Brevet FR2841501A1 — publié le 20040102

Procédé et dispositif de commande de débit d'un appareil de climatisation de véhicule. L'invention concerne la commande de la régulation de débit d'un appareil de climatisation de véhicule avec, en particulier, une régulation du débit des sorties dans l'habitacle du véhicule. Un appareil de climatisation automatique comporte en amont un groupe motoventilateur, et en aval plusieurs conduits associés à des volets d'obturation de positions réglables. Cet appareil est également associé à un tableau de commande pour, notamment, la température. En général, le réglage de la position des volets et de la tension du groupe moto-ventilateur est effectué à partir de tables mémorisées en prenant en compte divers paramètres tels que l'ensoleillement, la température extérieure, la température de l'habitacle. La position des volets est représentative par exemple de la priorité donnée à un ou plusieurs conduits par exemple le conduit de dégivrage et/ou le conduit des aérateurs centraux par rapport au conduit de diffusion vers les pieds. Le changement de position d'un des volets entraîne en général une modification des débits sur chacune des sorties de l'appareil par modification de la perte de charge des conduits et des sections équivalentes. L'invention a pour but de proposer une stratégie de commande de débit pour une climatisation, permettant d'avoir une bonne prestation dans toutes les zones du véhicule. L'invention a également pour but d'avoir une commande de climatisation qui permette le réglage indépendant des débits de chacune des sorties. Un autre but de l'invention est de proposer une facilité de mise au point du réglage des débits d'air des sorties. Pour atteindre ces buts, l'invention propose de façon générale de travailler avec des variables indépendantes de sections équivalentes pour chaque sortie, plutôt que de travailler avec des variables liées pour la position des volets. La vitesse du groupe moto-ventilateur est alors gérée en rapport avec ces sections équivalentes. Plus précisément, l'invention propose de baser la commande sur un calcul dit " de densité ", de calculer la section équivalente pour chacune des sorties en fonction de ladite densité, et de déterminer la tension nécessaire pour le groupe moto-ventilateur. Plus généralement, l'invention propose un procédé de commande de débit d'un appareil de climatisation comportant en amont un groupe motoventilateur, et en aval plusieurs conduits associés à des volets de positions réglables. Selon une caractéristique générale de l'invention, on contrôle les positions des volets, par exemple d'obturation ou d'aiguillage, et la vitesse du groupe moto-ventilateur à partir de variables indépendantes de sections équivalentes affectées aux différents conduits. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, l'élaboration des variables de sections équivalentes comporte un calcul de densités des conduits. L'élaboration des variables de sections équivalentes comporte par exemple un calcul des densités de chaque conduit, la détermination du conduit ayant la densité la plus élevée, le calcul des variables de sections équivalentes en fonction de sections équivalentes maximales et d'une demande de répartition. On applique avantageusement une ouverture maximale au volet associé au conduit présentant la plus forte densité, et on règle la position de chacun des volets associés aux autres conduits en fonction de la demande de répartition. L'invention a également pour objet un dispositif de commande de débit d'un appareil de climatisation, comportant en amont un groupe motoventilateur, et en aval plusieurs conduits associés à des volets de positions réglables. Selon une caractéristique générale de l'invention, le dispositif de commande comporte des moyens d'élaboration aptes à élaborer des variables indépendantes de sections équivalentes affectées aux différents conduits, et des moyens de contrôle des positions des volets et de la vitesse du groupe moto-ventilateur à partir desdites variables indépendantes de sections équivalentes. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'élaboration comportent des premiers moyens de calcul de densités des conduits. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'élaboration comportent en outre des moyens de détermination du conduit ayant la densité la plus élevée, et des deuxièmes moyens de calcul aptes à calculer les variables de sections équivalentes en fonction de sections équivalentes maximales et d'une demande de répartition. Les moyens de contrôle sont avantageusement aptes à appliquer une ouverture maximale au volet associé au conduit présentant la plus forte densité, et à régler la position de chacun des volets associés aux autres conduits en fonction de la demande de répartition. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation et de mise en oeuvre, nullement limitatif, et du dessin annexé, sur lequel la figure unique représente très schématiquement un mode de réalisation d'un appareil de climatisation incorporant un dispositif de commande selon l'invention. Sur la figure, l'appareil de climatisation ACL comporte en amont un groupe moto-ventilateur GMV, un évaporateur CMP, un aérotherme AE et, ici, trois conduits de sortie disposés en aval et référencés CD1, CD2 et CD3. Le conduit CD1 est par exemple le conduit avant, le conduit CD2 le conduit "pieds" et le conduit CD3 le conduit ventilation arrière. Chaque conduit est associé à un volet d'obturation V1-V3 dont la position est réglable. Il est également prévu un volet V4 de mixage de la température habitacle et un volet d'aiguillage V5 entre un conduit de dégivrage CD10 et un conduit CD11 vers les aérateurs centraux. Cet appareil de climatisation comporte également un tableau de commande utilisateur TCM permettant à l'utilisateur d'actionner les commandes de dégivrage, par exemple. Généralement, ce tableau de commande est formé d'un tableau principal avant, mais il peut également comporter éventuellement un tableau arrière avec une commande de débit propre. Il est également prévu un dispositif de commande de débit de l'appareil de climatisation, ce dispositif de commande étant référencé DC. Ce dispositif de commande va permettre, comme on va le voir plus en détail maintenant, de contrôler les positions des volets d'obturation ou d'aiguillage et la vitesse du groupe moto-ventilateur à partir de variables indépendantes de sections équialentes affectées aux différents conduits. Ce dispositif de commande comporte des moyens d'élaboration MEL, des premier et deuxième moyens de calcul MC1 et MC2, des moyens de détermination MDT et des moyens de contrôle MCTL. Ces différents moyens peuvent être par exemple réalisés de façon logicielle au sein d'un microprocesseur et/ou sous la forme d'un circuit intégré. Les moyens d'élaboration MEL vont élaborer des variables indépendantes de sections équivalentes affectées aux différents conduits. Le calcul de ces variables de sections équivalentes s'effectue en trois étapes: - on calcule tout d'abord les densités de chaque conduit, - on détermine ensuite, en fonction des densités, le conduit ayant la densité la plus élevée, - puis on calcule les variables de sections équivalentes en fonction de sections équivalentes maximales et de la demande de répartition effectuée par l'utilisateur sur son tableau de commande. Chaque conduit, en fonction de sa géométrie, c'est à dire de son diamètre de sortie, de sa forme (étranglement (conduit CD3 par exemple),...) a une perte de charge propre (avec pour référence la perte de charge quand son volet est ouvert au maximum). Le but est, pour que la perte de charge globale de l'appareil de climatisation puisse être la plus faible possible, d'ouvrir à fond le volet d'un conduit d'une des sorties, puis de régler en fonction de la répartition souhaitée (par exemple priorité au dégivrage ou à l'aération avant ou à l'aération "pieds" et ventilation arrière,...) le volet de chacun des conduits des autres sorties. Ceci permet d'optimiser l'acoustique et la consommation du groupe motoventilateur. La densité d'un conduit représente le rapport entre la demande de débit en pourcentage et la capacité du conduit représentée par sa surface équivalente maximale. Les surfaces équivalentes maximales des conduits "pieds" et arrière sont constantes. Elles sont directement liées à la géométrie du conduit considéré( par exemple: étranglement dans le conduit CD3). La surface équivalente maximale du conduit avant dépend dans un exemple de réalisation, de la position d'une came permettant de régler le dégivrage et/ou la ventilation. En effet, selon que l'on souhaite mettre plus d'air du côté dégivrage ou du côté ventilation, on change la géométrie de l'ensemble avant et donc la surface équivalente maximale. De plus, on doit prendre en compte l'hystérésis de la came pour calculer cette surface équivalente maximale en fonction de la position de la came. Afin d'optimiser les commandes des volets de distribution en fonction de la répartition demandée, les moyens de détermination MDT vont déterminer le volet associé au conduit ayant la plus forte densité. On appliquera alors à ce volet une ouverture maximale (100%). La répartition est celle qui permet de garantir la prestation pour les sorties (par exemple, en fonction de la température extérieure, de la température intérieure et du taux d'humidité, le système de régulation sait qu'il y a un risque de buée et choisit une priorité de dégivrage). Les deuxièmes moyens de calcul MC2 vont calculer les variables de sections équivalentes SE de la façon suivante. Si le conduit CD1 est celui ayant la plus forte densité, les moyens MC2 calculent les variables équivalentes SE1, SE2 et SE3, respectivement associées aux conduits CD1, CD2 et CD3, de la façon suivante: - SE1 = SEmaxi, - SE2 = SEmaxl X % Q2 / % Qi, - SE3 = SEmaxl X % Q3 / % Qi, o % QI, % Q2 et % Q3 désignent respectivement le pourcentage souhaité du débit du conduit correspondant (prestation). Dans le cas o le conduit CD2 (conduit "pieds") est celui ayant la plus forte densité, le calcul des variables de sections équivalentes SEl, SE2 et SE3 s'effectue de la façon suivante - SE2 = SEmax2, - SEl = SEmax2 X % Qi / % Q2, - SE3 = SEmax2 x % Q3 / % Q2. Dans le cas o le conduit CD3 est celui présentant la plus forte densité, le calcul s'effectue de la façon suivante - SE3 = SEmax3, - SE2 = SEmax3 X % Q2/% Q3, - SE1 = SEmax3 X % Q1I% Q3. SEmaxi Eax3 sont des valeurs connues et mémorisées qui dépendent de la géométrie du conduit ( diamètre, longueur,...) La commande des trois volets d'obturation s'effectue à partir du pourcentage de surface équivalente demandé par rapport à la surface équivalente maximale du conduit considéré. Le dispositif de contrôle comporte, à cet égard, une table de mémorisation par volet. Par ailleurs, la valeur de tension à appliquer au groupe motoventilateur provient d'un calcul ou bien d'une table de valeur mémorisée. Cette valeur est fonction au minimum de la somme des besoins en débit. Le calcul peut être enrichi avec les positions du ou des volets de mixage, la section équivalente globale vue par le groupe moto-ventilateur en sortie de l'appareil (différence de pression entre l'habitacle et la pression d'entrée du groupe moto-ventilateur, la perte de charge correspondant au débit total souhaité), la section interne de l'appareil de climatisation et la perte de charge en entrée du groupe moto- ventilateur. A titre d'exemple, on prend en compte ces paramètres de la façon suivante: - la tension à appliquer au groupe moto-ventilateur est fonction de courbes caractéristiques du groupe motoventilateur donnant, en fonction du débit et de la perte de charge totale de la gaine d'air, la tension à appliquer. Ce réseau de courbes est connu et intégré sous forme de table mémorisée, le débit total correspond à la somme des besoins en débit, - la perte de charge est calculée en fonction de la position du ou des volets de mixage (réglage, température par rapport à l'aérotherme), des caractéristiques de sections équivalentes des conduits d'entrée, de la section équivalente des conduits de sortie, et de la position du volet de recyclage. REVENDICATIONS 1-Procédé de commande de débit d'un appareil de climatisation de véhicule comportant en amont un groupe moto ventilateur, et en aval plusieurs conduits associés à des volets de positions réglables, caractérisé par le fait qu'on contrôle les positions des volets (Vl-V3) et la vitesse du groupe moto ventilateur (GMV) à partir de variables indépendantes de sections équivalentes affectées aux différents conduits. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élaboration des variables de sections équivalentes comporte un calcul de densités des conduits. 3-Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'élaboration des variables de sections équivalentes comporte un calcul des densités de chaque conduit, la détermination du conduit ayant la densité la plus élevée, le calcul des variables de sections équivalentes en fonction de sections équivalentes maximales et d'une demande de répartition. 4-Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on applique une ouverture maximale au volet associé au conduit présentant la plus forte densité, et on règle la position de chacun des volets associés aux autres conduits en fonction de la demande de répartition. -Dispositif de commande de débit d'un appareil de climatisation de véhicule comportant en amont un groupe moto ventilateur, et en aval plusieurs conduits associés à des volets de positions réglables, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'élaboration (MEL) aptes à élaborer des variables indépendantes de sections équivalentes affectées aux différents conduits, et des moyens de contrôle (MCTL) des positions des volets et de la vitesse du groupe moto ventilateur à partir desdites variables indépendantes de sections équivalentes. 6-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens d'élaboration comportent des premiers moyens de calcul de densités des conduits. 7-Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens d'élaboration comportent en outre des moyens de détermination du conduit ayant la densité la plus élevée, et des deuxièmes moyens de calcul aptes à calculer les variables de sections équivalentes en fonction de sections équivalentes maximales et d'une demande de répartition. 8-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens de contrôle sont aptes à appliquer une ouverture maximale au volet associé au conduit présentant la plus forte densité, et à régler la position de chacun des volets associés aux autres conduits en fonction de la demande de répartition.