Brevet FR2875067A1 — publié le 20060310

La présente invention concerne un dispositif permettant de sécuriser un appareil de chauffage électrique additionnel de l'habitacle d'un véhicule automobile. Dans le domaine de l'automobile, le chauffage de l'habitacle d'un véhicule pendant les premières minutes de fonctionnement par temps froid du moteur thermique soulève des difficultés, surtout pour les moteurs thermiques à rendement élevé du type Diesel à injection directe à rampe commune. Cette difficulté de chauffer rapidement l'habitacle du véhicule est due au fait que les gaz d'échappement, dès le démarrage du moteur, évacuent la plus grande partie des calories de ce moteur, au détriment notamment de l'eau du circuit de refroidissement du moteur et dont la température ne s'élève que lentement, alors que le conducteur du véhicule souhaite rapidement un apport de chaleur dans l'habitacle du véhicule en particulier pour dégivrer ou désembuer le pare-brise de celui-ci. Pour résoudre ce problème, on utilise des moyens électriques d'apport de chaleur temporaire permettant de réchauffer l'air admis au niveau de l'habitacle du véhicule ou l'eau admise au niveau de l'aérotherme faisant partie du système de chauffage. Ces moyens sont constitués par des résistances électriques qui sont soit insérées dans le radiateur d'aérotherme de chauffage de l'habitacle du véhicule ou à proximité de celui-ci, soit logées dans des boîtiers étanches interposés dans la conduite d'alimentation en eau de l'aérotherme de manière que ces résistances électriques cèdent leur chaleur à l'air pénétrant dans l'habitacle du véhicule provenant de l'aérotherme ou à l'eau circulant au travers de l'aérotherme pour chauffer l'habitacle du véhicule.Ces résistances électriques ont une puissance élevée, de l'ordre de 1000 Watts, et ont en plus l'avantage d'obliger l'alternateur à fournir un courant de forte intensité et, par conséquent, d'exiger au moteur thermique de fournir une puissance plus importante qu'en roulage normal du véhicule, échauffant ainsi plus rapidement l'eau de refroidissement du moteur thermique. La résistance électrique de chauffage additionnel est alimentée par le circuit électrique du véhicule comportant notamment la batterie de celui-ci et un relais commandé par l'ordinateur ou calculateur de bord du véhicule en fonction de la température extérieure et de la température de l'eau du moteur, cette dernière étant mesurée en sortie moteur, au niveau du calorstat. Du fait des puissances électriques importantes des résistances électriques utilisées dans un volume particulièrement réduit, une insuffisance voire même une absence de débit d'air de l'aérotherme ou du débit d'eau circulant dans ce dernier peut entraîner des élévations de température suffisamment importantes pour détruire la résistance électrique constituant l'organe de chauffage et, le cas échéant, le boîtier la renfermant, avec parfois des conséquences irréparables. Le combiné du véhicule peut fournir un signal d'alerte, par exemple sous forme de témoin lumineux, concernant cette anomalie, mais un tel signal est inopérant lorsque le moteur du véhicule tourne au ralenti pour justement réchauffer l'habitacle de celui-ci et ce en l'absence du conducteur ou d'un passager du véhicule.En outre, l'expérience montre que la montée en température sur les boîtiers contenant les résistances électriques peut s'effectuer rapidement bien avant que la température d'eau du moteur thermique atteigne un seuil d'alerte en cas de quantité d'eau insuffisante dans le circuit de circulation d'eau. Pour les dispositifs aérothermes qui travaillent dans une plage de températures importante, des résistances à coefficient de température positif peuvent être utilisées et la température d'équilibre obtenue lorsque le débit d'air chauffé est insuffisant n'est pas susceptible de provoquer des phénomènes irréversibles. Par ailleurs, du fait de l'utilisation de résistances électriques de chauffage additionnel de puissance élevée, certaines liaisons électriques de ces résistances au circuit d'alimentation électrique ne sont pas à l'abri de dégradations dues à des phénomènes d'oxydation ou à un serrage insuffisant de ces liaisons, entraînant des dysfonctionnements majeurs, les échauffements importants se produisant à quelques centimètres des liaisons défectueuses par suite de l'effet dit de "drain thermique de fil relié à la liaison défectueuse". La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif permettant de sécuriser un appareil de chauffage électrique additionnel de l'habitacle d'un véhicule automobile ayant un double objectif, à savoir empêcher toute destruction de l'organe de chauffage constitué par la résistance électrique et, le cas échéant, du boîtier renfermant cet organe, et empêcher l'inflammation des matériaux électriquement isolants des fils électriquement conducteurs reliant la résistance électrique au circuit électrique d'alimentation du véhicule. A cet effet, le dispositif de l'invention permettant de sécuriser un appareil de chauffage électrique additionnel de l'habitacle d'un véhicule automobile, lequel appareil comprend une résistance électrique de puissance relativement élevée alimentée par le circuit électrique du véhicule comportant notamment la batterie du véhicule et un relais commandé par l'ordinateur de bord du véhicule, la résistance électrique étant soit insérée dans l'aérotherme du véhicule ou disposée à proximité de celui-ci de manière à chauffer l'air de l'aérotherme du véhicule, soit logée dans un boîtier étanche interposé dans la conduite d'alimentation en eau de l'aérotherme pour chauffer l'eau circulant à travers celui-ci,est caractérisé en ce que l'ordinateur de bord est apte à commander le relais pour qu'il interrompe l'alimentation de la résistance électrique après avoir détecté que le courant électrique d'alimentation du pulseur de l'aérotherme a une valeur correspondant à un faible débit d'air de l'aérotherme pouvant entraîner une élévation anormale de température de la résistance électrique susceptible de détruire celle-ci, ou que le niveau d'eau dans le vase d'expansion du circuit de refroidissement du moteur est en dessous d'une valeur limite inférieure correspondant à un débit d'eau de refroidissement de ce circuit insuffisant pour refroidir la résistance, pouvant entraîner une élévation anormale de température de la résistance électrique et susceptible de détruire celle-ci et, le cas échéant, le boîtier. Le dispositif comprend de préférence un capteur de niveau d'eau logé dans le vase d'expansion et relié à l'ordinateur de bord. Le courant électrique d'alimentation du pulseur de l'aérotherme est prélevé directement au niveau de la carte électronique de pilotage du pulseur de l'aérotherme. La résistance électrique, logée ou non dans le boîtier de chauffage additionnel, est reliée au circuit d'alimentation électrique par des fils conducteurs électriquement isolés ayant chacun sur une portion de longueur située à proximité de leur connexion à la borne correspondante de la résistance électrique un manchon en un matériau intumescent empêchant une auto-inflammation de l'isolant du fil conducteur due à un échauffement excessif de la connexion de chaque fil à la résistance électrique. Chaque manchon intumescent a une longueur d'environ 10 cm à partir du point de connexion du fil à la borne correspondante de la résistance électrique pour une section de fil de l'ordre de 2 à 5 mm . L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un véhicule automobile équipé de son système de chauffage ; et - la figure 2 est une vue détaillée du système de chauffage du véhicule de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et 2, la référence 1 désigne le moteur thermique d'un véhicule automobile et qui peut être du type Diesel à injection directe à rampe commune. Le moteur thermique 1 est équipé d'un système de refroidissement comprenant un radiateur principal 2 traversé par l'eau de refroidissement provenant de la conduite 3 reliée en sortie de la pompe 4 de circulation de l'eau sortant du moteur 1 de manière que le radiateur 2 puisse évacuer la chaleur excédentaire produite par le moteur. La sortie du radiateur 2 est raccordée à l'entrée du moteur 1 par une conduite 5. La sortie de la pompe 4 est également raccordée à une conduite 6 elle-même raccordée au radiateur d'aérotherme 7 permettant de chauffer l'habitacle du véhicule par l'intermédiaire de conduits (non représentés) d'acheminement d'air réchauffé dans l'habitacle. Le radiateur 7 est raccordé à l'entrée du moteur thermique 1 par une conduite 8. Au radiateur 7 est associé le pulseur à moteur électrique (non représenté) de l'aérotherme et qui est piloté par un ordinateur ou calculateur 9 embarqué sur le véhicule pour diffuser l'air réchauffé dans l'habitacle du véhicule. La conduite 3 de circulation de l'eau de refroidissement vers le radiateur 2 est raccordée au vase d'expansion 10 du circuit de refroidissement par l'intermédiaire d'une conduite 11. Une sonde 12 permet de mesurer la température de l'eau en sortie de la pompe 4 au niveau du calorstat ou thermostat pilotant le débit d'eau vers le radiateur 2. La sonde 12 est reliée à l'ordinateur de bord 9. Un appareil 13 de chauffage additionnel de l'eau traversant l'aérotherme 7 est interposé dans la conduite 6 d'alimentation de cet aérotherme. L'appareil 13 comprend un boîtier étanche 14 raccordé entre deux éléments de la conduite 6 de manière à être rempli d'eau et une résistance électrique 15 logée dans le boîtier 14 pour chauffer l'eau traversant le boîtier 14. La résistance électrique 15 a une puissance électrique élevée, par exemple de 1000 Watts, et est reliée par un connecteur électrique 16 au circuit d'alimentation électrique du véhicule comprenant essentiellement la batterie 17 dont le pôle positif est relié par un fusible 18 à l'une des bornes de connexion de la résistance électrique 15 pour protéger la ligne alimentant cette dernière, dont l'autre borne de connexion est reliée à la masse. La résistance électrique 15 est pilotée par un relais 19 relié en série sur la ligne d'alimentation de la résistance électrique 15 et commandé par l'ordinateur de bord 9. L'ordinateur 9 reçoit l'information de température de l'air extérieur par une sonde 20 et est, bien entendu, alimenté par la batterie 17. Lorsque la température extérieure mesurée par la sonde 20 est basse et que l'eau du circuit de refroidissement du moteur 1, constitué par le radiateur principal 2, le vase d'expansion 10, la pompe 4 et l'aérotherme 7, est également à basse température déterminée par le capteur 12, l'ordinateur 9, une fois le moteur 1 mis en route, excite le relais 19 de manière que la batterie 17 puisse alimenter la résistance électrique 15 du boîtier 14 par l'intermédiaire du fusible 18 et du connecteur 16. De la sorte, l'eau circulant à travers l'aérotherme 7 est réchauffée rapidement par la résistance électrique 15 pour fournir dans l'habitacle du véhicule un apport de chaleur permettant par exemple de dégivrer ou de désembuer le pare-brise du véhicule. Selon l'invention, un détecteur 21 est logé dans le vase d'expansion 10 de manière à contrôler le niveau d'eau 10a dans ce vase et pouvant fournir à l'ordinateur 9 un signal indiquant que le niveau d'eau détecté atteint ou est en dessous d'un niveau minimum prédéterminé correspondant à un débit d'eau de refroidissement du circuit de refroidissement insuffisant pour refroidir la résistance électrique 15 qui pourrait alors voir sa température s'élever anormalement pouvant aller jusqu'à la détruire ainsi que, le cas échéant, le boîtier 14.Pour supprimer tout risque d'échauffement excessif de la résistance 15 et/ou du boîtier 14, lorsque le détecteur 21 a détecté que le niveau d'eau 10a dans le vase d'expansion 10 atteint ou est inférieur au niveau minimum prédéterminé, l'ordinateur 9 cesse d'exciter le relais 19 pour qu'il interrompe l'alimentation de la résistance électrique 15. Dans la situation où la résistance électrique est insérée dans le radiateur d'aérotherme 7 ou est disposée à proximité de celui-ci, notamment à proximité de sa paroi dirigée vers l'habitacle du véhicule, de manière à réchauffer l'air pulsé par le pulseur de l'aérotherme dans l'habitacle du véhicule, le paramètre principal à prendre en compte pour empêcher tout risque d'échauffement excessif de la résistance électrique 15 est le courant électrique d'alimentation du pulseur à moteur électrique de l'aérotherme, ce courant étant directement accessible au niveau de la carte électronique de pilotage de ce moteur et transmise par un simple fil conducteur à l'ordinateur 9 qui peut alors cesser d'exciter le relais 19 qui serait relié de la même manière que pour la résistance électrique 15 de la figure 2,à la résistance électrique associée au radiateur de l'aérotherme 7 pour interrompre l'alimentation électrique de cette résistance. La valeur de courant électrique d'alimentation du pulseur de l'aérotherme à prendre en considération pour interrompre l'alimentation de la résistance électrique serait celle correspondant à un faible débit d'air de l'aérotherme 7 pouvant entraîner l'élévation anormale de température de la résistance électrique. La valeur de la résistance électrique évoluant avec la température de cette dernière pourrait également être surveillée par l'ordinateur 9 pour couper l'alimentation de la résistance électrique avant tout échauffement excessif de cette dernière. Par ailleurs, le fil électriquement conducteur 22 reliant l'une des bornes de connexion 16 de la résistance électrique 15 au pôle positif de la batterie 17 et le fil électriquement conducteur 23 reliant l'autre borne de connexion 16 de la résistance électrique 15 à la masse, sont recouverts avec leurs isolants respectivement par deux manchons 24 en un matériau intumescent sur une portion de leur longueur partant de leur borne de connexion 16 à la résistance électrique 15. Le principe d'un produit intumescent est la formation, en présence d'une température élevée, d'un matériau minéral alvéolaire supprimant toute arrivée d'oxygène sur la zone chaude et, par conséquent, empêchant l'inflammation des matériaux isolants électriques habituellement utilisés sur les fils électriquement conducteurs. Ainsi, en cas d'une mauvaise connexion des bornes de connexion 16 de la résistance électrique 15 aux fils électriques 22, 23, par exemple par serrage insuffisant ou oxydation, bien que la résistance électrique soit correctement refroidie pour céder la chaleur qu'elle produit à l'air pénétrant dans l'habitacle du véhicule, la connexion aux bornes 16 s'échauffe anormalement et les intensités élevées du courant transitant par la connexion défectueuse sont capables de porter à leur point d'autoinflammation les isolants des fils conducteurs 22, 23. Dans ce cas, les manchons 24 en matériau intumescent permettent d'empêcher cette auto-inflammation sur une longueur déterminée des fils électriques 22, 23.Des essais ont permis de déterminer qu'une longueur de manchon intumescent d'environ 10 cm à partir du point chaud de connexion pour des fils électriques d'une section allant d'environ 2 mm à environ 5 mm est suffisante pour empêcher l'auto-inflammation des isolants des fils électriques. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de sécuriser un appareil de chauffage électrique additionnel (13) de l'habitacle d'un véhicule automobile, l'appareil comprenant une résistance électrique de puissance relativement élevée (15) alimentée par le circuit électrique du véhicule comportant notamment la batterie (17) du véhicule et un relais (19) commandé par l'ordinateur de bord (9) du véhicule, la résistance électrique (15) étant soit insérée dans l'aérotherme (7) du véhicule ou disposée à proximité de celui-ci de manière à chauffer l'air de l'aérotherme du véhicule, soit logée dans un boîtier étanche (14) interposé dans la conduite d'alimentation en eau (6) de l'aérotherme (7) pour chauffer l'eau circulant à travers celui-ci, caractérisé en ce que l'ordinateur de bord (9) est apte à commander le relais (19)pour qu'il interrompe l'alimentation de la résistance électrique (15) après avoir détecté que le courant électrique d'alimentation du pulseur de l'aérotherme (7) a une valeur correspondant à un faible débit d'air de l'aérotherme pouvant entraîner une élévation anormale de température de la résistance électrique (15) susceptible de détruire celle-ci, ou que le niveau d'eau (10a) dans le vase d'expansion (10) du circuit de refroidissement du moteur (1) est en dessous d'une valeur limite inférieure correspondant à un débit d'eau de refroidissement de ce circuit insuffisant pour refroidir la résistance (15), pouvant entraîner une élévation anormale de température de la résistance électrique (15) et susceptible de détruire celle-ci et, le cas échéant, le boîtier. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (21) de niveau d'eau logé dans le vase d'expansion (10) et relié à l'ordinateur de bord (9). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le courant électrique d'alimentation du pulseur de l'aérotherme (7) est prélevé directement au niveau de la carte électronique de pilotage du pulseur de l'aérotherme (7). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance électrique (15), logée ou non dans le boîtier de chauffage additionnel (14), est reliée au circuit d'alimentation électrique par des fils conducteurs (22,23) électriquement isolés ayant chacun sur une portion de longueur située à proximité de leur connexion (16) à la borne correspondante de la résistance électrique (15) un manchon (24) en un matériau intumescent empêchant une auto-inflammation de l'isolant du fil conducteur (22,23) due à un échauffement excessif de la connexion de chaque fil à la résistance électrique (15) . 5. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque manchon intumescent (24) a une longueur d'environ 10 cm à partir du point de connexion (16) du fil (22,23) à la borne correspondante de la résistance électrique (15) pour une section de fil de l'ordre de 2 à 5 mm2.