de l'air à l'extérieur de l'habitacle, et de la température souhaitée Td établie par l'utilisateur au moyen du dispositif 21. La valeur instantanée estimée Teq de la température équivalente et la valeur-objectif instantanée associée Tref parviennent aux entrées d'un soustracteur 32, à la sortie duquel on a donc un signal indicatif de la différence ou erreur E = TREF - TEQ' L'unité de traitement et de commande ECU comprend en outre une autre partie ou unité de contrôle 33 laquelle pilote les actuateurs 7, 11 et 15 du groupe de climatisation 4 selon les modalités préétablies, en fonction de l'erreur instantanée E entre la température de référence TREF et la température équivalente estimée TE. Des expérimentations effectuées par la demanderesse ont démontré que l'estimation de la température équivalente TEQ selon l'expression indiquée précédemment, laquelle dépend d'un nombre réduit de paramètres relevés au moyen de capteurs, est plus qu'adaptée pour permettre un contrôle précis et fiable du climat dans l'habitacle d'un moyen de transport. Naturellement, tout en maintenant le principe de l'invention, les formes de réalisation et les détails de réalisation pourront être largement modifiés par rapport à ce qui a été décrit et illustré à simple titre d'exemple non limitatif, sans pour cela sortir du cadre de l'invention comme défini dans les revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Système de contrôle pour une installation de climatisation (4) d'un environnement (1), en particulier pour l'habitacle (1) d'un moyen de transport, comprenant un premier capteur (17) en mesure de fournir un signal électrique indicatif de la température (Tta) de l'air qui, traité par l'installation de climatisation, est introduit dans ledit environnement (1), un second capteur (18) en mesure de fournir un signal électrique indicatif de la température moyenne radiante (Tmr) dans un domaine d'observation (19, a) qui comprend une portion dudit environnement (1), un troisième capteur (20) en mesure de fournir un signal électrique indicatif du débit de l'air qui, traité par l'installation de climatisation (4), est introduit dans ledit environnement (1), un quatrième capteur (16) en mesure de fournir des signaux électriques indicatifs de la température (Te) de l'air à l'extérieur dudit environnement (1), des dispositifs de réglage (21) à actionnement manuel, utilisables par un utilisateur pour générer des signaux électriques indicatifs de la température (Td) souhaitée dans ledit environnement (1) et une unité de traitement et de contrôle (ECU) prévue pour piloter des dispositifs actuateurs (7, 11, 15) de l'installation de climatisation (4) selon des modalités préétablies, en fonction des signaux fournis par lesdits capteurs (16,17, 18,20) et par les dispositifs de réglage (21) ; cette unité (ECU) comprenant : des premiers dispositifs de traitement (30) prévus pour calculer la valeur instantanée d'une température équivalente (TEQ) selon une fonction préétablie qui dépend uniquement des températures (Tta, Tmr) signalées par lesdits premier et second capteurs, et du débit d'air (Q) signalé par ledit troisième capteur (20) ; des seconds moyens de traitement (31) prévus pour calculer une valeur-objectif instantanée (TIEF) pour ladite température équivalente selon une fonction préétablie de la température (Te) de l'air à l'extérieur dudit environnement (1) et de la température souhaitée (Td) établie par l'utilisateur et des dispositifs de traitement et commande (33) prévus pour piloter lesdits actuateurs (7, 11, 15) de l'installation de climatisation (4) selon des modalités préétablies en fonction de l'erreur ou de la différence (E) entre la valeur instantanée calculée (TEQ) de la température équivalente et de la valeur-objectif correspondante (TIEF). 2. Système de contrôle selon la revendication l, caractérisé en ce que lesdits premiers dispositifs de traitement (30) sont prévus pour calculer la valeur instantanée (TEQ) de la température équivalente substantiellement selon l'expression : TEQ = hl. Tmr + h2. v. (Tta-Tmr) Dans laquelle hl, h2, v sont des coefficients prédéterminés expérimentalement. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel le coefficient v est prédéterminé expérimentalement lors de la variation du débit de l'air (Q) qui, traité par l'installation de climatisation (4), est introduit dans ledit environnement (1).