Brevet FR2957852A1 — publié le 20110930

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE POSITION DE CLAPET(S) MOTORISÉ(S) POUR UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE ET/OU CLIMATISATION DE VÉHICULE L'invention concerne les installations de chauffage et/ou climatisation qui équipent certains véhicules, éventuellement de type automobile. Comme le sait l'homme de l'art, dans les installations précitées, l'extraction vers l'extérieur de l'air qui est situé à l'intérieur de l'habitacle se fait Zo de façon passive au moyen de simples clapets. Plus précisément, ces clapets sont installés dans le véhicule de manière à soit autoriser l'extraction d'air vers l'extérieur lorsque la pression dans l'habitacle (et donc en amont desdits clapets) est supérieure à la pression à l'extérieur de l'habitacle (et donc en aval desdits clapets), soit interdire l'extraction d'air vers l'extérieur lorsque la 15 pression dans l'habitacle est inférieure à la pression à l'extérieur de l'habitacle. Pour obtenir une pression dans l'habitacle supérieure à la pression à l'extérieur de l'habitacle, et donc permettre une extraction d'air, il faut que chaque volet d'entrée d'air de l'installation soit placé dans une position ouverte dite "d'air extérieur" afin de laisser entrer un flux d'air extérieur dans 20 l'habitacle. En revanche, pour obtenir une pression dans l'habitacle inférieure à la pression à l'extérieur de l'habitacle, et donc interdire une extraction d'air, il faut que le volet d'entrée d'air de l'installation soit placé dans une position fermée dite "d'air recyclé" afin de d'interdire l'entrée d'un flux d'air extérieur dans l'habitacle tout en autorisant dans l'habitacle une recirculation de son air 25 intérieur. En fonctionnement classique, c'est-à-dire en cas d'alimentation de l'habitacle avec de l'air extérieur, et donc en dehors du mode de recyclage total qui engendre le phénomène d'embuage, il y a toujours une extraction de l'air de habitacle vers l'extérieur du fait de la surpression interne. Or, cette 30 extraction entraîne des pertes énergétiques non négligeables, assimilables à une médiocre isolation de l'habitacle, et donc une surconsommation d'énergie par l'installation. En effet, dans un véhicule automobile on estime que la section moyenne des fuites d'extraction d'air vers l'extérieur est de l'ordre de 70 cm2, alors même que la section moyenne des fuites dites naturelles (et notamment au niveau des portières) est de l'ordre de 30 cm2. Lorsque l'habitacle est chauffé par une source électrique (comme par exemple des résistances ou des céramiques), l'extraction d'air vers l'extérieur réduit donc l'autonomie du véhicule, ce qui pénalise en particulier les véhicules électriques et hybrides bi-modes, du fait qu'ils disposent d'une quantité d'énergie relativement limitée. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation, quel que soit le type du véhicule. Elle propose à cet effet un dispositif de contrôle, destiné à faire partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation, propre à être implantée dans un véhicule comportant un habitacle, et comprenant au moins un clapet propre à permettre l'extraction vers l'extérieur de cet habitacle d'une partie de l'air qui est situé dans ce dernier. Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu'il comprend: - des moyens d'entraînement propres à entraîner en rotation le (chaque) clapet afin de le placer dans une position définie par une instruction, et - des moyens de contrôle agencés pour déterminer chaque instruction des moyens d'entraînement en fonction d'une situation de vie en cours dans l'habitacle, de manière à limiter les pertes énergétiques induites par l'extraction d'air vers l'extérieur de l'habitacle, et ainsi limiter la consommation d'énergie par l'installation. Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décider de la fermeture au moins partielle d'un clapet en présence d'une situation de vie choisie parmi (au moins) une phase de pré-chauffage de l'habitacle, un démarrage de phase de chauffage dans un mode tout automatique, et un maintien de l'aérothermie dans l'habitacle pendant une phase de régime de fonctionnement établi; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décider de la fermeture totale d'un clapet pendant la phase de pré-chauffage de l'habitacle; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décider de l'ouverture au moins partielle d'un clapet en présence d'une situation de vie choisie parmi (au moins) une phase de désembuage, une phase de dégivrage, une phase de fermeture de portières du véhicule, et une phase de récupération de l'air extrait de l'habitacle en sortie d'au moins un clapet en vue de refroidir au moins une batterie du véhicule; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour décider de l'ouverture totale d'un clapet pendant la phase de fermeture de portières du véhicule; - ses moyens d'entraînement peuvent être agencés sous la forme d'au moins un micromoteur électrique propre à entraîner en rotation un clapet entre au moins une position totalement fermée, interdisant l'extraction d'air vers l'extérieur, et une position totalement ouverte, autorisant une extraction maximale d'air vers l'extérieur; - au moins un micromoteur peut être propre à entraîner en rotation un clapet pour le placer dans au moins une position intermédiaire partiellement ouverte autorisant une extraction d'air vers l'extérieur strictement inférieure à l'extraction maximale. L'invention propose également une installation de chauffage et/ou climatisation, propre à être implantée dans un véhicule comportant un habitacle, et comprenant au moins un clapet, propre à permettre l'extraction vers l'extérieur de cet habitacle d'une partie de l'air situé dans ce dernier, et un dispositif de contrôle, du type de celui présenté ci-avant. L'invention est bien adaptée, bien que non limitativement, aux véhicules de type automobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule automobile comprenant une installation de chauffage et/ou climatisation pourvue d'un exemple de réalisation de dispositif de contrôle selon l'invention. Le dessin annexé pourra non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. Comme illustré sur l'unique figure, l'invention a pour but d'offrir un dispositif de contrôle D destiné à faire partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation IC qui est elle-même destinée à être implantée dans un véhicule V comportant un habitacle H. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de chauffage et/ou climatisation IC fait partie d'un véhicule automobile V, comme par exemple une voiture. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule équipé d'une installation de chauffage et/ou climatisation. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule automobile V est tout électrique. Il dispose donc comme source d'énergie électrique d'une batterie BA (ou d'accumulateurs) rechargeable(s) via le secteur. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule automobile. Elle concerne en effet également les véhicules hybrides (c'est-à-dire à moteur électrique et moteur à combustion interne) et les véhicules à moteur à combustion interne). De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation IC est une installation de climatisation. Mais, l'invention concerne également les installations de chauffage. Comme illustré sur l'unique figure, l'installation IC (ici de climatisation) comprend au moins un clapet Ci qui est agencé de manière à permettre l'extraction vers l'extérieur de l'habitacle H d'une partie de l'air qui est situé à l'intérieur de ce dernier (H). Dans l'exemple non limitatif illustré, l'installation IC comprend quatre clapets Cl à C4 (i = 1 à 4), et plus précisément des clapets avant droit Cl et avant gauche C2, permettant d'extraire de l'air intérieur vers l'extérieur, via le compartiment moteur CM du véhicule V, et des clapets arrière droit C3 et arrière gauche C4, permettant d'extraire de l'air intérieur vers l'extérieur, via le coffre arrière CA du véhicule V (une communication entre l'habitacle H et le coffre arrière CA est alors nécessaire à l'extraction d'air). Mais, le nombre de clapets Ci de l'installation IC peut prendre n'importe quelle valeur supérieure ou égale à un (1). Comme illustré sur l'unique figure, un dispositif de contrôle D selon l'invention comprend des moyens d'entraînement MEi et des moyens de contrôle MC. Les moyens d'entraînement MEi sont agencés de manière à entraîner en rotation chaque clapet Ci de l'installation IC, contrôlant l'extraction d'air vers l'extérieur, afin de le placer dans une position qui est définie par une instruction générée par les moyens de contrôle MC. Par exemple, ces moyens d'entraînement MEi peuvent être agencés sous la forme de micromoteur(s) électrique(s). Dans l'exemple non limitatif illustré, l'installation IC comprend quatre clapets Ci, et par conséquent le dispositif (de contrôle) D comprend quatre micromoteurs électriques (ou plus généralement moyens d'entraînement) MEi. Chaque moyen d'entraînement MEi (ici un micromoteur) est agencé de manière à entraîner en rotation le clapet Ci associé entre au moins une position totalement fermée qui interdit l'extraction d'air vers l'extérieur (matérialisée en pointillés sur l'unique figure), et une position totalement ouverte qui autorise une extraction maximale d'air vers l'extérieur (matérialisée en trait plein sur l'unique figure). On notera que l'un au moins des moyens d'entraînement MEi (ici des micromoteurs) peut être également agencé de manière à entraîner en rotation le clapet Ci associé afin de le placer dans au moins une position intermédiaire partiellement ouverte, c'est-à-dire située entre les positions totalement fermée et totalement ouverte, et donc qui autorise une extraction d'air vers l'extérieur strictement inférieure à l'extraction maximale (offerte par la position totalement ouverte). Les moyens de contrôle MC du dispositif D sont agencés pour déterminer chaque instruction nécessaire au positionnement des clapets Ci par les moyens d'entraînement MEi. Cette détermination se fait en fonction d'une situation de vie qui est en cours dans l'habitacle H de manière à limiter les pertes énergétiques qui sont induites par l'extraction d'air vers l'extérieur de l'habitacle H. En d'autres termes, l'objectif des moyens de contrôle MC est d'empêcher le plus souvent possible les fuites d'extraction d'air vers l'extérieur afin de limiter la consommation d'énergie par l'installation IC. Comme illustré, les moyens de contrôle MC peuvent être informés de chaque situation de vie en cours dans l'habitacle H par le module de gestion MG de l'installation IC. C'est en effet ce dernier (MG) qui est couplé à l'interface homme/machine de l'installation IC qui permet à un passager de choisir un mode de fonctionnement particulier et/ou des paramètres de réglage spécifiques, et donc qui détermine la situation de vie correspondant au choix du passager ou à une action ou un événement en cours (comme par exemple la fermeture des portières ou un risque d'embuage). 1 o On notera que les moyens de contrôle MC peuvent éventuellement faire partie intégrante du module de gestion MG de l'installation IC. Par conséquent, les moyens de contrôle MC peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques), ou bien de circuits électroniques, ou encore d'une combinaison de circuits électroniques et de 15 modules logiciels. Les moyens de contrôle MC peuvent prendre en compte tout type de situation de vie connu de l'homme de l'art, et notamment et non exhaustivement: - une phase de pré-chauffage de l'habitacle. Il est rappelé que cette phase 20 de pré-chauffage peut être déclenchée avant qu'un passager ne pénètre dans l'habitacle H afin d'augmenter la vitesse de convergence de l'air traité produit par l'installation IC vers la température de consigne. Elle peut par exemple être assurée lorsque le véhicule V est connecté au secteur pendant une phase de rechargement de sa batterie BA, 25 - un démarrage de phase de chauffage dans un mode tout automatique. Dans ce mode certains paramètres de l'installation IC sont placés à leurs valeurs maximales (ou presque) afin que l'air traité produit par l'installation IC converge le plus vite possible vers la température de consigne, - un maintien de l'aérothermie dans l'habitacle H pendant une phase de 30 régime de fonctionnement établi (hors dégivrage ou désembuage, et portières fermées), - une phase de désembuage. Il est rappelé que cette phase nécessite impérativement une ouverture au moins partielle de certains au moins des clapets Ci, - une phase de dégivrage, - une phase de fermeture de portières du véhicule V. Il est rappelé que cette phase nécessite de préférence une ouverture au moins partielle de certains au moins des clapets Ci afin de permettre la mise en surpression de l'habitacle H par rapport à l'extérieur et un effet d'amortissement du bruit induit par le claquement des portières contre la structure du véhicule V en fin de fermeture, et - une phase de récupération de l'air extrait de l'habitacle H en sortie d'au moins un clapet Ci en vue de refroidir au moins une batterie BA du véhicule V. On peut en effet envisager de placer, en aval des clapets Ci qui sont situés au voisinage de la batterie BA (ici les clapets arrière C3 et C4), des conduits destinés à récupérer une partie au moins de l'air extrait de l'intérieur de l'habitacle H afin de l'acheminer au niveau d'un dispositif de refroidissement chargé de refroidir la batterie BA, voire même directement au niveau de cette dernière (BA). Par exemple, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour décider de la fermeture au moins partielle d'un clapet Ci en présence d'un maintien de l'aérothermie dans l'habitacle pendant une phase de régime de fonctionnement établi, ou d'un démarrage de phase de chauffage dans un mode tout automatique, ou encore d'une phase de pré-chauffage de l'habitacle. On notera qu'au moins dans cette dernière situation de vie, il est préférable que les moyens de contrôle MC décident de la fermeture totale de l'un au moins des clapets Ci. Egalement par exemple, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour décider de l'ouverture au moins partielle d'un clapet Ci en présence d'une phase de désembuage, ou d'une phase de dégivrage, ou d'une phase de récupération de l'air extrait de l'habitacle H en sortie d'au moins un clapet Ci en vue du refroidissement d'une batterie BA, ou encore d'une phase de fermeture de portières du véhicule. On notera qu'au moins dans cette dernière situation de vie, il est préférable que les moyens de contrôle MC décident de l'ouverture totale de l'un au moins des clapets Ci. On notera également, comme évoqué précédemment, que les moyens de contrôle MC peuvent être éventuellement, et avantageusement, agencés de manière à déterminer au moins une, et de préférence plusieurs, position(s) intermédiaire(s) pour les clapets Ci en fonction de la situation de vie en cours, et donc des réels besoins instantanés en matière de différentiel de pression entre l'habitacle H et l'extérieur. Ainsi, on peut par exemple envisager de déterminer des positions intermédiaires ou extrêmes (totalement ouvertes) selon le taux d'embuage ou de givre sur les surfaces vitrées du véhicule V. On notera également que pendant une situation de vie donnée, les conditions peuvent éventuellement évoluer. Par conséquent, les moyens de contrôle MC peuvent être éventuellement agencés de manière à modifier, éventuellement progressivement, les positions initialement déterminées pour les clapets Ci au début d'une situation de vie, de manière à optimiser le rendement de l'installation IC pendant cette situation de vie. On notera également qu'en présence de plusieurs clapets Ci, les moyens de contrôle MC peuvent éventuellement déterminer des positions différentes pour les différents clapets Ci. Grâce à l'invention le rendement énergétique de l'installation IC est sensiblement amélioré, ce qui peut avantageusement permettre de réduire la puissance énergétique nécessaire au sein de l'installation IC et donc participer à l'augmentation de l'autonomie du véhicule V. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de contrôle et d'installation de chauffage et/ou climatisation décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle (D) pour une installation de chauffage et/ou climatisation (IC), implantée dans un véhicule (V) comportant un habitacle (H), et comprenant au moins un clapet (Ci) propre à permettre l'extraction vers l'extérieur dudit habitacle (H) d'une partie de l'air situé dans ce dernier (H), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'entraînement (MEi) propres à entraîner en rotation ledit clapet (Ci) afin de le placer dans une position définie par une instruction, et des moyens de contrôle (MC) agencés pour déterminer chaque instruction desdits moyens d'entraînement (MEi) en fonction d'une situation de vie en cours dans ledit habitacle (H), de manière à limiter les pertes énergétiques induites par ladite extraction d'air vers l'extérieur de l'habitacle (H). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour décider de la fermeture au moins partielle d'un clapet (Ci) en présence d'une situation de vie choisie dans un groupe comprenant au moins une phase de pré-chauffage dudit habitacle (H), un démarrage de phase de chauffage dans un mode tout automatique, et un maintien de l'aérothermie dans ledit habitacle (H) pendant une phase de régime de fonctionnement établi. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour décider de la fermeture totale d'un clapet (Ci) pendant ladite phase de pré-chauffage dudit habitacle (H). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour décider de l'ouverture au moins partielle d'un clapet (Ci) en présence d'une situation de vie choisie dans un groupe comprenant au moins une phase de désembuage, une phase de dégivrage, une phase de fermeture de portières dudit véhicule (V), et une phase de récupération de l'air extrait dudit habitacle (H) en sortie d'au moins un clapet (Ci) en vue de refroidir au moins une batterie (BA) dudit véhicule (V). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesditsmoyens de contrôle (MC) sont agencés pour décider de l'ouverture totale d'un clapet (Ci) pendant la phase de fermeture de portières dudit véhicule (V). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement (MEi) sont agencés sous la forme d'au moins un micromoteur électrique propre à entraîner en rotation un clapet (Ci) entre au moins une position totalement fermée, interdisant l'extraction d'air vers l'extérieur, et une position totalement ouverte autorisant une extraction maximale d'air vers l'extérieur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins un micromoteur (MEi) est propre à entraîner en rotation un clapet (Ci) pour le placer dans au moins une position intermédiaire partiellement ouverte autorisant une extraction d'air vers l'extérieur strictement inférieure à ladite extraction maximale. 8. Installation de chauffage et/ou climatisation (IC), propre à être implantée dans un véhicule (V) comportant un habitacle (H), et comprenant au moins un clapet (Ci) propre à permettre l'extraction vers l'extérieur dudit habitacle (H) d'une partie de l'air situé dans ce dernier (H), caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de contrôle (D) selon l'une des revendications précédentes.