FR2971973A1 - Radiateur electrique sans surchauffe pour vehicule automobile - Google Patents

Abstract

Radiateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de prise en compte de la température au sein de sa structure.

Description

La présente invention concerne un radiateur électrique pour véhicule automobile et un véhicule automobile en tant que tel comprenant un tel radiateur. Elle concerne aussi un procédé de régulation du fonctionnement d'un radiateur électrique pour véhicule automobile.

Certains véhicules automobiles disposent d'une chaine de traction électrique, comme les véhicules électriques ne disposant que d'une chaine de traction électrique ou les véhicules hybrides disposant à la fois d'une chaine de traction thermique et électrique. Le moteur de ces véhicules atteint des températures inférieures à celui des moteurs thermiques et les solutions conventionnelles de régulation de la température de l'habitacle du véhicule automobile, et notamment les solutions mises en oeuvre pour son chauffage, ne sont plus adaptées.

Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé d'utiliser un radiateur électrique spécifique, connu par sa dénomination de chauffage électrique à coefficient de température positif (CTP), qui repose sur des lames électriques chauffantes disposées sur le parcours d'une alimentation d'air et qui met en oeuvre des puissances de chauffage de l'ordre de 4 à 5 kW. La figure 1 représente schématiquement l'architecture d'un tel radiateur électrique 1, qui comprend un boîtier électronique de commande 2 dans sa partie supérieure, sous lequel s'étendent plusieurs lames chauffantes 3 étroites présentant une surface chauffante traversée de manière sensiblement perpendiculaire par un flux d'air 4 entrant, à une vitesse contrôlée par un groupe motoventilateur, non représenté.

La régulation du fonctionnement d'un tel radiateur électrique repose généralement sur la consigne de vitesse du groupe motoventilateur (GMV) et sur une mesure de température de l'air extérieur, en dehors du radiateur.

Toutefois, en cas de défaillance d'une telle solution de régulation, comme par exemple la défaillance du capteur de température ou une défaillance du rotor du groupe motoventilateur, la régulation du radiateur électrique n'est plus contrôlée et il existe un risque de chauffage trop important. Or si la température intérieure du radiateur électrique atteint des valeurs trop importantes, qui peuvent par exemple atteindre une valeur de l'ordre de 130° C à 160° C, il existe un risque de faire fondre les matériaux plastiques qui forment le radiateur électrique et l'appareil de climatisation, qui contiennent souvent du polypropylène. Cela entraîne alors leur déformation et un dégagement de fumée toxique au sein de l'habitacle du véhicule automobile, et le risque d'entraîner le chauffage intempestif d'autres éléments du véhicule automobile.

Ainsi, l'invention a pour objet de proposer une solution de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, particulièrement adaptée aux véhicules électriques, qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique.

Plus précisément, un objet de l'invention consiste en une solution de chauffage par radiateur électrique dont la régulation de température interne est contrôlée avec fiabilité. A cet effet, l'invention repose sur un radiateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément de prise en compte de la température au sein de sa structure.

25 Le radiateur électrique peut comprendre un boîtier électronique de commande et des éléments chauffants et peut comprendre au moins un élément de prise en compte de la température implanté au niveau des éléments chauffants. 30 Cet élément de prise en compte de la température peut être une sonde de température ou un élément thermofusible réversible ou non.20 Le radiateur électrique peut comprendre une sonde de température implantée au niveau des éléments chauffants, dans la partie centrale ou aval, et peut comprendre un moyen de communication pour relier la sonde de température au boîtier électronique de commande.

Le radiateur électrique peut comprendre un boîtier électronique de commande et des éléments chauffants et peut comprendre au moins un élément thermofusible implanté au sein du boîtier électronique de commande. Le boîtier électronique de commande peut comprendre une première partie de réception d'un circuit haute tension puis une seconde partie de connexion du circuit haute tension aux éléments chauffants, et peut comprendre au moins un élément thermofusible implanté dans la seconde partie du boîtier électronique de commande. Le radiateur électrique peut comprendre une voie de recirculation d'air afin de disposer au moins un élément thermofusible au sein du boîtier 20 électronique de commande et au sein du flux d'air de recirculation. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend une entrée d'air et un radiateur électrique tel que décrit précédemment comprenant des éléments chauffants disposés dans le flux 25 d'air. L'invention porte aussi sur un procédé de régulation d'un radiateur électrique de véhicule automobile tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de prise en compte de la température au sein de la 30 structure du radiateur électrique, au sein des éléments chauffants ou du boîtier électronique, et une étape de réduction de la consigne de chauffage ou d'arrêt total du chauffage au-delà d'une température seuil prédéfinie.

L'étape de prise en compte de la température au sein de sa structure peut comprendre une mesure au sein de sa structure de la température et la transmission de cette mesure au boîtier électronique ou peut consister en une réaction automatique d'un élément thermofusible au-delà de la température seuil prédéfinie, dont l'effet est la réduction du chauffage du radiateur électrique.

Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes d'exécution particuliers faits à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :

La figure 1 représente schématiquement un radiateur électrique de type CTP selon l'état de la technique. La figure 2 représente schématiquement un radiateur électrique selon un premier mode d'exécution de l'invention.

La figure 3 représente schématiquement un radiateur électrique selon une 20 variante du premier mode d'exécution de l'invention.

Les figures 4a à 4c représentent schématiquement un radiateur électrique selon plusieurs variantes d'un second mode d'exécution de l'invention.

25 Le concept de l'invention repose sur l'intégration d'un élément de prise en compte de la température au sein même du radiateur électrique, qui peut être une sonde de température ou un élément thermofusible. Cet élément de prise en compte de la température permet donc la prise en compte directe de la température réelle au sein du radiateur, par une mesure de la 30 température qui permet d'intervenir en cas d'atteinte d'un seuil prédéfini, ou15 par la réaction automatique d'un composant interne au radiateur au-delà d'une certaine température.

Pour une raison de clarté et simplification, les mêmes références vont être utilisées sur les différentes figures pour désigner des éléments correspondants.

Les figures 2 et 3 représentent ainsi un radiateur électrique 10 selon un premier mode d'exécution de l'invention, qui comprend une sonde de température 15 intégrée au sein des éléments chauffants 13, et reliée au boîtier électronique de commande 12 par un moyen de communication 16. Les deux variantes de réalisation diffèrent en ce que le moyen de communication 16 reste totalement intégré au sein du radiateur 10 dans la première variante alors que son parcours passe partiellement à l'extérieur dans la seconde variante, pour limiter son échauffement.

Dans ces deux variantes, la sonde de température 15 peut être relativement centrée au sein des éléments chauffants 13. En variante, notamment lorsque l'épaisseur du radiateur est importante, c'est-à-dire que de nombreux éléments chauffants sont prévus, elle pourrait se trouver plus en aval par rapport au flux d'air, puisque la température y sera potentiellement plus élevée. Selon une autre variante, plusieurs sondes de température pourraient être intégrées au sein du radiateur électrique. La sonde de température utilisée est avantageusement une sonde de type résistance à coefficient de température négatif (CTN). En variante, tout capteur de température pourrait être implémenté.

Cette solution présente l'avantage de prendre en compte la température réelle présente au sein des éléments chauffants et non de la déduire par une extrapolation à partir de grandeurs extérieures au radiateur électrique. Cette solution est donc plus précise. D'autre part, elle pallie une éventuelle défaillance du capteur de température positionné au niveau du flux d'air entrant.

Un second mode d'exécution de l'invention consiste à implanter un élément thermofusible, réversible ou non, au sein du radiateur électrique. Une première solution, non représentée, consiste à positionner l'élément thermofusible au coeur des éléments chauffants, en liaison avec un moyen de commande des éléments chauffants 13 par le boîtier électronique de commande 12, voire sur la ligne électrique haute tension, pour induire une modification d'un signal de chauffage en cas de température supérieure à un certain seuil et une diminution du chauffage.

Les figures 4a à 4c illustrent un exemple d'implémentation de respectivement un et plusieurs éléments thermofusibles 17 disposés dans le boîtier électronique 12. Ce dernier se compose d'une première partie supérieure 121 de réception d'un circuit haute tension puis d'une partie inférieure 122 comprenant notamment des connecteurs pour le transfert de la haute tension jusqu'aux différents éléments chauffants 13. De préférence, les éléments thermofusibles 17 se trouvent au plus près des éléments chauffants pour réagir en fonction de leur température. Pour cela, le mode de réalisation représenté a disposé un ou plusieurs éléments thermofusibles 17 dans la partie inférieure 122 du boîtier électronique 12.

D'autre part, selon une première variante de réalisation, les éléments thermofusibles 17 peuvent être disposés de sorte d'être traversés par le flux d'air, pour tenir compte de la température de l'air. Pour cela, un circuit spécifique de recirculation d'air depuis l'amont ou l'aval du radiateur peut être prévu. Selon une seconde variante, l'élément thermofusible 17 du boîtier se trouve hors d'un flux d'air. Dans une telle variante, il est considéré qu'il existe une relation entre la température des éléments chauffants et celle mesurée par l'élément thermofusible ainsi disposé, par exemple par un simple coefficient de proportionnalité, afin de prédéterminer sa réaction optimale. Dans tous les cas, l'homme du métier saura adapter le type d'éléments thermofusibles avec une certaine réaction au-delà d'une certaine température en fonction de son positionnement au sein du radiateur électrique.

Le positionnement d'un ou plusieurs éléments thermofusibles au niveau de la connexion haute tension des éléments chauffants 13 permet de couper cette alimentation haute tension, au moins partiellement, lorsque la température dépasse le seuil acceptable par les éléments thermofusibles. Cette solution entraîne ainsi une sécurité et régulation automatique de la température. D'autres modes d'exécution peuvent naturellement être déduits facilement des modes d'exécution décrits précédemment. Notamment, ces derniers peuvent être combinés et il est par exemple possible d'associer une sonde de température avec un élément thermofusible, et de modifier le nombre d'éléments de prise en compte de la température.

L'invention porte aussi sur un procédé de régulation d'un radiateur électrique de véhicule automobile, qui comprend une étape de prise en compte de la température au sein de sa structure, au sein des éléments chauffants ou du boîtier électronique, et une étape de réduction de la consigne de chauffage ou d'arrêt total du chauffage au-delà d'une température seuil prédéfinie, qui peut être modifiée par un opérateur, voire de régulation du chauffage d'un tel radiateur en fonction de la valeur mesurée. L'étape de prise en compte de la température peut comprendre une mesure de la température et la transmission de cette mesure au boîtier électronique de commande. En variante, l'étape de prise en compte de la température peut consister en une réaction automatique d'au moins un élément thermofusible au-delà de la température prédéfinie, dont l'effet est la réduction du chauffage du radiateur électrique.