FR3082695A1 - Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants - Google Patents
Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants Download PDFInfo
- Publication number
- FR3082695A1 FR3082695A1 FR1855317A FR1855317A FR3082695A1 FR 3082695 A1 FR3082695 A1 FR 3082695A1 FR 1855317 A FR1855317 A FR 1855317A FR 1855317 A FR1855317 A FR 1855317A FR 3082695 A1 FR3082695 A1 FR 3082695A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- control
- heating
- transistor
- duration
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/023—Industrial applications
- H05B1/0236—Industrial applications for vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
- B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
- B60H1/00064—Air flow details of HVAC devices for sending air streams of different temperatures into the passenger compartment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
- B60H1/2218—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters controlling the operation of electric heaters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
- B60H2001/2259—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant output of a control signal
- B60H2001/2265—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant output of a control signal related to the quantity of heat produced by the heater
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un dispositif de chauffage (20) comportant : - au moins deux éléments chauffants (1, 2) configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants (1,2), - un dispositif de commande (5) agencé pour commander chaque élément chauffant (1,2) indépendamment de l'autre élément chauffant (2,1).
Description
Dispositif de chauffage comportant au moins deux éléments chauffants
La présente invention concerne un dispositif de chauffage électrique pour véhicule automobile, permettant de chauffer un fluide. Le dispositif de chauffage peut être intégré dans un système de régulation thermique de l'air soufflé dans l'habitacle du véhicule. L'invention se rapporte également à un procédé de commande du dispositif de chauffage.
La température et la qualité de l'air compris dans l'habitacle d'un véhicule automobile est gérée par une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation, habituellement désignée par l'acronyme Anglais HVAC, signifiant « Heating, ventilation and/or air conditioning ».
Cette installation de chauffage comprend un échangeur de chaleur parcouru par un fluide caloporteur chauffé par les pertes thermiques du moteur thermique du véhicule. L'air soufflé vers l'habitacle traverse cet échangeur de chaleur et peut donc être chauffé avant d'arriver dans l'habitacle.
Lors des premières minutes de fonctionnement du véhicule, par température ambiante froide, le moteur thermique n'est pas suffisamment chaud pour pouvoir fournir la chaleur nécessaire à l'obtention de la température de consigne voulue pour l'habitacle. L'habitacle reste donc à une température plus froide que la consigne pendant une durée dépendant des conditions d'utilisation du véhicule. Le confort des passagers est donc dégradé pendant cette phase.
Afin d'accélérer le réchauffage de l'habitacle, il est connu, notamment par le brevet FR
042 854, d'ajouter un chauffage additionnel électrique. Ce chauffage additionnel comprend des éléments chauffants alimentés électriquement par une batterie du véhicule lorsqu'un réchauffage supplémentaire de l'air est souhaité.
Dans un véhicule hybride, un tel chauffage additionnel peut être utilisé non seulement pendant les premières minutes de fonctionnement du véhicule, mais aussi lors de toutes les phases où le moteur thermique n'est pas démarré. Dans un véhicule à propulsion purement électrique, un tel chauffage constitue le chauffage principal du véhicule.
Un chauffage additionnel comprend un dispositif de commande qui autorise ou interdit le passage du courant dans les éléments chauffants. Le mode de pilotage est généralement le mode dit par modulation de largeur d'impulsion. On entend par là que le passage du courant est successivement activé et désactivé, avec une fréquence de commande donnée. La répartition entre la fraction de temps pendant laquelle l'élément chauffant est alimenté et la fraction de temps pendant laquelle l'élément chauffant n'est pas alimenté permet d'ajuster la puissance thermique moyenne dissipée. Un ou des transistors sont utilisés afin d'assurer successivement les phases de passage du courant et les phases d'interruption du courant dans chaque élément chauffant. Le signal de commande du dispositif de chauffage présente donc une succession de transitions entre un état passant et un état bloquant du ou des transistors de commande. Chaque transition génère une variation brusque du courant dans le réseau de bord du véhicule.
Par ailleurs, il est connu de disposer de plusieurs éléments chauffants distincts permettant de chauffer différents flux d'air. Les différents flux d'air peuvent être orientés vers différents endroits de l'habitacle, comme par exemple vers le pare-brise, vers les pieds des occupants des places avant du véhicule, ou vers les places arrière du véhicule. Ces différents flux d'air traversent des éléments chauffants distincts. Le nombre d'éléments chauffants peut donc varier entre les applications, suivant le nombre de zones différentes à chauffer.
Afin de réguler finement la température de chacun des différents flux d'air, il est souhaitable de pouvoir piloter indépendamment chacun des éléments chauffants. Lors de chaque cycle de commande du courant, la durée de passage de courant peut ainsi varier d'un élément chauffant à l'autre.
Dans le cas où les différents éléments chauffants sont commandés simultanément, les variations du courant dans chacun des éléments chauffants s'ajoutent, ce qui peut créer une variation importante de l'intensité du courant délivré par la batterie du véhicule. Ces variations tendent à créer des perturbations du fonctionnement de l'électronique de contrôle du dispositif de chauffage, ainsi que des autres organes électroniques du véhicule. De plus, ces variations de courant accélèrent également le vieillissement de la batterie de stockage de l'énergie électrique.
Afin de minimiser les variations d'intensité du courant total, il vaut mieux éviter que les transitions de commande du courant traversant un élément chauffant soient synchrones avec les transitions de commande du courant traversant un autre élément chauffant.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de chauffage dans lequel chacun des éléments chauffants peut être commandé indépendamment des autres éléments chauffants, tout en évitant que les transitions de commande du courant aient lieu de façon synchrone, et cela quelque soit les variations de consigne de la puissance thermique à dissiper par chacun des éléments chauffants.
L'invention propose également un procédé de commande d'un dispositif de chauffage permettant de minimiser les variations instantanées de l'intensité du courant d'alimentation du dispositif de chauffage, tout en permettant de chauffer de manière différenciée chacun des éléments chauffants.
A cet effet, l'invention propose un dispositif de chauffage comportant :
- au moins deux éléments chauffants configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants,
- un dispositif de commande agencé pour commander chaque élément chauffant indépendamment de l'autre élément chauffant.
Le fait de commander indépendamment chaque élément chauffant permet d'optimiser le fonctionnement du dispositif de chauffage. On entend ici que chaque élément chauffant peut être piloté avec une consigne de puissance thermique distincte de la consigne de l'autre élément chauffant. De plus, les phases d'activation de chaque élément chauffant peuvent également être déclenchées à des instants différents des phases d'activation des autres éléments chauffants. De la même manière, les phases de désactivation de chaque élément chauffant peuvent également être déclenchées à des instants différents des phases de désactivation des autres éléments chauffants. Les interactions entre les différents éléments chauffants peuvent ainsi être optimisées.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de chauffage comporte au moins trois éléments chauffants, chacun des éléments chauffants étant commandé indépendamment de chacun des autres éléments chauffants.
La présence de trois éléments chauffants distincts permet de chauffer de manière indépendante trois flux d'air.
Avantageusement, le dispositif de chauffage comporte un boîtier agencé pour être traversé par un fluide, les éléments chauffants étant disposés dans le boîtier.
De préférence, le boîtier est de forme parallélépipédique.
Le dispositif de chauffage possède ainsi une forme compacte.
Le dispositif de chauffage comporte une source d'alimentation électrique agencée pour alimenter électriquement les éléments chauffants afin de les chauffer.
Les éléments chauffants peuvent ainsi fournir de la chaleur indépendamment de la température du fluide caloporteur permettant de chauffer l'installation de chauffage dans laquelle le dispositif de chauffage peut être intégré.
Selon un mode de réalisation, la tension de la source d'alimentation électrique est supérieure à 300 V.
Cette plage de tension est adaptée aux batteries des véhicules à propulsion électrique et permet de minimiser les pertes par effet Joule.
Avantageusement, les éléments chauffants sont des résistances chauffantes de type à coefficient de température positif.
Ce type d'élément chauffant assure une puissance de chauffage adaptée aux besoins tout en étant compact et bon marché.
Selon un mode de réalisation préféré, les éléments chauffants comportent un ensemble de résistances chauffantes de type à coefficient de température positif, les résistances chauffantes étant juxtaposées.
La juxtaposition de plusieurs résistances chauffantes permet de constituer un élément chauffant procurant la puissance thermique voulue.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de commande comporte au moins deux transistors, chaque transistor étant configuré pour faire circuler un courant électrique dans un élément chauffant lorsque le transistor est dans un état passant et interrompre la circulation du courant dans l'élément chauffant lorsque le transistor est dans un état bloquant, la transition entre l'état passant et l'état bloquant définissant un front descendant de la commande et la transition entre l'état bloquant et l'état passant définissant un front montant de la commande.
Autrement dit, chaque élément chauffant est commandé en tout ou rien. Le circuit électronique du dispositif de commande est ainsi simple. La répartition entre la durée pendant laquelle un élément chauffant est activé et la durée pendant laquelle l'élément chauffant est désactivé permet de contrôler la puissance thermique dissipée.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de commande est configuré pour commander indépendamment chaque transistor.
Chaque élément chauffant peut ainsi être activé ou désactivé indépendamment des autres éléments chauffants, puisque chaque transistor est commandé indépendamment.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de commande est configuré pour que lors d'une commande des éléments chauffants tous les fronts montants et tous les fronts descendants de la commande soient décalés temporellement d'une durée supérieure ou égale à une première durée prédéterminée.
Les variations dans le temps de l'intensité du courant consommé par le dispositif de chauffage sont ainsi minimisées. Les perturbations transmises aux autres équipements du réseau électrique sont également minimisées. De plus, la batterie de stockage de l'énergie électrique est moins sollicitée, ce qui améliore sa durée de vie.
Avantageusement, la première durée prédéterminée est égale à 0,2 ms.
Cette valeur permet un séparation suffisante des fronts montants de commande, ainsi que des fronts descendants de commande, tout en permettant une fréquence de commande suffisamment élevée. Les variations de l'intensité du courant génèrent ainsi un faible niveau de perturbation.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de commande est configuré pour commander chaque transistor selon un mode en modulation de largeur d'impulsion.
Un pilotage en modulation de largeur d'impulsion permet de contrôler la puissance thermique fournie de manière précise et avec un faible temps de réponse. Le logiciel de contrôle est également peu complexe.
Avantageusement, le dispositif de commande est configuré pour commander chaque transistor avec une période de commande unique.
Le logiciel de contrôle est ainsi peu complexe.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de commande est configuré pour que les fronts montants de commande de chaque transistor soient décalés temporellement d'une durée égale à la période de commande divisée par le nombre de transistors.
Les fronts montants sont ainsi répartis dans le temps à intervalles réguliers. Les perturbations engendrées par l'établissement du courant électrique dans chaque élément chauffant sont minimisées.
Selon une variante de mise en œuvre de l'invention, le dispositif de commande est configuré pour que les fronts descendants de commande de chaque transistor soient décalés temporellement d'une durée égale à la période de commande divisée par le nombre de transistors.
Dans ce cas, les fronts descendants de commande sont ainsi répartis dans le temps à intervalles réguliers. Ce sont les perturbations engendrées par la coupure du courant électrique dans chaque élément chauffant qui sont minimisées.
De préférence, le dispositif de chauffage comporte un circuit de désactivation du dispositif de commande, le circuit de désactivation étant placé en série entre la source d'alimentation électrique et le circuit de commande.
Le circuit de désactivation permet de protéger le dispositif de chauffage contre une éventuelle défaillance du circuit de commande, comme par exemple un court-circuit occasionnant une activation permanente d'un ou plusieurs éléments chauffants. Les risques liés à une surchauffe occasionnée par une défaillance du circuit de commande sont éliminés.
Avantageusement, les éléments chauffants s'étendent selon des axes parallèles.
Avantageusement encore, les éléments chauffants sont coplanaires.
Un même flux d'air incident peut ainsi être réparti facilement entre les différents éléments chauffants du dispositif de chauffage.
Selon un exemple préféré de mise en œuvre de l'invention, le dispositif de chauffage comporte un boîtier agencé pour être traversé par un fluide,
- trois éléments chauffants disposés dans le boîtier et configurés pour chauffer le fluide,
- un dispositif de commande agencé pour commander chaque élément chauffant indépendamment des autres éléments chauffants.
Le dispositif de chauffage peut ainsi chauffer de façon indépendante trois flux d'air différents. Trois zones distinctes ayant chacune des besoins en température où en puissance thermique différents peuvent ainsi être traitées.
L'invention concerne aussi une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage tel que décrit précédemment.
Le dispositif de chauffage selon l'invention permet ainsi d'optimiser le fonctionnement de l'installation de chauffage dans laquelle celui çi est intégré.
De préférence, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation est configurée pour souffler de l'air vers au moins deux zones distinctes, chaque flux d'air étant au contact d'un élément chauffant distinct du dispositif de chauffage et étant chauffé indépendamment des autres flux d'air.
Les besoins thermiques de différentes zones peuvent ainsi être traités.
L'invention se rapporte également à un procédé de commande d'un dispositif de chauffage, le dispositif de chauffage comportant:
- au moins deux éléments chauffants configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants,
- un dispositif de commande agencé pour commander les éléments chauffants, le procédé de commande comportant l'étape :
- commander chaque élément chauffant indépendamment de l'autre élément chauffant.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé de commande, chaque élément chauffant est commandé selon un mode en modulation de largeur d'impulsion.
Avantageusement, le procédé de commande comporte l'étape :
- Obtenir une consigne de puissance thermique à dissiper par chacun des éléments chauffants du dispositif de chauffage (étape 60),
- Déterminer une durée de commande de chaque élément chauffant à partir de la consigne de puissance thermique (étape 61).
La puissance thermique maximale du dispositif de chauffage est déterminée par construction, suivant le nombre d'éléments chauffants intégrés et leur puissance thermique individuelle. La consigne de puissance thermique à dissiper par chacun des éléments chauffants est déterminée par le système de pilotage de l'installation de chauffage. La durée de commande de chaque élément chauffant est obtenue à partir de la puissance de consigne, de la puissance maximale et de la fréquence de commande.
De préférence, le dispositif de commande comporte au moins deux transistors, chaque transistor étant configuré pour faire circuler un courant électrique dans un élément chauffant lorsque le transistor est dans un état passant et interrompre la circulation du courant dans l'élément chauffant lorsque le transistor est dans un état bloquant, la transition entre l'état passant et l'état bloquant définissant un front descendant de la commande et la transition entre l'état bloquant et l'état passant définissant un front montant de la commande, le procédé de commande comportant l'étape :
- commander à tour de rôle chaque transistor pendant la durée de commande déterminée pour chaque élément chauffant, le front montant de commande d'un transistor étant décalé par rapport au front montant de commande d'un autre transistor d'une durée égale à la période de commande divisée par le nombre de transistors de commande, chaque transistor étant commandé une unique fois pendant une période de commande (étape 62).
La loi de contrôle de dispositif de commande déclenche l'activation de chaque transistor à tour de rôle, de façon répartie dans le temps. Les intervalles de temps entre la commande de chacun des transistors sont égaux, à l'incertitude près liée à l'échantillonnage et à la discrétisation des signaux. Les phases d'appel de courant sont ainsi toujours séparées, et ne peuvent pas se produire de manière simultanée. Les phases d'augmentation de l'intensité du courant sont ainsi lissées dans le temps, c'est-à-dire que leurs variations temporelles instantanées sont minimisées.
Selon un mode de réalisation, le procédé de commande comporte les étapes :
- Pour chaque élément chauffant, déterminer l'instant correspondant au front descendant de commande du transistor à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant de commande et de la durée de commande déterminée (étape 63),
- Si la durée de commande déterminée du deuxième transistor est croissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant de commande du deuxième transistor et l'instant correspondant au front descendant de commande du premier transistor est inférieure à une première durée prédéterminée, maintenir le deuxième transistor dans l'état passant pendant une durée additionnelle prédéterminée afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant et du deuxième élément chauffant(étape 64).
Comme les instants correspondants aux fronts montants sont décalés, et les durées de commande de chacun des transistors sont indépendantes, il peut se produire en théorie que les instants correspondant aux fronts descendants soient très proches ou coïncident. Le procédé selon l'invention permet d'éviter cet évènement indésirable, en surveillant avant de couper le courant dans un transistor désigné par deuxième transistor si la séparation temporelle entre les fronts descendants des commandes des différents transistors est suffisante. Lorsque la durée de commande du deuxième transistor est croissante au cours du temps, ce transistor est commandé pour une période plus longue que la valeur calculée pour assurer la puissance thermique de consigne, afin d'éviter de couper le courant de manière quasi-simultanée dans plusieurs transistors. Autrement dit, l'instant de coupure du courant est retardé.
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé de commande comporte les étapes :
- Pour chaque élément chauffant, déterminer l'instant correspondant au front descendant de commande du transistor à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant de commande et de la durée de commande déterminée (étape 63),
- Si la durée de commande déterminée du deuxième transistor est décroissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant de commande du deuxième transistor et l'instant du front descendant de commande du premier transistor est inférieure à une première durée prédéterminée, raccourcir la durée de maintien du deuxième transistor dans l'état passant d'une durée prédéterminée afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant et du deuxième élément chauffant (étape 65).
Lorsque la durée de commande du deuxième transistor est décroissante au cours du temps, le procédé de commande corrige le temps de commande afin que ce transistor soit commandé pour une période plus courte que la valeur calculée pour assurer la puissance thermique de consigne. Ainsi, une coupure du courant de manière quasi-simultanée dans plusieurs transistors est évitée. Autrement dit, l'instant de coupure du courant est anticipé.
Avantageusement, la durée additionnelle prédéterminée est égale à 0,5 ms.
Cette valeur permet d'assurer une séparation suffisante des instants de coupure du courant, tout en permettant une fréquence de commande en modulation de largeur d'impulsion suffisamment rapide. Une fréquence de commande de 100 hertz peut par exemple être utilisée.
Avantageusement, la durée prédéterminée de raccourcissement de la durée de maintien du deuxième transistor dans l'état passant est égale à 0,5 ms.
Comme précédemment, cette valeur permet d'assurer une séparation suffisante des instants de coupure du courant, tout en permettant une fréquence de commande en modulation de largeur d'impulsion suffisamment rapide.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation donnée à titre d'exemples non limitatifs, accompagnée des figures ci-dessous :
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation comprenant un dispositif de chauffage selon l'invention,
La figure 2 est une vue schématique, de coté et partielle, d'un dispositif de chauffage,
La figure 3 est une vue schématique de dessus du dispositif de chauffage de la figure 2 intégré dans une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation,
La figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif de chauffage,
La figure 5 est une courbe illustrant l'évolution en fonction du temps des signaux de commande appliqués au dispositif de chauffage,
La figure 6 est une courbe illustrant l'évolution des signaux de commande appliqués à deux éléments du dispositif de chauffage,
La figure 7 est un schéma bloc du procédé selon l'invention,
La figure 8 est une courbe illustrant l'évolution en fonction du temps des signaux de commande appliqués à deux éléments du dispositif de chauffage lors de la mise en œuvre du procédé,
Les figures 9 et 10 sont des courbes illustrant l'évolution du temps de commande de deux éléments chauffant du dispositif de chauffage en fonction du temps lors de la mise en œuvre du procédé.
Afin de faciliter la lecture des figures, les différents éléments ne sont pas nécessairement représentés à l'échelle.
On a représenté sur la figure 1 une installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 50 d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage 20 selon l'invention.
Dans cette installation de chauffage 50, l'air extérieur au véhicule est soufflé vers l'intérieur de l'habitacle du véhicule par un pulseur 18. Le flux d'air pulsé traverse un échangeur thermique 19, l'échangeur thermique 19 étant parcouru par le liquide de refroidissement du moteur thermique du véhicule. En régime de fonctionnement stabilisé, l'air traversant l'échangeur 19 est réchauffé par le liquide de refroidissement du moteur.
Le flux d'air traverse ensuite le dispositif de chauffage 20. Le dispositif de chauffage 20 comporte des éléments chauffants pouvant être commandés électriquement. Ainsi, le dispositif de chauffage 20 peut compléter ou remplacer le chauffage fourni par l'échangeur thermique 19.
Par exemple, dans les premières minutes de fonctionnement du véhicule, le moteur thermique n'est pas suffisamment chaud pour pouvoir fournir la chaleur nécessaire à l'obtention de la température de consigne voulue pour l'habitacle. Le dispositif de chauffage 20 permet ainsi d'accélérer la montée en température de l'habitacle en apportant une chaleur supplémentaire en plus de celle fournie par l'échangeur thermique 19.
Dans le cas d'un véhicule hybride, le moteur thermique peut ne pas être en fonctionnement et ne pas fournir de chaleur pendant certaines phases de conduite. La chaleur fournie par le dispositif de chauffage 20 vient alors remplacer la chaleur habituellement fournie par l'échangeur thermique 19.
Le flux d'air est ensuite orienté par des volets 24,25 vers des sorties d'aération 26 et 27.
Une première sortie de l'installation de chauffage 50 peut par exemple correspondre au parebrise du véhicule, une deuxième sortie aux pieds des passagers avant et une troisième sortie au reste de l'habitacle. Pour simplifier, seules deux sorties 26 et 27 ont été représentées sur la figure 1.
De préférence, l'installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation 50 est configurée pour souffler de l'air vers au moins deux zones distinctes, chaque flux d'air étant au contact d'un élément chauffant distinct du dispositif de chauffage et étant chauffé indépendamment des autres flux d'air.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de chauffage 20 selon l'invention comporte :
- au moins deux éléments chauffants 1, 2 configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants 1,2,
- un dispositif de commande 5 agencé pour commander chaque élément chauffant 1,2 indépendamment de l'autre élément chauffant 2,1.
Par « commander indépendamment », on entend que chaque élément chauffant peut être piloté avec une consigne de puissance thermique distincte de la consigne de l'autre élément chauffant. De plus, les phases d'activation de chaque élément chauffant peuvent également être déclenchées à des instants différents des phases d'activation des autres éléments chauffants. De la même manière, les phases de désactivation de chaque élément chauffant peuvent également être déclenchées à des instants différents des phases de désactivation des autres éléments chauffants.
Selon une variante de mise en œuvre de l'invention, le dispositif de chauffage 20 comporte au moins trois éléments chauffants 1,2,3, chacun des éléments chauffants 1,2,3 étant commandé indépendamment de chacun des autres éléments chauffants 3,2,1.
Sur l'exemple illustré ici, le dispositif de chauffage 20 comporte un boîtier 6 agencé pour être traversé par un fluide,
- trois éléments chauffants 1,2,3 disposés dans le boîtier 6 et configurés pour chauffer le fluide,
- un dispositif de commande 5 agencé pour commander chaque élément chauffant 1,2,3 indépendamment des autres éléments chauffants 3,2,1.
Le dispositif de chauffage 20 peut ainsi chauffer de façon indépendante trois flux d'air différents.
Les figures 3 et 4 décrivent de façon schématique le passage des différents flux d'air. Sur la figure 3, chaque élément chauffant 1, 2, 3 est en vis-à-vis d'un conduit distinct 21,22, 23 de l'installation de chauffage 50. Les conduits 21, 22, 23 sont délimités par des parois de séparation 28 et 29. Chaque conduit 21, 22, 23 peut être traversé par un flux d'air réchauffé par un élément de chauffage distinct 1, 2, 3.
Trois zones distinctes ayant chacune des besoins en température ou bien en puissance thermique différents peuvent ainsi être traitées. II est ainsi possible de chauffer de manière différente le flux d'air envoyé vers le pare-brise afin de le dégivrer/désambuer, celui envoyé vers les pieds des occupants et celui envoyé vers le reste de l'habitacle. Les trois flux d'air distincts sont schématisés par les flèches Fl, F2, F3 sur les figures 3 et 4.
La figure 4 détaille la construction d'un dispositif de chauffage 20.
Le dispositif de chauffage 20 comporte un boîtier 6 agencé pour être traversé par un fluide, les éléments chauffants 1,2,3 étant disposés dans le boîtier 6.
Le boîtier 6 réalise le maintien mécanique des éléments chauffants. Le boîtier 6 comprend un cadre dans lequel les éléments chauffants sont insérés, ainsi que des nervures reliant les cotés opposés du cadre afin de le rigidifier.
Sur l'exemple représenté, le boîtier 6 est de forme parallélépipédique.
Les éléments chauffants 1,2,3 s'étendent selon des axes parallèles Al, A2, A3. Les éléments chauffants 1,2,3 sont coplanaires.
Sur l'exemple représenté, le fluide traversant le boîtier 6 est l'air soufflé vers l'habitacle.
Comme schématisé sur la figure 3, le dispositif de chauffage comporte une source d'alimentation électrique 7 agencée pour alimenter électriquement les éléments chauffants 1,2,3 afin de les chauffer.
Selon un mode de réalisation, la tension de la source d'alimentation électrique 7 est supérieure à 300 V. Cette plage de tension correspond aux batteries des véhicules à propulsion électrique exclusive. La tension peut être de 400 V. Elle peut aussi être de 800 V. Selon d'autres modes de réalisation, correspondant à une utilisation sur des véhicules hybrides, la tension de la source d'alimentation électrique 7 peut être de 48 V, ou encore de 12 V.
Le connecteur électrique 12 permet de relier le dispositif de chauffage 20 à la source d'alimentation électrique 7. Le connecteur 15, schématisé sur la figure 2, permet lui au dispositif de chauffage 20 d'échanger des informations avec le système électronique pilotant l'ensemble de l'installation de chauffage 50. Ce connecteur permet ainsi au dispositif de chauffage 20 de recevoir des consignes de puissance de chauffage à assurer. Le système électronique pilotant l'ensemble de l'installation de chauffage 50 n'a pas été représenté.
Les éléments chauffants 1,2,3 sont ici des résistances chauffantes de type à coefficient de température positif. On entend par ce terme que la résistance de l'élément chauffant augmente lorsque sa température augmente.
Selon un mode de réalisation non représenté, chaque élément chauffant 1, 2, 3 comprend une unique résistance chauffante de type à coefficient de température positif.
Selon le mode de réalisation illustré ici, les éléments chauffants 1,2,3 comportent un ensemble de résistances chauffantes 4 de type à coefficient de température positif, les résistances chauffantes 4 étant juxtaposées.
Autrement dit, un ou plusieurs des éléments chauffants 1, 2, 3 sont formés de plusieurs éléments chauffants 4 de type résistance à coefficient de température positif, mécaniquement juxtaposés et électriquement connectés. Le type de résistance employée dans chaque élément chauffant ainsi que leur nombre permet de constituer un élément chauffant procurant la puissance thermique voulue pour l'application visée. Les éléments chauffants de type céramique sont préférés.
La puissance maximale de chauffe est comprise entre 2 kW et 6 kW suivant la tension de la source électrique d'alimentation ainsi que le type et le nombre d'éléments chauffants utilisés.
Le dispositif de commande 5 comporte au moins deux transistors 8,9, chaque transistor 8,9 étant configuré pour faire circuler un courant électrique dans un élément chauffant 1,2 lorsque le transistor 8,9 est dans un état passant et interrompre la circulation du courant dans l'élément chauffant 1,2 lorsque le transistor 8,9 est dans un état bloquant, la transition entre l'état passant et l'état bloquant définissant un front descendant Fdl, Fd2 de la commande et la transition entre l'état bloquant et l'état passant définissant un front montant Fml,Fm2 de la commande.
Autrement dit, chaque élément chauffant est commandé en tout ou rien. Le circuit électronique du dispositif de commande 5 est ainsi simple. La répartition entre la durée pendant laquelle un élément chauffant est activé et la durée pendant laquelle l'élément chauffant est désactivé permet de contrôler la puissance thermique dissipée.
Le dispositif de commande 5 est configuré pour commander indépendamment chaque transistor 8,9.
Chaque élément chauffant peut ainsi être activé ou désactivé indépendamment des autres éléments chauffants, puisque chaque transistor est commandé indépendamment.
Comme schématisé sur la figure 2, les transistors 8,9,10 sont disposés sur une carte à circuit imprimé 14 du dispositif de commande 5. Le dispositif de commande 5 comporte un microcontrôleur, non représenté.
Les transistors 8,9,10 peuvent être du type IGBT (pour l'Anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor ») Les transistors peuvent également être de type Mosfet. (pour l'Anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ».)
Le dispositif de commande 5 est configuré pour commander chaque transistor 8,9,10 selon un mode en modulation de largeur d'impulsion. Ce type de pilotage bien connu de l'homme du métier est couramment désigné également par le terme « PWM », de l'acronyme Anglais « pulse width modulation ».
La puissance dissipée par chaque élément chauffant peut être ajustée en faisant varier le rapport cyclique de commande, c'est-à-dire la fraction de la période de commande pendant laquelle la commande est activée.
Le dispositif de chauffage 20 comporte également un circuit de désactivation 11 du dispositif de commande 5, le circuit de désactivation 11 étant placé en série entre la source d'alimentation électrique 7 et le circuit de commande 5.
Le circuit de désactivation 11 permet ainsi de protéger le dispositif de chauffage 20 ainsi que son environnement contre une éventuelle défaillance du circuit de commande 5. La défaillance peut être par exemple un court-circuit occasionnant une activation permanente d'un ou plusieurs éléments chauffants. Un diagnostic de la commande est réalisé en temps réel. Le circuit de désactivation 11 peut faire partie du circuit de commande 5. Le circuit de désactivation 11 peut aussi être un circuit séparé.
La figure 5 représente de façon schématique l'évolution au cours du temps du signal de commande de chacun des éléments chauffants 1, 2, 3. La courbe 41 représente la commande du premier transistor 8, permettant d'activer et de désactiver le premier élément chauffant 1. La courbe 42 représente la commande du deuxième transistor 9, permettant de commander le deuxième élément chauffant 2, et la courbe 43 représente la commande du troisième transistor 10, permettant de commander le troisième élément chauffant 3.
Dans l'ordre chronologique, le deuxième transistor est commandé après le premier transistor, et le troisième transistor est commandé après le deuxième transistor. Les trois transistors jouent le même rôle et la dénomination premier, deuxième, troisième transistor est donc arbitraire.
Sur l'exemple représenté sur la figure 5, le dispositif de commande 5 est configuré pour commander chaque transistor 8,9,10 avec une période de commande Te unique. La période de commande Te est ici est 10 millisecondes. Autrement dit, la fréquence de commande est ici de 100 Hertz.
Sur la figure 5, le rapport cyclique de commande (ou PWM) du transistor 8 est égal à la durée de commande Tl divisé par la période de commande Te. De même, le rapport cyclique de commande du transistor 9 est égal à la durée de commande T2 divisé par la période de commande Te, et celui du transistor 10 est égal à T3 divisé par Te.
Le dispositif de commande 5 est ici configuré pour que les fronts montants Fml, Fm2, Fm3 de commande de chaque transistor 8,9,10 soient décalés temporellement d'une durée Doff égale à la période de commande Te divisée par le nombre de transistors 8,9,10.
Autrement dit, sur l'exemple représenté sur la figure 5 les fronts montants de commande des trois transistors 8,9,10 sont déphasés dans le temps d'une durée Doff égale à un tiers de la période de commande Te.
Les fronts montants de commande Fml, Fm2, Fm3 des transistors 8, 9,10 sont ainsi répartis dans le temps à intervalles réguliers. L'amplitude des variations instantanées de l'intensité du courant électrique est minimisée. Les perturbations engendrées par l'établissement du courant électrique dans chaque élément chauffant 1, 2, 3 sont minimisées.
Comme schématisé sur la figure 5, le deuxième transistor 9 est commandé sur la courbe 42 pendant une durée T2 plus courte que la durée de commande Tl du premier transistor 8, courbe 41.
Pour certaines valeurs de la différence de durée de commande entre ces deux transistors, il est possible que les instants correspondant aux fronts descendants de commande coïncident. Autrement dit, la coupure du courant peut se produire de façon simultanée dans les deux transistors. Ce cas de figure doit être évité, afin de minimiser les variations de l'intensité du courant. De plus, même s'il n'y a pas coïncidence stricte, il est souhaitable d'éviter que les fronts descendants de commande soient trop proches temporellement.
De la même manière, la fin de commande du troisième transistor peut coïncider avec celle du deuxième transistor, ainsi qu'avec la fin de commande du premier transistor.
Selon l'invention, le dispositif de commande 5 est configuré pour que lors d'une commande des éléments chauffants 1,2,3 tous les fronts montants Fm et tous les fronts descendants Fd de la commande soient décalés temporellement d'une durée supérieure ou égale à une première durée prédéterminée dl.
Les variations dans le temps de l'intensité du courant électrique consommé par le dispositif de chauffage 20 sont ainsi minimisées. Les perturbations transmises aux autres équipements du réseau électrique sont ainsi minimisées.
La première durée prédéterminée dl est égale à 0,2 ms.
Cette valeur permet une séparation suffisante des fronts montants de commande, ainsi que des fronts descendants de commande, tout en permettant une fréquence de commande élevée. Le but est que les variations de l'intensité du courant génèrent ainsi un faible niveau de perturbation.
Ce but est atteint grâce au procédé de commande qui va maintenant être décrit.
Ainsi, l'invention se rapporte également à un procédé de commande d'un dispositif de chauffage, le dispositif de chauffage comportant:
- au moins deux éléments chauffants 1,2 configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants 1,2,
- un dispositif de commande 5 agencé pour commander les éléments chauffants 1,2, le procédé de commande comportant l'étape :
- commander chaque élément chauffant 1,2 indépendamment de l'autre élément chauffant 2,1.
Dans le procédé selon l'invention, chaque élément chauffant 1,2 est commandé selon un mode en modulation de largeur d'impulsion.
Le procédé de commande comporte l'étape :
- Obtenir une consigne P1,P2 de puissance thermique à dissiper par chacun des éléments chauffants 1,2 du dispositif de chauffage (étape 60),
- Déterminer une durée de commande Tl, T2 de chaque élément chauffant 1,2 à partir de la consigne P de puissance thermique (étape 61).
La puissance thermique maximale du dispositif de chauffage est déterminée par construction, suivant le nombre d'éléments chauffants intégrés et leur puissance thermique individuelle.
La consigne de puissance thermique à dissiper par chacun des éléments chauffants est déterminée par le système de pilotage de l'installation de chauffage, à partir des conditions thermiques réelles régnant dans l'habitacle, à partir des conditions extérieures et à partir des réglages souhaitées par le conducteur.
La durée de commande de chaque élément chauffant est obtenue à partir de la puissance de consigne, de la puissance maximale et de la fréquence de commande. La fraction de temps pendant laquelle un élément chauffant est commandé est sensiblement égale à la fraction de la puissance maximale de chauffage devant être fournie par l'élément chauffant considéré.
Le dispositif de commande 5 comporte au moins deux transistors 8,9, chaque transistor 8,9 étant configuré pour faire circuler un courant électrique dans un élément chauffant 1,2 lorsque le transistor 8,9 est dans un état passant et interrompre la circulation du courant dans l'élément chauffant 8,9 lorsque le transistor 8,9 est dans un état bloquant, la transition entre l'état passant et l'état bloquant définissant un front descendant Fdl, Fd2 de la commande et la transition entre l'état bloquant et l'état passant définissant un front montant Fml, Fm2 de la commande, le procédé de commande comporte l'étape :
- commander à tour de rôle chaque transistor 8,9 pendant la durée de commande T1,T2 déterminée pour chaque élément chauffant 1,2, le front montant Fml, Fm2 de commande d'un transistor 8,9 étant décalé par rapport au front montant de commande d'un autre transistor 9,8 d'une durée égale à la période de commande Te divisée par le nombre de transistors 8,9 de commande, chaque transistor 8,9 étant commandé une unique fois pendant une période de commande Te (étape 62).
Comme illustré sur la figure 5, le procédé de commande du dispositif de chauffage déclenche l'activation de chaque transistor à tour de rôle, de façon répartie dans le temps. Les intervalles de temps entre la commande de chacun des transistors sont égaux, à l'incertitude près liée à l'échantillonnage et à la discrétisation des signaux. Les phases d'appel de courant sont ainsi toujours séparées, et ne peuvent pas se produire de manière simultanée. Les phases d'augmentation de l'intensité du courant sont ainsi lissées dans le temps, c'est-à-dire que leurs variations temporelles instantanées sont minimisées.
Le procédé de commande comporte les étapes :
- Pour chaque élément chauffant 1,2, déterminer l'instant correspondant au front descendant Fdl, Fd2 de commande du transistor 8,9 à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant Fml, Fm2 de commande et de la durée de commande Tl, T2 déterminée (étape 63),
- Si la durée de commande déterminée T2 du deuxième transistor 9 est croissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant Fd2 de commande du deuxième transistor 9 et l'instant correspondant au front descendant Fdl de commande du premier transistor 8 est inférieure à une première durée prédéterminée dl, maintenir le deuxième transistor 9 dans l'état passant pendant une durée additionnelle prédéterminée adl afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant 1 et du deuxième élément chauffant 2 (étape 64).
Dans l'exemple représenté où le dispositif de chauffage comprend trois éléments chauffants et trois transistors de commande, les commandes sont déphasées d'un tiers de période. Par conséquent, dans le cas où les durées de commande de deux transistors diffèrent d'une quantité égale à un tiers de période, avec la durée du transistor commandé chronologiquement en deuxième plus courte que celle du transistor commandé en premier, les fronts descendants de commande sont synchronisés. Cette situation est à éviter.
La figure 6 illustre les cas limites acceptables. La courbe 41 représente la commande du premier transistor 8. Les courbes 42a et 42b représente la commande du deuxième transistor 9 dans deux cas de figures différents. La courbe 42a illustre le cas de figure où les fronts descendants de commande sont séparés de la durée minimale acceptable dl, le front descendant de commande Fd2 du deuxième transistor se produisant avant le front descendant de commande Fdl du premier transistor. La courbe 42b illustre le cas de figure où les fronts descendants de commande sont également séparés de la durée minimale acceptable dl, cette fois le front descendant de commande Fd2 du deuxième transistor se produisant après le front descendant de commande Fdl du premier transistor.
Le procédé de contrôle modifie la durée de commande initialement prévue afin d'éviter que les fronts descendants coïncident ou soit très proches les uns des autres.
Tout d'abord, le sens de variation du temps de commande du deuxième transistor 9 est déterminé.
Dans les cas où la durée de commande du deuxième transistor 9 est croissante dans le temps, la commande du deuxième transistor 9 est maintenue pour une durée supérieure à la durée initialement déterminée, afin d'assurer une séparation temporelle suffisante entre les fronts descendants.
Autrement dit, l'instant de coupure du courant est retardé.
La durée additionnelle prédéterminée adl est égale à 0,5 ms. Cette valeur correspond à 5% de la valeur du rapport cyclique d'ouverture pour une période de commande de 10 millisecondes, soit une fréquence de commande de 100 Hz.
Ce cas de figure est illustré sur la figure 9. La courbe 51 montre l'évolution du temps de commande appliqué au premier transistor. La courbe 52 montre l'évolution du temps de commande effectivement appliqué au deuxième transistor. La courbe 52' montre l'évolution de temps de commande qui serait appliqué au deuxième transistor si le procédé de contrôle n'agissait pas.
Le signe E correspond à un décalage de temps de commande égal à un tiers de période. Dans ce cas, les fronts descendants de commande du premier et du deuxième transistor seraient en phase, ce qui est à éviter.
A l'instant tl, l'écart entre la durée de commande du deuxième transistor 9 et la durée de commande du premier transistor devient égale à un tiers de période de commande Te moins la valeur minimale acceptable dl. Comme le temps de commande est croissant, le décalage deviendrait inférieur à la limite acceptable sans l'intervention du procédé de commande. Afin d'assurer un décalage minimal des fronts de commande des transistors, le temps de commande du deuxième transistor est augmenté de la valeur Adl, afin d'assurer un décalage suffisant.
L'application d'un décalage au temps de commande réellement appliqué dure jusqu'à l'instant t2. A l'instant t2, la consigne 52' de temps de commande du deuxième transistor cesse d'être trop proche du décalage minimal acceptable dl. Le temps de commande réellement appliqué rejoint alors, entre les instants t2 et t3, la consigne calculée pour assurer la puissance thermique souhaitée. La pente de la courbe 52, c'est-à-dire la vitesse de convergence vers la consigne peut être ajustée.
La figure 8 illustre le signal de commande du transistor lorsque le temps de commande est augmenté. La courbe 42' en trait plein montre la commande réellement appliquée, la courbe 42 en traits pointillés montrant la commande qui serait appliquée sans l'intervention du procédé selon l'invention.
Selon un mode de réalisation préféré, le procédé de commande comporte les étapes :
- Pour chaque élément chauffant 1,2, déterminer l'instant correspondant au front descendant Fdl, Fd2 de commande du transistor 8,9 à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant Fml, Fm2 de commande et de la durée Tl, T2 de commande déterminée (étape 63),
- Si la durée de commande déterminée T2 du deuxième transistor est décroissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant Fd2 de commande du deuxième transistor 9 et l'instant du front descendant Fdl de commande du premier transistor 8 est inférieure à une première durée prédéterminée dl, raccourcir la durée de maintien du deuxième transistor 9 dans l'état passant d'une durée prédéterminée ral afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant 1 et du deuxième élément chauffant 2 (étape 65).
Pour les cas où la durée de commande du deuxième transistor est décroissante dans le temps, le temps de commande du deuxième transistor est raccourci par rapport à la durée initialement déterminée, afin d'assurer une séparation temporelle suffisante entre les fronts descendants. Autrement dit, l'instant correspondant à la coupure du courant est anticipé par rapport à la valeur calculée dans le but d'assurer la puissance thermique de consigne de l'élément chauffant.
La durée prédéterminée ral de raccourcissement de la durée de maintien du deuxième transistor dans l'état passant est égale à 0,5 ms.
Comme précédemment, cette valeur permet d'assurer une séparation suffisante des instants de coupure du courant, tout en permettant une fréquence de commande en modulation de largeur d'impulsion suffisamment rapide.
Ce cas de figure est illustré à la figure 10. La courbe 71 montre l'évolution du temps de commande appliqué au premier transistor 8. La courbe 72 montre l'évolution du temps de commande effectivement appliqué au deuxième transistor 9. La courbe 72' montre l'évolution de temps de commande qui serait appliqué au deuxième transistor 9 si le procédé de contrôle selon l'invention n'agissait pas.
Le signe E correspond à un écart de temps de commande égal à un tiers de période. Dans ce cas, les fronts descendants de commande du premier transistor 8 et du deuxième transistor 9 seraient en phase, ce qui est à éviter.
A l'instant t4, l'écart entre la durée de commande du deuxième transistor et la durée de commande du premier transistor 8 devient égale à un tiers de période de commande Te moins la valeur minimale acceptable dl. Comme le temps de commande est décroissant, à partir de l'instant t4 le décalage deviendrait inférieur à la limite acceptable sans l'intervention du procédé de commande. Afin d'assurer un décalage minimal des fronts de commande des transistors, le temps de commande du deuxième transistor est diminué de la valeur Ral, afin d'assurer un décalage suffisant, c'est-à-dire au moins égal à Adl. Sur l'exemple représenté, Ral vaut 0,5 ms et dl vaut 0,2 ms.
Le décalage du temps de commande réellement appliqué dure jusqu'à l'instant t5. A l'instant t5, la consigne de temps de commande du deuxième transistor cesse d'être trop proche du décalage minimal acceptable dl. Le temps de commande réellement appliqué rejoint alors la consigne calculée pour assurer la puissance thermique souhaitée. Comme précédemment, la pente de la courbe 72, c'est-à-dire la vitesse de convergence vers la consigne peut être ajustée.
Les cas où la durée de commande du deuxième transistor est stable dans le temps est déjà traitée par les cas précédents où cette durée est soit croissante, soit décroissante. En effet, une phase de stabilité du temps de commande est nécessairement précédée par une phase soit de croissance soit de décroissance. Par conséquent, les étapes déjà décrites assurent également une séparation temporelle minimale des fronts de commande en régime stationnaire.
La figure 8 illustre le signal de commande du transistor lorsque le temps de commande est diminué. La courbe 42” en traits pleins montre la commande réellement appliquée, la courbe 42 en traits pointillés montrant la commande qui serait appliquée sans l'intervention du procédé selon l'invention.
Selon des modes de réalisation non représentés, le dispositif de chauffage 20, l'installation de chauffage 50 ainsi que le procédé de commande associé peuvent également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou combinées entre elles:
Le dispositif de chauffage peut comporter un nombre quelconque d'éléments chauffants et de transistors de commande associés, ce nombre étant supérieur où égal à deux. Le procédé de commande peut être appliqué de la même manière.
Le dispositif de commande peut être configuré pour que les fronts descendants Fdl, Fd2 de commande de chaque transistor 8,9 soient décalés temporellement d'une durée égale à la période de commande divisée par le nombre de transistors.
Dans ce cas, les fronts descendants de commande sont ainsi répartis dans le temps à intervalles réguliers. L'instant de déclenchement des fronts montants est déterminé à partir du temps de commande et de la valeur de l'instant correspondant au front descendant de commande.
Le principe déjà exposé pour assurer une séparation temporelle des fronts de commande descendants est appliqué de manière similaire afin d'assurer une séparation satisfaisante des fronts montants de commande.
- Le fluide traversant le boîtier 6 peut être un liquide caloporteur tel que le liquide de refroidissement du moteur thermique. Le dispositif de chauffage 20 peut ainsi réchauffer le liquide parcourant un échangeur thermique, qui lui-même réchauffe l'air soufflé dans l'habitacle. Autrement dit, les éléments chauffants du dispositif de chauffage chauffent l'air de l'habitacle de manière indirecte.
- Plus généralement, le fluide traversant le boîtier 6 peut être tout liquide ou gaz ayant à être rechauffé au cours de son utilisation.
- Le principe de l'invention est applicable hors du domaine automobile ici décrit, du moment que la commande des éléments chauffants est effectuée par des transistors activé à tour de rôle.
Bien entendu, d'autres modifications et variations se suggèrent d'elles même à l'homme du métier, après réflexion sur les différents modes de réalisation illustrés.
L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et illustrés dans cette demande, qui sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas destinés à limiter la portée de 10 l'invention.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de chauffage (20) comportant :- au moins deux éléments chauffants (1, 2) configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants (1,2),- un dispositif de commande (5) agencé pour commander chaque élément chauffant (1,2) indépendamment de l'autre élément chauffant (2,1).
- 2. Dispositif de chauffage (20) selon la revendication précédente, comportant une source d'alimentation électrique (7) agencée pour alimenter électriquement les éléments chauffants (1,2) afin de les chauffer.
- 3. Dispositif de chauffage (20) selon la revendication précédente, dans lequel la tension de la source d'alimentation électrique (7) est supérieure à 300 V.
- 4. Dispositif de chauffage (20) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les éléments chauffants (1,2) sont des résistances chauffantes de type à coefficient de température positif.
- 5. Dispositif de chauffage (20) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de commande (5) comporte au moins deux transistors (8,9), chaque transistor (8,9) étant configuré pour faire circuler un courant électrique dans un élément chauffant (1,2) lorsque le transistor (8,9) est dans un état passant et interrompre la circulation du courant dans l'élément chauffant (1,2) lorsque le transistor (8,9) est dans un état bloquant, la transition entre l'état passant et l'état bloquant définissant un front descendant (Fdl, Fd2) de la commande et la transition entre l'état bloquant et l'état passant définissant un front montant (Fml,Fm2) de la commande.
- 6. Dispositif de chauffage (20) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de commande (5) est configuré pour que lors d'une commande des éléments chauffants (1,2) tous les fronts montants (Fm) et tous les fronts descendants (Fd) de la commande soient décalés temporellement d'une durée supérieure ou égale à une première durée prédéterminée (dl).
- 7. Dispositif de chauffage (20) selon la revendication précédente, dans lequel la première durée prédéterminée (dl) est égale à 0,2 ms.
- 8. Dispositif de chauffage (20) selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel le dispositif de commande (5) est configuré pour commander chaque transistor (8,9) selon un mode en modulation de largeur d'impulsion, avec une période de commande (Te) unique, et dans lequel le dispositif de commande (5) est configuré pour que les fronts montants (Fml, Fm2) de commande de chaque transistor (8,9) soient décalés temporellement d'une durée (Doff) égale à la période de commande (Te) divisée par le nombre de transistors (8,9).
- 9. Installation de chauffage, ventilation et/ou climatisation (50) d'un véhicule automobile comprenant un dispositif de chauffage (20) selon l'une des revendications précédentes.
- 10. Procédé de commande d'un dispositif de chauffage, le dispositif de chauffage comportant:- au moins deux éléments chauffants (1,2) configurés pour chauffer un fluide circulant au contact des éléments chauffants (1,2),- un dispositif de commande (5) agencé pour commander les éléments chauffants (1,2), le procédé de commande comportant l'étape :- commander chaque élément chauffant (1,2) indépendamment de l'autre élément chauffant (2,1).
- 11. Procédé de commande selon la revendication précédente, comportant les étapes :- Pour chaque élément chauffant (1,2), déterminer l'instant correspondant au front descendant (Fdl, Fd2) de commande du transistor (8,9) à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant (Fml, Fm2) de commande et d'une durée de commande (Tl, T2) déterminée (étape 63),- Si la durée de commande déterminée (T2) du deuxième transistor (9) est croissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant (Fd2) de commande du deuxième transistor (9) et l'instant correspondant au front descendant (Fdl) de commande du premier transistor (8) est inférieure à une première durée prédéterminée (dl), maintenir le deuxième transistor (9) dans l'état passant pendant une durée additionnelle prédéterminée (adl) afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant (1) et du deuxième élément chauffant (2) (étape 64).
- 12. Procédé de commande selon la revendication 10 ou 11, comportant les étapes :- Pour chaque élément chauffant (1,2), déterminer l'instant correspondant au front descendant (Fdl, Fd2) de commande du transistor (8,9) à partir de la valeur de l'instant correspondant au front montant (Fml, Fm2) de commande et de la durée (Tl, T2) de commande déterminée (étape 63),5 - Si la durée de commande déterminée (T2) du deuxième transistor est décroissante et si la différence entre l'instant déterminé du front descendant (Fd2) de commande du deuxième transistor (9) et l'instant du front descendant (Fdl) de commande du premier transistor (8) est inférieure à une première durée prédéterminée (dl), raccourcir la durée de maintien du deuxième transistor (9) dans l'état passant d'une durée prédéterminée10 (ral) afin d'assurer un décalage temporel minimal entre les instants de passage dans l'état de désactivation du premier élément chauffant (1) et du deuxième élément chauffant (2) (étape 65).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1855317A FR3082695B1 (fr) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1855317 | 2018-06-18 | ||
| FR1855317A FR3082695B1 (fr) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3082695A1 true FR3082695A1 (fr) | 2019-12-20 |
| FR3082695B1 FR3082695B1 (fr) | 2020-07-03 |
Family
ID=63722526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1855317A Expired - Fee Related FR3082695B1 (fr) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3082695B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040256377A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-12-23 | Catem Gmbh & Co.Kg | Electric heating device comprising a plurality of heating elements |
| US20130327842A1 (en) * | 2011-01-28 | 2013-12-12 | Websato SE | Electric heating, vehicle comprising an electric heating as well as method for controlling an electric heating |
| FR3032071A1 (fr) * | 2015-01-27 | 2016-07-29 | Valeo Systemes Thermiques | Circuit electrique comportant une pluralite d'elements resistifs connectes en parallele |
-
2018
- 2018-06-18 FR FR1855317A patent/FR3082695B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040256377A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-12-23 | Catem Gmbh & Co.Kg | Electric heating device comprising a plurality of heating elements |
| US20130327842A1 (en) * | 2011-01-28 | 2013-12-12 | Websato SE | Electric heating, vehicle comprising an electric heating as well as method for controlling an electric heating |
| FR3032071A1 (fr) * | 2015-01-27 | 2016-07-29 | Valeo Systemes Thermiques | Circuit electrique comportant une pluralite d'elements resistifs connectes en parallele |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3082695B1 (fr) | 2020-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3577395B1 (fr) | Dispositif de chauffage électrique, circuit de chauffage et procédé de gestion de la température correspondants | |
| EP1632109B1 (fr) | Dispositif de chauffage electrique, notamment pour un vehicule automobile | |
| FR2966875A1 (fr) | Systeme de controle de la temperature d'un ensemble d'entrainement de vehicule automobile, procede et vehicule dote d'un tel systeme | |
| EP0567402B1 (fr) | Dispositif de chauffage-ventilation de l'habitacle d'un véhicule automobile propulsé par un moteur à faibles rejets thermiques | |
| EP1986482B1 (fr) | Dispositif additionnel de chauffage électrique d'un flux d'air constitutif d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile | |
| US20110091190A1 (en) | Heater particularly for a motor vehicle hvac system | |
| FR3082695A1 (fr) | Dispositif de chauffage comportant au moins deux elements chauffants | |
| FR3093348A1 (fr) | Systeme de regulation thermique destine a un vehicule automobile | |
| EP3198989A1 (fr) | Dispositif de chauffage electrique de fluide pour vehicule automobile et procede de commande de ce dispositif | |
| EP2108210B1 (fr) | Dispositif et procede de chauffage d'une batterie de vehicule hybride | |
| FR3064534A1 (fr) | Ensemble de traitement thermique pour un vehicule comprenant des panneaux radiants | |
| WO2019081855A1 (fr) | Dispositif de chauffage pour boitier de climatisation, notamment de vehicule automobile, et boitier de climatisation equipe d'un tel dispositif de chauffage | |
| FR3061871A1 (fr) | Dispositif de chauffage electrique pour vehicule automobile | |
| FR2991924A1 (fr) | Installation de refroidissement/chauffage pour un vehicule hybride, a mono-circuit et aerotherme a deux sens de circulation de fluide | |
| FR3013638A1 (fr) | Dispositif de commande du chauffage dans un vehicule | |
| FR3072613A1 (fr) | Dispositif de chauffage, notamment pour boitier de climatisation d'un vehicule automobile | |
| FR2818461A1 (fr) | Organe de commande de la puissance electrique pour un moteur de ventilateur | |
| FR2799696A1 (fr) | Dispositif de chauffage ou climatisation d'un habitacle de vehicule automobile, muni d'une source de chauffage additionnelle a commande couplee | |
| EP3726558B1 (fr) | Dispositif de protection par relais electromecanique a consommation reduite, et application aux dispositifs de commande pwm d'actionneurs electriques | |
| EP1184216B1 (fr) | Dispositif de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile | |
| EP3766303A1 (fr) | Dispositif de chauffage, notamment pour boitier de climatisation d'un vehicule automobile | |
| FR3072614A1 (fr) | Dispositif de chauffage, et boitier de climatisation d'un vehicule automobile equipe d'un tel dispositif | |
| FR3135931A1 (fr) | Procede de refroidissement d’un vehicule automobile | |
| FR3077531A1 (fr) | Procede de prediction d’une charge minimale d’un element de stockage d’energie garantissant une activation d’une thermistance | |
| WO2023170345A1 (fr) | Superviseur thermique pour vehicule electrique ou hybride |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20191220 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20230205 |