Brevet FR2851825A1 — publié le 20040903

PROCEDE POUR MESURER L'INTENSITE DU COURANT CONSOMME PAR UN RADIATEUR ELECTRIQUE D'UN APPAREIL DE VENTILATION, DE CHAUFFAGE ET/OU DE CLIMATISATION DE VEHICULE L'invention se rapporte à un procédé pour mesurer l'intensité 5 du courant consommé par un radiateur électrique d'un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de véhicule. Actuellement, certains organes électriques de chauffage pour appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'habitacle de véhicule automobile, tel que des radiateurs électriques, sont pourvus de 10 moyens de mesure de consommation du courant utilisé par chacun de leurs éléments chauffants, appelés également phases. Ces moyens sont notamment utiles pour la gestion de l'énergie du véhicule. La précision de la mesure est donc importante pour fournir une information en retour qui est représentative du fonctionnement du radiateur. Parmi les techniques utilisées, on peut citer l'utilisation d'un transistor qui inclut dans ses fonctionnalités la possibilité d'indiquer directement l'intensité du courant qui le traverse, et donc le courant consommé par le radiateur. Le transistor est soit placé dans le flux d'air, proche des éléments chauffants, soit en dehors du flux d'air, par exemple 20 proche d'un circuit de commande du radiateur. Il est également possible d'utiliser un élément de mesure ajouté directement à la source de courant. Dans ces deux cas, un micro-contrôleur est utilisé pour sommer la consommation de chaque élément chauffant afin de déduire la consommation totale du courant du radiateur. Cependant, ces techniques présentent des limitations et des inconvénients. D'abord, la précision des mesures est faible, à moins de prévoir une phase d'étalonnage au moment de la fabrication du produit, celuici ne fournissant pas, généralement, de résultats suffisamment fiables dans le temps. Le cot est également prohibitif dans certains cas, notamment par 30 l'utilisation d'un transistor incluant dans ses fonctionnalités la possibilité d'indiquer directement l'intensité. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose d'intégrer un capteur dans l'organe de chauffage électrique de manière non intrusive, sans placer ledit capteur en série avec le courant qui est mesuré, et donc sans 35 dissipation de puissance ni perte de courant. Plus précisément, l'invention se rapporte à un procédé pour mesurer l'intensité totale du courant consommé par au moins un élément chauffant d'un radiateur électrique d'un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour habitacle de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) alimenter en courant ledit au moins élément chauffant pour le faire fonctionner au maximum de sa puissance en allumant un interrupteur, b) couper l'alimentation électrique dudit au moins un élément chauffant mis en route à l'étape a) en éteignant l'interrupteur, c) alimenter électriquement de nouveau ledit au moins un élément chauffant et mesurer une grandeur physique électrique dudit élément chauffant liée directement ou indirectement à l'intensité totale du courant consommé par cet élément chauffant. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, à l'étape 15 c), la mesure de la grandeur électrique est une mesure de l'intensité du courant consommé par l'élément chauffant réalisée en plaçant un tore magnétique autour de la prise d'alimentation dudit élément chauffant, et en mesurant l'intensité du courant induit créé par ledit tore lorsqu'il est traversé par le courant consommé par l'élément chauffant. Avantageusement, un flux d'air arrivant dans l'élément chauffant pour le traverser afin d'y être réchauffé, le tore est dimensionné de manière à pouvoir mesurer une intensité du courant circulant dans l'élément chauffant correspondant à une température minimale du flux d'air et un débit d'air maximal. De préférence,: à l'étape a), les éléments chauffants sont alimentés successivement en courant en allumant l'interrupteur, à l'étape b), l'alimentation électrique de tous les éléments chauffants allumés à l'étape a) est coupée en éteignant l'interrupteur, pour 30 décharger l'énergie stockée par le tore, à l'étape c), chaque élément chauffant est alimenté de nouveau en courant en allumant l'interrupteur, et l'intensité du courant induit créé par le tore est mesurée puis filtrée et amplifiée afin d'être traitée dans un micro-contrôleur, à l'étape d), les étapes a) à c) sont réitérées successivement avec le même tore placé à une entrée commune de tous les éléments chauffants, et à l'étape e), la somme des intensités du courant induit créé 5 par le tore pour chaque élément chauffant est calculée par le micro-contrôleur pour déterminer l'intensité totale du courant consommé par le radiateur électrique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention - à l'étape a), des éléments chauffants du radiateur électrique 10 sont alimentés à l'aide d'une source de courant dédiée individuellement à chaque élément chauffant et dont l'intensité est connue et la tension est mesurée en continue, de manière à déterminer la résistance électrique de chaque élément chauffant, à l'aide de la relation du type U=R x 1, - à l'étape b), l'alimentation d'au moins un élément chauffant 15 est coupée, - à l'étape c), ledit au moins un élément chauffant coupé à l'étape b) est de nouveau alimenté à l'aide de la source, et l'intensité du courant consommé par chaque élément chauffant est calculé à l'aide de la relation du type U=R x 1, - à l'étape d), on réitère les étapes a) à c) successivement pour tous les éléments chauffants est successivement alimenté, à l'étape c), et - à l'étape e), la somme des intensités calculées est effectuée afin d'obtenir l'intensité totale du courant consommé par le radiateur 25 électrique. Avantageusement, à l'étape d), le ou les élément(s) allumés(s) à l'étape c) reste(nt) allumé(s) lors de l'allumage d'un autre élément. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins 30 annexés donnés à titre d'exemple qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue schématique d'un radiateur électrique de chauffage pour appareil de ventilation, de chauffage et/ou de ventilation d'habitacle de véhicule automobile selon la présente invention, - la figure 2, une vue en coupe du câble d'alimentation du 35 radiateur, - la figure 3, une vue schématique représentant l'intensité du courant circulant dans un tore magnétique monté autour d'une prise d'alimentation du radiateur et faisant office de capteur de mesure, - la figure 4, une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un radiateur électrique conforme à l'invention, La figure 1 représente un schéma électrique d'un radiateur électrique de chauffage 10 appartenant de manière plus globale à un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation (non représenté) pour véhicule automobile. Ce radiateur 10 est constitué par une pluralité d'éléments de chauffage 12, trois dans le cas présent, montés électriquement en parallèles. Typiquement, chaque élément chauffant 12 fonctionne comme une résistance électrique à coefficient de température positif (CTP), c'est-à-dire comme une résistance dont la résistance électrique augmente en fonction de la 15 température de chauffage atteinte. Chaque élément chauffant 12 est relié électriquement à un interrupteur 13 relié à la masse et à une source de courant dont l'intensité est parfaitement connue. Une prise 15 d'alimentation est prévue sur le radiateur 10 et agencée électriquement de manière commune à tous les éléments chauffants 12, comme cela est schématisé. La 20 tension de cette deuxième source de courant est connue, par exemple fixée à 12 Volts. Un tore magnétique 20 est disposé autour de la prise d'alimentation 15, comme cela est également illustré plus en détail sur la figure 2 qui est une vue en coupe de la prise d'alimentation 15 et du tore 20. Un circuit de traitement analogique 25 et un micro-contrôleur 30 sont montés en sortie du 25 tore magnétique 20 pour récupérer un courant induit créé par ledit tore 20, comme cela est expliqué ci-après. Le procédé utilisé pour déterminer le courant total It consommé par le radiateur électrique 10, c'est-à-dire le courant consommé par tous ses éléments chauffants 12 alimentés en pleine charge, est le 30 suivant: Dans un premier temps, au moins un élément chauffant 12 est mis en route à pleine puissance en allumant l'interrupteur 13 correspondant. Comme cela est indiqué sur la figure 3, la courbe du haut illustre l'application du premier courant à l'élément chauffant. Ensuite, tous les éléments chauffants allumés à l'étape précédente sont éteints en éteignant l'interrupteur 13 afin de décharger le tore en énergie, comme illustré par les traits en pointillés du schéma du bas de la figure 3. Un élément chauffant 12 venant d'être allumé puis éteint est alors alimenté de nouveau en courant en allumant l'interrupteur 13 correspondant, toujours à pleine puissance. Un courant I principal circule donc au travers de la prise d'alimentation 15, et le tore 20 étant magnétique, ce courant principal créé un courant 112 induit. Le courant induit 112 est récupéré puis est filtré et amplifié par le circuit de traitement analogique 25. En particulier, le circuit de traitement 25 10 permet de mesurer le pic de courant 112 mesuré, comme illustré par le schéma du bas de la figure 3. L'augmentation du courant induit mesuré, c'est-à-dire le pic affiché, est fonction du courant circulant dans la prise d'alimentation 15. La mesure est effectuée pendant un court intervalle de temps de manière à obtenir un courant induit, la valeur finale de la mesure donne une image du 15 courant 112 mesuré par ledit élément chauffant 12, le champ magnétique circulant dans le tore étant fonction du courant principal. Si l'amplitude du champ magnétique monte trop haut, le tore 20 peut saturer, ce qui conduit à une mesure invalide. C'est la raison pour laquelle pendant la mesure, le courant doit être limité, par exemple à 30 A. cette limitation de courant peut 20 cependant être augmentée en augmentant la taille du tore pour éviter la saturation. En pratique, comme il est préférable de réduire les dimensions du tore pour des questions d'encombrement, le tore 20 est dimensionné de manière à pouvoir mesurer une intensité 112 du courant circulant dans l'élément chauffant 12 correspondant à une température minimale du flux d'air 25 et un débit d'air maximal traversant ledit élément chauffant 12 considéré. Chaque élément chauffant 12 qui n'a pas été allumé après avoir été éteint est ensuite successivement alimenté de nouveau en courant en allumant l'interrupteur 13 correspondant, et chaque courant induit 112 créé par le tore est mesuré, puis traité. Au final, le micro-contrôleur 30 additionne, après filtrage et amplification par le circuit de traitement analogique 25, l'intensité 112 de tous les courants induits créés lors de l'alimentation de chaque élément chauffant 12, afin de déterminer l'intensité finale It du courant consommé par le radiateur lorsqu'il fonctionne à pleine charge. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation de l'invention permettant de mesurer également l'intensité totale It du courant consommé par un radiateur électrique d'un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de véhicule automobile. Le radiateur électrique 10 comporte également trois éléments chauffants 12 montés en parallèle. Chaque élément chauffant 12 est relié à 5 une première source de courant Cl et un interrupteur 13 qui lui sont propres. Un circuit de traitement 25 et micro-contrôleur 30 sont également prévus. Le procédé utilisé pour mesuré le courant It consommé par le radiateur 10 est le suivant: La première source de courant Cl, dont l'intensité Il est 10 connue et dont la tension Ul est mesurée avec précision, circule dans un des éléments chauffants 12 du radiateur 10 en positionnant l'interrupteur 13 correspondant dans la position appropriée. La résistance électrique R12 de l'élément chauffant 12 est alors déterminée à l'aide de la relation U1=R12 x I1. L'élément chauffant 12 étant considéré comme une résistance 15 à coefficient de température positif (CTP), sa valeur de résistance électrique évolue en augmentant avec la température. Comme les éléments chauffants sont le plus souvent empilés verticalement les uns au-dessus des autres dans la veine d'air pour former le radiateur 10, certains éléments, même dans le cas o ils sont tous strictement identiques structurellement parlant, ne chauffent 20 pas exactement de la même façon entre le haut et le bas de la veine d'air. La température atteinte dans chaque élément chauffant peut ainsi varier de quelques dixièmes de degré à quelques degrés, modifiant ainsi la valeur de la résistance électrique R12. Ainsi, il convient de mesure la résistance électrique de manière précise pour chaque élément chauffant 12. Pour cela, chaque 25 élément chauffant est alimenté successivement par une source individuelle de courant Cl. Afin d'avoir une mesure finale précise, l'étape de mesure de la résistance électrique R12 est donc effectuée pour chaque élément chauffant 12. Une fois la valeur de la résistance électrique R12 de chaque 30 élément chauffant 12 obtenue, les éléments chauffants 12 sont alors de préférence tous éteints, bien que cela ne soit pas obligatoire. Ensuite, chaque élément chauffant 12 est successivement alimenté de nouveau en courant en allumant l'interrupteur 13 correspondant mais avec une source de courant dont la tension d'alimentation U2 est connue 35 (variable du système mesurée en permanence). En utilisant la relation U2=R12 x 112, il est ainsi possible de calculer l'intensité 112 du courant qui circule dans l'élément chauffant 12 et correspond au courant consommé par ledit élément chauffant, à l'aide de la formule suivante 112 = (U2/Ul) x Il Cette opération est réitérée pour chaque élément chauffant 12 afin de connaître l'intensité du courant consommé par chacun d'entre eux. Enfin, la somme des intensités 112 est déterminée par le microcontrôleur 30 de manière à connaître l'intensité totale It du courant consommé par le radiateur 10. Il est intéressant de noter qu'il y a différentes variantes de 10 réalisation concernant ce mode de fonctionnement. En effet, il est possible d'allumer tous les éléments chauffants dans la première étape, d'en éteindre seulement un certain nombre dans la seconde étape, par exemple deux sur trois, et d'en rallumer un seul parmi ceux qui ont été éteints. Ceci n'a pas d'influence sur la mesure finale en raison du montage en parallèle et du fait 15 que la résistance R12 de chaque élément est parfaitement déterminée Les avantages de la solution de la présente invention sont les suivants: - Système de mesure non intrusif, - mesure très fiable et précise (mois de 5% d'incertitude), 20 - mesure du courant sans perte de puissance, - très peu de composants et faible encombrement. Il doit être bien entendu toutefois que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer l'intensité totale IT du courant consommé par au moins un élément chauffant (12) d'un radiateur électrique 5 (10) d'un appareil de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour habitacle de véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) alimenter en courant ledit au moins élément chauffant (12) pour le faire fonctionner au maximum de sa puissance en allumant un 10 interrupteur (13), b) couper l'alimentation électrique dudit au moins un élément chauffant (12) mis en route à l'étape a) en éteignant l'interrupteur (13), c) alimenter électriquement de nouveau ledit au moins un élément chauffant (12) et mesurer une grandeur physique électrique dudit 15 élément chauffant (12) liée directement ou indirectement à l'intensité totale IT du courant consommé par cet élément chauffant (12). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'étape c), la mesure de la grandeur électrique est une mesure de l'intensité 112 du courant consommé par l'élément chauffant (12) réalisée en plaçant un tore 20 magnétique (20) autour de la prise d'alimentation (15) dudit élément chauffant (12), et en mesurant l'intensité 112 du courant induit créé par ledit tore (20) lorsqu'il est traversé par le courant consommé par l'élément chauffant (12). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un flux d'air arrivant dans l'élément chauffant (12) pour le traverser afin d'y être 25 réchauffé, le tore (20) est dimensionné de manière à pouvoir mesurer une intensité du courant circulant dans l'élément chauffant (12) correspondant à une température minimale du flux d'air et un débit d'air maximal. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que: - à l'étape a), les éléments chauffants (12) sont alimentés successivement en courant en allumant l'interrupteur (13), - à l'étape b), l'alimentation électrique de tous les éléments chauffants (12) allumés à l'étape a) est coupée en éteignant l'interrupteur (13), pour décharger l'énergie stockée par le tore (20), - à l'étape c), chaque élément chauffant (12) est alimenté de nouveau en courant en allumant l'interrupteur (13), et l'intensité 112 du courant induit créé par le tore (20) est mesurée puis filtrée et amplifiée afin d'être traitée dans un micro-contrôleur (30), à l'étape d), les étapes a) à c) sont réitérées successivement avec le même tore (20) placé à une entrée commune de tous les éléments chauffants (12), et - à l'étape e), la somme des intensités 112 du courant induit créé par le tore pour chaque élément chauffant (12) est calculée par le microcontrôleur (30) pour déterminer l'intensité totale IT du courant consommé par le radiateur électrique (10). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que: - à l'étape a), des éléments chauffants (12) du radiateur électrique (10) sont alimentés à l'aide d'une source de courant Cl dédiée individuellement à chaque élément chauffant (12) et dont l'intensité Il est connue et la tension Ul est mesurée en continue, de manière à déterminer la 15 résistance électrique R12 de chaque élément chauffant (12), à l'aide de la relation UI=R12 x 11, - à l'étape b), l'alimentation d'au moins un élément chauffant (12) est coupée, - à l'étape c), ledit au moins un élément chauffant (12) coupé à 20 l'étape b) est de nouveau alimenté à l'aide de la source CI, et l'intensité 112 du courant consommé par chaque élément chauffant (12) est calculé à l'aide de la relation U2=R12 x 112, - à l'étape d), on réitère les étapes a) à c) successivement pour tous les éléments chauffants (12) est successivement alimenté, à l'étape 25 c), et - à l'étape e), la somme des intensités 112 calculées est effectuée afin d'obtenir l'intensité totale IT du courant consommé par le radiateur électrique. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, à l'étape d), 30 le ou les élément(s) allumés(s) à l'étape c) reste(nt) allumé(s) lors de l'allumage d'un autre élément.