Brevet FR2841841A1 — publié le 20040109

Dispositif et procédé de chauffe de sièges de véhicule automobile La présente invention est relative aux dispositifs et aux procédés de chauffe de sièges de véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de chauffe d'un siège de véhicule automobile, comportant - une nappe chauffante comprenant une résistance électrique connectée à deux bornes d'une alimentation électrique, avantageusement une borne positive, et une borne négative, et - une nappe de mesure, par exemple pour caractériser l'occupant du siège en terme de masse et/ou de position, cette nappe de mesure comportant au moins un capteur capacitif comportant lui-même au moins deux électrodes, et - des moyens de contrôle de coupure d'alimentation de la nappe chauffante adaptés pour déconnecter la résistance électrique d'au moins l'une des deux bornes de l'alimentation électrique. La demande internationale de brevet W002/06083 décrit un exemple d'un tel dispositif de chauffe, dans lequel l'alimentation de la nappe chauffante est interrompue juste avant que le signal de mesure d'un capteur ne soit recueilli. Mais il a été constaté que les mesures fournies par ce type de dispositif manquent de précision et de fiabilité, l'incertitude sur les mesures de masse et de position pouvant alors être supérieure à 65%. La présente invention a notamment pour but de pallier cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, un dispositif du genre en question est caractérisé par le fait: - qu'il comporte en outre des moyens de commutation connectés à au moins deux des électrodes et adaptés pour, dans un premier état, charger électriquement le capteur en imposant un potentiel de charge à au moins l'une des électrodes, tout en portant une autre électrode à un potentiel de référence, et, dans un deuxième état, décharger le capteur dans un circuit de mesure de charges électriques, et - que les moyens de contrôle de coupure d'alimentation de la nappe chauffante déconnectent la résistance électrique d'au moins l'une des deux bornes de l'alimentation électrique, avantageusement la borne positive, pendant que les moyens de commutation de la nappe de mesure sont dans les premier et deuxième états. Grâce à ces dispositions la nappe chauffante est hors service pendant la totalité de la mise en service de chaque capteur. L'effet d'écran provoqué par la nappe chauffante est de cette façon réduit aussi bien pendant la première étape, correspondant à une phase de sondage, que pendant la deuxième étape, correspondant à une phase de restitution des grandeurs mesurées, contrairement au dispositif de l'art antérieur indiqué ci-dessus qui ne s'affranchit de l'effet d'écran que pendant la deuxième étape, alors que l'effet d'écran a perturbé la mesure pendant la phase de sondage. L'effet d'écran est encore diminué lorsque - les moyens de contrôle de coupure d'alimentation de la nappe chauffante sont adaptés pour déconnecter les deux bornes de l'alimentation électrique de la résistance électrique, pendant que les moyens de commutation de la nappe de mesure sont dans les premier et deuxième états, et/ou lorsque: - les moyens de contrôle de coupure d'alimentation de la nappe chauffante sont adaptés pour porter au moins l'une des deux bornes de l'alimentation électrique de la résistance électrique au potentiel de charge pendant que les moyens de commutation de la nappe de mesure sont dans le premier état; on peut ainsi avoir soit les deux bornes de l'alimentation électrique connectées au potentiel de charge, soit l'une des deux bornes connectée au potentiel de charge, tandis que l'autre est flottante; dans le premier cas, l'incertitude sur la mesure effectuée par chaque capteur peut être inférieure à 10%. Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de chauffe d'un siège de véhicule automobile, dans lequel on alimente électriquement une nappe chauffante comprenant une résistance électrique, reliée électriquement à deux bornes d'une alimentation électrique, et destinée à chauffer au moins une partie du siège de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend a) une première étape dans laquelle on déconnecte la résistance électrique d'au moins l'une des deux bornes de l'alimentation électrique, b) une deuxième étape dans laquelle on charge un capteur capacitif d'une nappe de mesure comportant au moins un capteur, en le connectant entre un potentiel de charge et un potentiel de référence, c) une troisième étape dans laquelle on mesure la charge emmagasinée dans le capteur à l'étape précédente, en le déconnectant du potentiel de charge et en le connectant à un circuit de mesure de charges électriques, et d) une quatrième étape dans laquelle on reconnecte la résistance électrique à la borne de laquelle elle a été déconnectée à la première étape, pour permettre le chauffage d'au moins une partie du siège. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - on répète les deuxième et troisième étapes sur chaque capteur de la nappe de mesure, avant de procéder à la quatrième étape; - pendant la première étape, on déconnecte les deux bornes de l'alimentation électrique de la résistance électrique; et - pendant la deuxième étape, on porte au moins l'une des deux bornes de l'alimentation électrique de la résistance électrique au potentiel de charge. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'un de ses modes de réalisation. L'invention sera également mieux comprise à l'aide des dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en élévation de côté d'un siège de véhicule automobile sur lequel peut être monté un dispositif de chauffe conforme à la présente invention; - la figure 2 représente schématiquement en coupe une partie de la matelassure du siège représenté sur la figure 1, dans laquelle est inséré un dispositif de chauffe conforme à la présente invention; - la figure 3 représente schématiquement le circuit électrique du dispositif de chauffe représenté sur la figure 2; - la figure 4 représente schématiquement une sonde du dispositif de chauffe représenté sur les figures 2 et 3; - la figure 5 représente schématiquement un exemple de période de mesure réalisée sur le dispositif de chauffe représenté sur les figures 2 et 3; - la figure 6 représente schématiquement un exemple de cycle de la période représentée sur la figure 5; - la figure 7 représente schématiquement l'étape de charge d'un capteur du dispositif de chauffe représenté sur les figures 2 et 3; - la figure 8 représente schématiquement l'étape de mesure sur un capteur du dispositif de chauffe représenté sur les figures 2 et 3; et - la figure 9 représente différents chronogrammes correspondant à la période de mesure illustrée par la figure 5. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. A titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif selon l'invention est décrit ci-dessous. Selon ce mode de réalisation, le dispositif selon l'invention est destiné à équiper un siège 1 de véhicule automobile. Comme représenté sur la figure 1, ce siège 1 comporte un dossier 2 et une assise 3 destinés à supporter un utilisateur 4 ou une autre charge, de masse M. L'assise 2 est elle-même supportée par le plancher 5 du véhicule. Comme représenté sur la figure 2, le dossier 2 et l'assise 3 comportent une matelassure 6 et une coiffe 7 dont les matières sont du type de celles généralement utilisées dans les sièges de véhicule automobile. Le siège 1 comporte en outre un dispositif de chauffe 8, illustré par le schéma de la figure 3, qui comporte: - deux nappes chauffantes 9 (une pour le dossier 2 et une pour l'assise 3), - un boîtier de commande de chauffage 10 des nappes chauffantes 9, - un boîtier de commande de connexion 11 des nappes chauffantes 9, - une liaison de contrôle 12, entre le boîtier de commande de chauffage 10 et le boîtier de commande de connexion 11, - éventuellement un capteur de température 13, - au moins une nappe de mesure 14, et - un boîtier de mesure 15 pour commander chaque nappe de mesure 14. Les boîtiers de commande de connexion 11 et de mesure 15, représentés sur la figure 3, comme des entités distinctes, peuvent selon une variante être réunis dans un unique boîtier. Les nappes chauffantes 9 et de mesure 14 sont insérées entre la matelassure 6 et la coiffe 7 (voir figure 2). Avantageusement, chaque nappe chauffante 9 comporte une couche de lin 16 sur laquelle est cousu un fil 17 formant résistance électrique. Avantageusement aussi, chaque nappe de mesure 14 comporte cinq sondes 18. Chaque sonde 18 comporte au moins un capteur capacitif. Ces sondes 18 sont, à titre d'exemple non limitatif, formées de trois électrodes, ellesmêmes constituées de pistes 19 conductrices sérigraphiées sur une couche de polyester 20, avec une encre conductrice à l'argent. Ces pistes 19 sont recouvertes d'une couche de matériau étanche présentant des caractéristiques diélectriques stables en température. Avantageusement, ces pistes 19 ont - une largeur comprise sensiblement entre 0,5 mm et mm, - une longueur correspondant à la dimension de la zone sur laquelle on souhaite réaliser la mesure, et - une épaisseur sensiblement comprise entre quelques microns et 0,5 mm. Avantageusement, elles sont espacées entre elles d'une distance sensiblement comprise entre 5 et 40 mm. A titre d'exemple et comme représenté sur la figure 4, chaque sonde 18 comporte trois éléments conducteurs ou électrodes. Chaque élément conducteur est constitué d'une piste 19 nommée respectivement Ui, Ci, et Di (i = 1 à 10, pour deux nappes de mesure 14 de cinq sondes 18 chacune). En dehors des zones de mesure, les pistes 19 Ui, Ci et Di sont protégées du milieu environnant par un blindage électrique 21. Deux ou trois des pistes 19 Ui, Ci et Di, prises ensemble (on peut avoir une électrode associant deux pistes 19), constituent les deux électrodes d'un capteur capacitif. Ainsi, on peut former les capteurs suivants: Ui/Ci, Ci/Di et Ui/Di (voir figure 6). Le boîtier de commande de chauffage 10 forme des moyens d'alimentation de chaque nappe chauffante 9. Il est connecté électriquement aux deux bornes 22, 23 de l'alimentation électrique du véhicule (par exemple une borne 22 à un potentiel positif de 12 volts et une autre borne 23 à la masse). Le chauffage est, d'une part, commandé par l'occupant du siège 1; l'information sur la commande effectuée par l'utilisateur est transmise au boîtier de commande de chauffage 10, qui connecte ou déconnecte les nappes chauffantes 9 des bornes 22,23 de l'alimentation électrique du véhicule. Le chauffage est, d'autre part, commandé par le boîtier de commande de connexion 11. En effet, ce dernier constitue des moyens de commutation et pilote, via la liaison de contrôle 12, l'alimentation électrique de chacune des nappes chauffantes 9. Il commande ainsi la connexion et la déconnexion, au niveau du boîtier de commande de chauffage 10, des nappes chauffantes 9 aux bornes 22, 23 et permet d'activer ou d'inhiber le chauffage par les nappes chauffantes 9. Lorsque les nappes chauffantes 9 ne sont pas connectées électriquement aux bornes 22,23, le boîtier de commande de connexion 11 peut les connecter à une borne intermédiaire 24, à un potentiel de charge, par exemple Vfield = - 7 volts. Les boîtiers de commande de chauffage 10 et de commande de connexion 11 peuvent être soit intérieurs, soit extérieurs, au boîtier de mesure 15. Le boîtier de mesure 15 comporte des moyens de commutation 25 des nappes de mesure 14, ainsi qu'un circuit de mesure 26 de charges électriques. Le boîtier de mesure 15 est synchronisé avec le boîtier de commande de connexion 11 grâce à une liaison de synchronisation 27. Deux ou trois pistes 19 constitutives des électrodes d'un capteur (par exemple, Ui/Ci, Ci/Di ou Ui/Di) peuvent être connectées électriquement, grâce aux moyens de commutation 25, respectivement au potentiel de charge et au potentiel de référence ou au contraire déconnectées d'au moins l'un de ces potentiels. Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit ci-dessous. Selon ce mode de mise en oeuvre, les mesures sur les nappes de mesure 14 durent pendant une période de mesure Ml, par exemple de lOms, et sont répétées à une cadence M2, par exemple toutes les 50ms. Lorsque les nappes chauffantes 9 ne sont pas alimentées pour chauffer, par exemple lorsque leur fonctionnement a été arrêté par l'utilisateur, elles demeurent néanmoins pilotées par le boîtier de commande de connexion 11, pendant la période de mesure. Lorsque les nappes chauffantes 9 sont alimentées par le boîtier de commande de chauffe 10 pour chauffer le siège 1, pendant la période de mesure, le fonctionnement de chaque nappe chauffante 9 est inhibé. Leur connexion à différents potentiels est pilotée de manière séquentielle et synchrone par rapport aux mesures sur les nappes de mesure 14. Chaque nappe chauffante 9 peut donc produire de la chaleur pendant une période chauffe de 40 ms, soit pendant 80% du temps d'activation du dispositif selon l'invention. Les périodes de chauffe et de mesure sont temporellement distinctes. Après la déconnexion, au niveau du boîtier de commande de chauffe 10, des nappes chauffantes 9 d'au moins la borne 22 de l'alimentation électrique du véhicule, commence la période de mesure. Cette opération de déconnexion des nappes chauffantes 9 est commandée par le boîtier de commande de connexion 11, via la liaison de contrôle 12. La période de mesure est présentée de manière plus détaillée ci-dessous. Comme illustré par les figures 5 et 6, la période de mesure comporte cinq cycles 100, 200, 300, 400 et 500. Chaque cycle 100, 200, 300, 400 ou 500 correspond à une mesure sur deux sondes 18. Pendant chacun de ces cycles , 200, 300, 400 ou 500, une mesure est effectuée simultanément sur les sondes 18 numéros i et i+5. Ainsi, pendant le cycle 100 une mesure est effectuée sur les sondes 18 numéros 1 et 6; - pendant le cycle 200 une mesure est effectuée sur les sondes 18 numéros 2 et 7; - pendant le cycle 300 une mesure est effectuée sur les sondes 18 numéros 3 et 8; - pendant le cycle 400 une mesure est effectuée sur les sondes 18 numéros 4 et 9; et - pendant le cycle 500 une mesure est effectuée sur les sondes 18 numéros 5 et 10. Comme illustré par les figures 5 et 6, chaque cycle , 200, 300, 400 ou 500 comporte quatre phases U, C, UC et CU. Selon le mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention décrit ci-dessous, chaque phase U, C, UC ou CU comprend: - une étape, illustrée par la figure 7, dans laquelle on charge un capteur Ui/Ci, Ci/Di ou Ui/Di des sondes i et i+5 d'une nappe de mesure 14 (sur la figure 7, seul l'un Ui/Ci de ces capteurs est représenté), en le connectant entre le potentiel de charge Vfield et le potentiel de référence (la masse), et on connecte, au niveau du boîtier de commande de connexion 11, les nappes chauffantes 9 au potentiel de charge Vfield; la capacité parasite Cp entre les nappes chauffantes 9 et le capteur Ui/Ci sur lequel est effectuée la mesure, est ainsi court- circuitée; les perturbations sont donc annulées; - une autre étape, illustrée par la figure 8 (sur laquelle seul l'un Ui/Ci des capteurs Ui/Ci, Ci/Di ou Ui/D est représenté), dans laquelle on mesure la charge emmagasinée dans le capteur Ui/Ci chargé à l'étape précédente, en le déconnectant du potentiel de charge Vfield et en le connectant au circuit de mesure 26 de charges électriques, tandis que simultanément les nappes chauffantes 9 sont déconnectées du potentiel de charge Vfield et demeurent entre un potentiel flottant et le potentiel de référence (la masse). Les quatre phases U, C, UC et CU sont ainsi reproduites pour chaque cycle 100, 200, 300, 400 ou 500. A la fin des cinq cycles 100, 200, 300, 400 et 500, on reconnecte les nappes chauffantes 9 à la borne de laquelle elle a été déconnectée avant le début de la période de mesure, pour reprendre la période chauffe et permettre le chauffage d'au moins une partie du siège 1. Différents chronogrammes correspondant à la période de mesure sont illustrés sur la figure 9. Le chronogramme 9a correspond à la commande, via la liaison de contrôle 12, de l'activation et à la désactivation des nappes chauffantes 9 par le boîtier de commande de connexion 11. Le chronogramme 9b correspond à la mise au potentiel de charge Vfield des nappes chauffantes 9 par le boîtier de commande de connexion 11. Le chronogramme 9c correspond aux variations de tension aux bornes des nappes chauffantes 9. Le chronogramme 9d correspond aux durées des périodes de mesure sur les sondes 18 et de calcul des masses sur le siège 1, à partir des mesures sur les sondes 18. Sur ces chronogrammes, la période 1 correspond à la déconnexion des nappes chauffantes 9 des bornes 22 et 23, la période 2 correspond à la période de mesure décrite cidessus, la période 3 correspond à la re- connexion des nappes chauffantes 9 aux bornes 22 et 23, et la période 4 correspond à la période de chauffe normale. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chauffe d'un siège de véhicule automobile, comportant: une nappe chauffante (9) comprenant une résistance électrique connectée à deux bornes (22,23) d'une alimentation électrique, - une nappe de mesure (14) comportant au moins un capteur capacitif comportant lui-même au moins deux électrodes (18), et - des moyens de contrôle (10) de coupure d'alimentation de la nappe chauffante (9) adaptés pour déconnecter la résistance électrique d'au moins l'une (22) des deux bornes de l'alimentation électrique, caractérisé par le fait - qu'il comporte en outre des moyens de commutation (11) connectés à au moins deux des électrodes (18) et adaptés pour, dans un premier état, charger électriquement le capteur en imposant un potentiel de charge (Vfield) à au moins l'une des électrodes, tout en portant une autre électrode à un potentiel de référence, et, dans un deuxième état, décharger le capteur dans un circuit de mesure (26) de charges électriques, et - que les moyens de contrôle (10) de coupure d'alimentation de la nappe chauffante (9) déconnectent la résistance électrique d'au moins l'une (22) des deux bornes de l'alimentation électrique, pendant que les moyens de commutation (11) de la nappe de mesure (14) sont dans les premier et deuxième états. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de contrôle (10) de coupure d'alimentation de la nappe chauffante (9) sont adaptés pour déconnecter les deux bornes (22,23) de l'alimentation électrique de la résistance électrique, pendant que les moyens de commutation (11) de la nappe de mesure (14) sont dans les premier et deuxième états. 3. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel les moyens de contrôle (10) de coupure d'alimentation de la nappe chauffante (9) sont adaptés pour porter au moins l'une (22) des deux bornes de l'alimentation électrique de la résistance électrique au potentiel de charge (Vfield) pendant que les moyens de commutation (11) de la nappe de mesure (14) sont dans le premier état. 4. Procédé de chauffe d'un siège (1) de véhicule automobile, dans lequel on alimente électriquement une nappe chauffante (9) comprenant une résistance électrique, reliée électriquement à deux bornes (22,23) d'une alimentation électrique, et destinée à chauffer au moins une partie du siège (1) de véhicule automobile, caractérisé par le fait qu'il comprend a) une première étape dans laquelle on déconnecte la résistance électrique d'au moins l'une (22) des deux bornes de l'alimentation électrique, b) une deuxième étape dans laquelle on charge un capteur capacitif d'une nappe de mesure (9) comportant au moins un capteur, en le connectant entre un potentiel de charge (Vfield) et un potentiel de référence, c) une troisième étape dans laquelle on mesure la charge emmagasinée dans le capteur à l'étape précédente, en le déconnectant du potentiel de charge (Vfield) et en le connectant à un circuit de mesure (26) de charges électriques, et d) une quatrième étape dans laquelle on reconnecte la résistance électrique à la borne (22) de laquelle elle a été déconnectée à la première étape, pour permettre le chauffage d'au moins une partie du siège (1). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, on répète les deuxième et troisième étapes sur chaque capteur de la nappe de mesure (14), avant de procéder à la quatrième étape. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel, pendant la première étape, on déconnecte les deux bornes (22, 23) de l'alimentation électrique de la résistance électrique. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, dans lequel, pendant la deuxième étape, on porte au moins l'une (22) des deux bornes de l'alimentation électrique au potentiel de charge (Vfield).