Brevet FR2827113A1 — publié le 20030110

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les installations de chauffage d'air, en particulier pour des véhicules automobiles. De façon bien connue, le réchauffage de l'air destiné au chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile à moteur thermique, ainsi qu'au désembuage et au dégivrage, est assuré par échange de chaleur entre un flux d'air et un liquide de refroidissement du moteur. Il est connu également qu'au démarrage et pendant un certain laps de temps suivant le démarrage, les calories véhiculées par le liquide de refroidissement du moteur peuvent être insuffisantes pour assurer un chauffage rapide et efficace de l'habitacle. Cela est observé plus particulièrement avec certains types de moteur et présente un réel inconvénient par temps très froid car non seulement la température interne de l'habitacle ne peut être élevée rapidement, mais en outre les fonctions de dégivrage et désembuage ne peuvent être assurées efficacement. Pour remédier à ces inconvénients, il a été proposé de monter un dispositif de chauffage électrique complémentaire dans le flux d'air dirigé vers l'habitacle, immédiatement en aval de l'échangeur de chaleur parcouru par le liquide de refroidissement du moteur. Un tel dispositif utilise généralement des éléments résistifs à coefficient de température positif (CTP). Ces éléments, du fait de la forte augmentation de leur résistance électrique à partir d'un seuil de température (point de Curie), confèrent au dispositif de chauffage la capacité de s'autoréguler en fonction de la température, ce qui évite tout échauffement excessif potentiellement dangereux. Les résistances CTP se présentent habituellement sous forme de blocs ou pierres qui sont disposés dans des barreaux. Chaque barreau comprend une pluralité de pierres espacées les unes des autres et alimentées en parallèle entre deux électrodes. L'une des électrodes peut être constituée par un tube enfermant le barreau, tandis que l'autre électrode se présente sous forme d'une bande métallique introduite dans le barreau et isolée de la paroi du tube. Plusieurs barreaux chauffants sont disposés dans un cadre support et sont en contact avec des éléments radiants tels que des entretoises disposées entre les barreaux ou des ailettes qui s'étendent transversalement par rapport aux barreaux et sont traversées par ceux-ci. Afin de réduire le câblage nécessaire à la commande des barreaux chauffants, notamment lorsque ceux-ci sont commandés individuellement de façon sélective pour ajuster la puissance délivrée par le dispositif de chauffage, il a été proposé dans le document EP 0 901 311 de loger cette électronique de commande sur le cadre dans lequel sont montés les barreaux chauffants. La commutation de l'alimentation des barreaux est assurée au moyen de composants tels que des transistors de puissance. Ceux-ci sont munis de radiateurs exposés au flux d'air traversant le dispositif de chauffage. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de simplifier la réalisation d'un dispositif de chauffage électrique ayant une électronique de commande intégrée, notamment pour en réduire le coût par rapport aux dispositifs de l'art antérieur. Ce but est atteint grâce à un dispositif de chauffage comprenant une pluralité de barreaux chauffants ayant chacun des éléments résistifs disposés en parallèle entre deux conducteurs électriques s'étendant le long du barreau, un circuit électronique avec des composants de puissance pour la commutation de l'alimentation électrique des barreaux, et des moyens de dissipation de la chaleur produite par les composants exposés à un flux d'air traversant le dispositif de chauffage, dispositif dans lequel le circuit électronique avec les composants de puissance est supporté par une plaque de dissipation de chaleur montée directement sur les barreaux chauffants, à une extrémité de ceux-ci. Ainsi, la plaque de dissipation de chaleur portant le circuit électronique s'intègre dans le dispositif de chauffage à la manière d'un élément radiant monté sur les barreaux chauffants. Selon une particularité du dispositif de chauffage, chaque barreau chauffant comporte un tube contenant les éléments résistifs et la plaque de dissipation de chaleur est montée à une extrémité des tubes des barreaux chauffants. Avantageusement, le tube constitue l'un des conducteurs électriques en contact avec les éléments résistifs du barreau. Selon une autre particularité du dispositif de chauffage, le circuit électronique est porté par une plaque de circuit imprimé supportée par la plaque de dissipation de chaleur. Au moins l'un des conducteurs électriques s'étendant le long de chaque barreau traverse la plaque de dissipation de chaleur et la plaque de circuit imprimé pour être raccordé à celle-ci. Ainsi, le raccordement électrique entre les barreaux chauffants et le circuit électrique est-il très simplifié. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe et en élévation d'un mode de réalisation d'un dispositif de chauffage conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue partielle en coupe selon le plan an ! N) de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détail montrant une variante de réalisation du dispositif de chauffage de la figure 1 ; et - la figure 4 est un schéma électrique du dispositif de chauffage de la figure 1. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent schématiquement un dispositif de chauffage conforme à l'invention destiné par exemple à une installation de chauffage d'air pour un véhicule automobile. Le dispositif de chauffage comprend plusieurs barreaux chauffants 10 (trois sont montrés sur la figure 1, mais leur nombre peut être plus grand). Les barreaux chauffants sont associés à des éléments radiants sous forme d'ailettes 12. Les barreaux 10 s'étendent transversalement par rapport aux ailettes 12 en étant engagés à force dans des passages formés dans les ailettes, de sorte qu'un bon contact thermique est établi entre les barreaux 10 et les ailettes 12. Les barreaux 10 et ailettes 12 sont montés à l'intérieur d'un cadre 14. Les barreaux 10 comportent chacun un tube 100 de forme aplatie dans lequel sont disposés des éléments résistifs 102 espacés les uns des autres le long du tube 100. Les éléments résistifs 102, par exemple des pierres CTP sont serrées entre une paroi interne du tube 100 et une électrode 104 s'étendant le long du tube 100, à l'intérieur de celui-ci. Le tube 100 est en un métal conducteur de l'électricité, par exemple en aluminium. L'électrode 104 est sous forme d'une bande métallique, par exemple également en aluminium. Un isolant électrique 106 est interposé entre l'électrode 104 et la paroi interne du tube 100 opposée à celle en contact avec les éléments résistifs 102. L'alimentation électrique des éléments résistifs des barreaux 10 est assurée au moyen d'un circuit électronique 20. Celui-ci comporte une plaque de circuit imprimé 200 montée sur une plaque de dissipation de chaleur 202 avec interposition d'une couche isolante 204. La couche 204 est en un matériau isolant électrique mais conducteur thermique sous forme de feuille, par exemple un papier chargé de verre. La plaque de circuit imprimé 200 est fixée à la plaque 202 de dissipation de chaleur, par exemple par vis-écrous 203, ou par boutrolage. La plaque de dissipation de chaleur 202, par exemple en alumine est montée sur les extrémités des barreaux 10. La plaque 202 et les ailettes 12 sont engagées à leurs extrémités dans des logements formés dans des montants opposés du cadre 14. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la plaque 202 présente des passages 206 dans lesquels les extrémités des tubes 100 sont emmanchées à force et/ou fixées par vis-écrous. Dans le mode de réalisation de la figure 3, des parties d'extrémité 108 des tubes 100 ayant traversé les passages 206 sont découpées et rabattues sur le côté de la plaque 202 opposé à celui où se trouvent les barreaux 10 et sont solidarisées à la plaque 202 par exemple par soudage. La plaque 202 est évidée autour des passages 206 pour loger les parties 108 des tubes 100. Ce montage peut conférer une meilleure tenue aux vibrations à la liaison entre les barreaux 10 et la plaque 202. Dans les deux modes de réalisation ci-dessus, une bonne liaison électrique et thermique est établie entre les barreaux 10 et la plaque 202. Celle-ci est reliée à un potentiel de référence (masse ou potentiel +V tel que fourni par exemple par une batterie de véhicule automobile) auquel les tubes 100 et les ailettes 12 sont par conséquent portés. Les électrodes 104 des barreaux 10 sont prolongées au-delà de l'extrémité de ceux-ci reliée à la plaque 202 et traversent les passages 206 ainsi que des passages formés à travers la couche isolante 204 ainsi que la plaque de circuit imprimé 200. Les extrémités 104a des électrodes 104 faisant saillie au-dessus de la plaque 200 sont reliées aux circuits de celles-ci par soudage par exemple sur des pattes de liaison 201. La plaque 200 porte des composants 208 qui assurent la commutation de l'alimentation électrique des barreaux 10 en reliant de façon sélective les électrodes 104 à une borne d'alimentation (non représentée) portée à un potentiel +V par exemple le potentiel positif fourni par une batterie de véhicule automobile. Un capot de protection 216 peut recouvrir le circuit 20 en étant fixé sur la plaque 202. La figure 4 montre le circuit électrique du dispositif de chauffage. Les composants 208, par exemple des transistors de puissance, sont commandés par une unité de commande 210 pour relier les électrodes 104 au potentiel +V et alimenter les éléments résistifs 102. L'unité de commande 210 comprend un microprocesseur relié par une interface de bus à un bus de données 212. Ce dernier reçoit de façon connue des signaux de commande produits par une unité centrale de commande de climatisation en fonction de besoins exprimés ou détectés en chauffage électrique. Selon ces besoins, un ou plusieurs barreaux chauffants sont commandés. La chaleur produite par le circuit électronique 20, notamment les transistors de puissance 208 est évacuée par la plaque. La plaque de dissipation 202 se trouve exposée au flux d'air traversant le dispositif de chauffage (flèches F de la figure 2). De la sorte, une contribution est apportée à la fois au réchauffage souhaité de ce flux d'air et au refroidissement nécessaire des composants 208. De préférence, les barreaux 10 sont dépourvus d'éléments résistifs au voisinage immédiat des extrémités reliées à la plaque 202. Un autre avantage du dispositif décrit ci-avant réside dans la simplicité et le coût minimal de la connexion électrique entre les barreaux 10 et le circuit électronique 20. On notera toutefois que les conducteurs électriques d'alimentation des éléments résistifs des barreaux pourront être constitués par deux électrodes logées dans les tubes 100 et traversant la plaque de dissipation de chaleur 202, l'isolant 204 et la plaque de circuit imprimé 200 pour être reliés à celle-ci, par exemple de la même manière que l'électrode 104 du mode de réalisation des figures 1 et 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffage électrique comprenant une pluralité de barreaux chauffants (10) ayant chacun des éléments résistifs (102) disposés en parallèle entre deux conducteurs électriques s'étendant le long du barreau, un circuit électronique (20) avec des composants de puissance (208) pour la commutation de l'alimentation électrique des barreaux, et des moyens (202) de dissipation de la chaleur produite par les composants exposés à un flux d'air traversant le dispositif de chauffage, caractérisé en ce que le circuit électronique (20) avec les composants de puissance (208) est supporté par une plaque de dissipation de chaleur (202) montée directement sur les barreaux chauffants (10), à une extrémité de ceux-ci. 2. Dispositif de chauffage selon la revendication 1, dans lequel chaque barreau chauffant (10) comporte un tube (100) contenant les éléments résistifs (102), caractérisé en ce que la plaque de dissipation de chaleur (202) est montée à une extrémité des tubes (100) des barreaux chauffants. 3. Dispositif de chauffage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube (100) constitue l'un des conducteurs électriques en contact avec les éléments résistifs (102) du barreau (10). 4. Dispositif de chauffage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque de dissipation de chaleur (202) comporte des passages (206) dans lesquels les extrémités des tubes (100) sont engagées. 5. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (100) sont emmanchées à force dans lesdits passages. 6. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités des tubes (100) sont fixées dans lesdits passages par vis-écrous. 7. Dispositif de chauffage selon la revendication 4, caractérisé en ce que des parties d'extrémité (108) des tubes (100) sont rabattues sur la plaque de dissipation de chaleur (202) du côté de celle-ci opposé à celui où se trouvent les barreaux chauffants (10). 8. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit électronique est porté par une plaque de circuit imprimé (200) supportée par la plaque de dissipation de chaleur (202). 9. Dispositif de chauffage selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un isolant électrique (204) sous forme de feuille est interposé entre la plaque de circuit imprimé (200) et la plaque de dissipation de chaleur (202). 10. Dispositif de chauffage selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'au moins l'un (104) des conducteurs électriques s'étendant le long de chaque barreau (10) traverse la plaque de dissipation de chaleur (202) et la plaque de circuit imprimé (200) pour être raccordé à celle-ci.