FR2480684A1

FR2480684A1 - Electric thermostat for vehicle heating control

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Publication number: FR2480684A1
Application number: FR818100004D
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1981-10-23
Also published as: FR2497481A1

Abstract

The electronic regulator operates on an electrovalve (1) in the heater radiater circuit. The value of a temp. sensitive resistor (2) detecting temp. in the vehicle is compared with a demand value set by a potentiometer (4) in a comparator (6). The comparator is controlled from a ramp generator (7) to provide time durations to suit the quality of temp. regulation and the electrovalve characteristics. - A zener diode (13) circuit provides protection for the stabilised power supply (5) and potentiometer and comparator circuits. The comparator output drives the valve via a power transistor (10) after validation by an overvoltage detector (9). (1)

Description

L'invention s'applique à la régulation thermique des habitacles de véhicule automobile dont le moteur est refroidi par un liquide. On sait que dans ce cas il est classique de chauffer l'habitacle à l'aide d'un petit radiateur disposé à proximité du dit habitacle. Ce radiateur est parcouru par une partie du liquide de refroidissement du bloc moteur. L'habitacle se trouve êt re chauffé par de l'air pulsé à' travers le dit radiateur et provenant soit de la vitesse du véhicule, soit, à l'arrêt par exemple, d'un ventilateur électrique à vitesse souvant variable. Sous les effets conjugués : - Variation de la température du liquide de refoidissement, - Variation de la vitesse du véhicule - non proportion alité du réglage du débit d'air du ventilateur électrique, on obtient un chauffage pratiquement partout ou rien" obligeant les passagers à des retouches de réglage fréquentes et nuisant de toute évidence au confort général qu'on est en droit d'attendre de nos véhicules modernes. A noter qu'en période d'été, une vanne disposée sur le circuit hydraulique du radiateur de chauffage permet d'interrompre ce dernier. The invention applies to the thermal regulation of the passenger compartments of a motor vehicle whose engine is cooled by a liquid. We know that in this case it is conventional to heat the passenger compartment using a small radiator arranged near said passenger compartment. This radiator is traversed by part of the engine block coolant. The passenger compartment is re heated by air blown through said radiator and coming either from the speed of the vehicle, or, when stationary for example, from an electric fan with often variable speed. Under the combined effects: - Variation in the temperature of the coolant, - Variation in the speed of the vehicle - not proportional to the adjustment of the air flow rate of the electric fan, heating is obtained practically everywhere or nothing "forcing passengers to frequent adjustment touch-ups and obviously detrimental to the general comfort that we are entitled to expect from our modern vehicles. '' interrupt the latter.

Des dispositifs de régulation ont déjà été décrits et sont même installés, vu leur coût, sur des modèles de haut de gamme. Par exemple, des robinets thermostatiques comprenant un bilame et agissant sur le débit d'eau chaude à travers le radiateur de chauffage. Le fait que de tels dispositifs doivent être installés en tant que capteurs en un endroit non optimisé pour la mesure des températures, fait que la régulation est très approximative, ce facteur étant amplifié par la différentielle thermique élevée qu'ils possèdent par principe. Regulatory devices have already been described and are even installed, given their cost, on high-end models. For example, thermostatic valves comprising a bimetallic strip and acting on the flow of hot water through the heating radiator. The fact that such devices must be installed as sensors in a location not optimized for temperature measurement, means that the regulation is very approximate, this factor being amplified by the high thermal differential which they have in principle.

Outre un coût faible, l'invention permet très simplement de s'affranchir de ces problèmes en offrant une précision de régulation pouvant atteindre une fraction de degré. In addition to a low cost, the invention very simply makes it possible to overcome these problems by offering regulatory precision which can reach a fraction of a degree.

En pratique, le dispositif objet de l'invention utilise trois éléments de base, électriquement reliés : - un organe effecteur - un capteur thermique - un boitier de commande
Les éléments seront décrits ci-après, mais notonsque de manière non limitative, ils seront avantageusement dissociés physiquement pour être placés en trois endroits différents dans le s buts de minimiser les coûts de montage et d'obtenir les meilleures caractéristiques. In practice, the device which is the subject of the invention uses three basic elements, electrically connected: - an effector member - a thermal sensor - a control unit
The elements will be described below, but note that in a nonlimiting manner, they will advantageously be physically dissociated to be placed in three different places with the aim of minimizing assembly costs and obtaining the best characteristics.

Pour la description on se reportera au schéma figuré sur la planche 1/2 donnée à titre indicatif.

For the description, please refer to the diagram shown on board 1/2 given for information.

"1" représente l'organe effecteur précité. Ce dernier est constitué par une électro-vanne disposée sur le circuit hy- draulique du radiateur de chauffage entre ce dernier et le bloc moteur, sur une"durite"par exemple. En l'absence d'excitation électrique, l'électro-vanne, par son clapet fermé, empêche toute circulation du liquide calo-porteur. "1" represents the aforementioned effector organ. The latter consists of an electro-valve placed on the hydraulic circuit of the heating radiator between the latter and the engine block, on a "hose" for example. In the absence of electrical excitation, the solenoid valve, by its closed valve, prevents any circulation of the heat-carrying liquid.

A l'inverse, dès que sa bobine sera excitée, ce liquide circulera ce qui permettra le chauffage du radiateur d'échange. Conversely, as soon as its coil is energized, this liquid will circulate which will allow the heating of the exchange radiator.

Cette électro-vanne agit par tout ou rien, c'est à dire : elle est totalement soit ouverte, soit fermée. De manière évidente, on comprendra par la suite qu'elle peut par cette dernière disposition, remplacer purement et simplement la vanne manuelle d'interruption du chauffage. This solenoid valve acts by all or nothing, that is to say: it is completely either open or closed. Obviously, it will be understood subsequently that it can, by this latter arrangement, purely and simply replace the manual valve for interrupting the heating.

Enfin notons qu'en pratique et de manière non limitative il sera avantageux de la loger dans le compartiment moteur. Finally note that in practice and without limitation it will be advantageous to house it in the engine compartment.

Elle se trouve être reliée électriquement d'une part au (+) Alimentation, d'autre part au boitier de commande qui sera décrit plus loin. It happens to be electrically connected on the one hand to the (+) Power supply, on the other hand to the control unit which will be described later.

"2"figure le capteur thermique qui pourra économiquement être constitué par une résistance variable en fonction de la température. Le schéma de la planche 1/2 fait intervenir de manière non limitative et étant donné sa position dans les branches du pont de mesure, une résistance économique à coefficient de température négatif : C T N. Cette résistance "2" shows the thermal sensor which could economically consist of a variable resistor depending on the temperature. The diagram of plate 1/2 involves, without limitation, and given its position in the branches of the measuring bridge, an economic resistance with a negative temperature coefficient: C T N. This resistance

est électriquement reliée à deux points : (-) de l'alimentation soit généralement la masse du véhicule, point"3", soit liaison du pont de mesure avec ce capteur. Des essais ont montré qu'il est très généralement favorable de disposer cette sonde à l'arrière de l'habitacle en haut du pavillon. is electrically connected at two points: (-) of the power supply, generally the earth of the vehicle, point "3", or connection of the measuring bridge with this sensor. Tests have shown that it is very generally favorable to have this probe at the rear of the passenger compartment at the top of the roof.

Cette disposition, non limitative, est bien entendu, fonction du type de véhicule et est donnée à titre purement indicatif. This provision, which is not limiting, is of course dependent on the type of vehicle and is given for information only.

Enfin, pour soustraire ce capteur à tous remous d'air violents il sera avantageux de le disposer. dans un étui perforé de manière évidente pour l'homme de l'art. Finally, to remove this sensor from all violent eddies it will be advantageous to have it. in a holster which is obvious to those skilled in the art.

Le solde des composants figurant sur le schéma de la planche 1/2 seront contenus dans le boitier de commande décrit ci-après. The balance of the components shown on the diagram on board 1/2 will be contained in the control unit described below.

Notons que ce boitier possède quatre liaisons électriques avec l'extérieur : - une sortie vers l'électro - vanne "1". Note that this box has four electrical connections with the outside: - an output to the solenoid valve "1".

- une entrée point "3" reliée au capteur thermique"2"

- une borne d'alimentation (-) en général masse du véhicule une borne d'alimentation qui pourra avantageusement lui être reliée, à travers la clé de contact du véhicule sans interposition d'autre interrupteur. En effet l'arrêt du chauffage, moteur en marche, sera dans ce cas obtenu simplement par la position du potentiomètre de consigne. - a point input "3" connected to the thermal sensor "2"

- A power supply terminal (-) in general earth of the vehicle, a power supply terminal which can advantageously be connected to it, through the ignition key of the vehicle without the interposition of any other switch. In fact, the heating stop, engine running, will be obtained in this case simply by the position of the setpoint potentiometer.

Ce boitier de commande sera généralement fixé sur le tableau de bord du véhicule. Il contient le dit potentiomètre de consigne"4"dont le bouton de réglage sera à portée de l'usager. This control unit will generally be fixed on the dashboard of the vehicle. It contains the said setpoint potentiometer "4", the adjustment button of which will be within reach of the user.

Ce boitier de commande comporte quatre sous-ensembles principaux : - le bloc électronique principal - l'étage de protection - l'étage de puissance - la détection/consigne
Le bloc électronique utilise le principe connu du régula- teur à effet proportionnel agissant par tout ou rien. Il This control unit has four main sub-assemblies: - the main electronic unit - the protection stage - the power stage - detection / setpoint
The electronic unit uses the known principle of the proportional effect regulator acting by all or nothing. he

est constitué essentiellement par une alimentation stabilisée "5", un comparateur"6"qui compare les tensions de consigne données par le potentiomètre"4"à celles émises par le capteur"2"sous l'effet des températures de l'habitacle à réguler. Ce comparateur est contrôlé par un générateur de rampes triangulaires à partir d'une charge et décharge à courant constant de la capacitance"8". Cette capacitance est dimensionnée de manière à obtenir une période de durée compatible avec la qualité de la régulation et l'endurance en nombre de manoeuvres de l'électro - vanne "1". A noter que l'utilisation d'un générateur de rampes triangulaires n'est pas limitative, on peut aussi utiliser un générateur du type : dents de scie. consists essentially of a stabilized supply "5", a comparator "6" which compares the set voltages given by the potentiometer "4" to those emitted by the sensor "2" under the effect of the temperatures of the passenger compartment to be regulated . This comparator is controlled by a generator of triangular ramps from a constant current charge and discharge of the capacitance "8". This capacitance is dimensioned so as to obtain a period of duration compatible with the quality of the regulation and the endurance in number of operations of the solenoid valve "1". Note that the use of a generator of triangular ramps is not limiting, one can also use a generator of the type: sawtooth.

Sans entrer dans la constitution détaillée du bloc électronique qui peut être réalisé de multiples manières connues, nous donnerons surla planche 2/2 quelques diagrammes de fonctionnement, tous établis en fonction du temps. la figure "1" y représente une chute linéaire, arbitraire, de température. Without going into the detailed constitution of the electronic block which can be produced in many known ways, we will give on board 2/2 some operating diagrams, all established as a function of time. Figure "1" there represents an arbitrary linear drop in temperature.

La figure "2" montre'la variation corrélative de tension

VI observée aux bornes de la résistance sensible"2". Ici donc une CTN par exemple. Sur la figure"3"on a porté J en trait pleins forts : la somme VI + tension de rampe. Figure "2" shows the correlative voltage variation

VI observed at the terminals of sensitive resistance "2". Here therefore a CTN for example. In Figure "3" we have drawn J in solid lines: the sum VI + ramp voltage.

En pointillé la tension résultant du point. de consigne. La sortie du comparateur ne sera validée que durant les instants ou la somme des tensions VI + tension de rampe dépasse la tension de consigne. Il en résulte, figure "4" que l'électro- vanne ne sera alimentée, à l'intérieur de chaque période, que durant le temps porté en"hachuré"mais par tout ou rien, c'est à dire à pleine tension. En définitive, on obtient un effet proportionnel puisque ce temps d'alimentation est d'autant plus court qu'on se rapproche de la température de consigne, ou plus long qu'on s'en éloigne. Dotted the tension resulting from the point. setpoint. The comparator output will only be validated during the moments when the sum of the voltages VI + ramp voltage exceeds the setpoint voltage. As a result, figure "4" that the solenoid valve will be supplied, within each period, only during the time worn in "hatched" but by all or nothing, ie at full voltage. Ultimately, a proportional effect is obtained since this supply time is all the shorter the closer the set temperature is, or the longer it moves away from it.

Le comparateur"6"ne peut commander l'électro-vanne,

via le transistor de puissance"10", qu'après avoir été validé par un détecteur de surtensions"9". Cet étage est Comparator "6" cannot control the solenoid valve,

via the power transistor "10", only after being validated by an overvoltage detector "9". This floor is

rendu nécessaire par le fait que ces circuits peuvent être soumis à des tensions de durées importantes et environ doubles de la tension d'alimentation normale ce qui obligerait à surdimensionner et le transistor de sortie "10" et l'électro- vanne "1". Ce circuit"9"est un comparateur de courant qui compare un courant interne obtenu à partir de l'alimenta tion"5"avec celui délivré par une diode de Zoner"11" à travers une résistance"12", dès que la tension d'alimentation normale est dépassée. Ce circuit "9" n'autorise l'excitation

de la base du transistor "10" que si le courant interne est supérieur à celui délivré par les composants "11" et "12". made necessary by the fact that these circuits can be subjected to voltages of long durations and approximately twice the normal supply voltage which would require oversizing both the output transistor "10" and the solenoid valve "1". This circuit "9" is a current comparator which compares an internal current obtained from the supply "5" with that delivered by a zoner diode "11" through a resistor "12", as soon as the voltage d normal diet is exceeded. This circuit "9" does not allow excitation

from the base of transistor "10" only if the internal current is higher than that delivered by components "11" and "12".

Rappelons que le bloc électronique ci-dessus décrit peut de manière non limitative, être réalisé à partir de composants discrets ou intégrés. Recall that the electronic unit described above can not be limited to, be made from discrete or integrated components.

En nous référant aux composants "11" et "12" nous avons traité partiellement la partie nommée"étage de protection". Les circuits électriques de bord d'une automobile sont particulièrement parasités en impulsions positives et négatives pouvant dépasser la centaine de volts. Il a donc été nécessaire de prévoir deux autres ensembles de protection protégeant les composants en ondes positives et négatives. Referring to components "11" and "12" we have partially treated the part called "protective stage". The electrical circuits on board an automobile are particularly parasitized by positive and negative pulses which can exceed one hundred volts. It was therefore necessary to provide two other protection assemblies protecting the components in positive and negative waves.

Il s'agit premièrement de la diode de Zener"13"associée à la résistance"14". Cette dernière pouvant être du type à coefficient de température positif ou normal. Secondement, le transistor "10" est protégé par la diode de Zener"15", d'une part en inverse : surtensions du réseau et celles générées par la self de l'électro-vanne"l"puis en direct : (V C E du Transistor"10")
L'étage de puissance vient donc d'être décrit. 11 est

essentiellement constitué par le transistor"10"protégé par la diode de Zener"15". On remarquera que par principe, ce transistor "10" ne travaille qu'en commutation d'où échauffe- ment réduit ce qui autorisera généralement son montage dans le boitier de commande. Firstly, it is the Zener diode "13" associated with the resistor "14". The latter may be of the type with a positive or normal temperature coefficient. Secondly, the transistor "10" is protected by the Zener diode "15", on the one hand in reverse: network overvoltages and those generated by the solenoid of the solenoid valve "l" then direct: (VCE du "10" transistor)
The power stage has therefore just been described. 11 is

essentially constituted by the transistor "10" protected by the Zener diode "15". It will be noted that, in principle, this transistor "10" only works when switching, hence reduced heating, which will generally allow it to be mounted in the control unit.

L'étage de détection (consigne) relié comme déjà vu au capteur"2"est essentiellement constitué par une résistance "16"et le potentiomètre de consigne "4" déjà cité. The detection stage (setpoint) connected as already seen to the sensor "2" essentially consists of a resistor "16" and the setpoint potentiometer "4" already mentioned.

A ce potentiomètre sont reliées classiquement deux résistan- ces"talons""17"et"18". L'ensemble étant cablé avec le capteur "2"en configuration"Pont de Wheatstone"de manière évidente pour l'homme de l'art. To this potentiometer are conventionally connected two resistors "heels" "17" and "18". The assembly being wired with the sensor "2" in configuration "Wheatstone Bridge" in a manner obvious to those skilled in the art.

On notera que le faible coût entrainé parle dispositif objet de l'invention autorise son montage même sur des véhicules de bas de gamme. It will be noted that the low cost involved by the device which is the subject of the invention allows it to be mounted even on low-end vehicles.

Claims

CLAIMS 1 Electronic device for regulating the temperature of a passenger compartment of a motor vehicle, the engine of which is cooled by a heat-carrying liquid, characterized by the association of an "all or nothing" electronic regulator with proportional effect with an electro-valve simple "all or nothing".

2 Device according to claim "1" characterized by the adoption of a solenoid valve closed in the absence of excitation which therefore authorizes the removal of the manual manual interruption valve.

3 Device according to claims "1" and "2" characterized in that the electronic technology sensor member, therefore miniaturized, can easily be arranged separately or not from the control unit mounted on the dashboard so as to obtain the best characteristics at the lowest cost.

4 Device according to claim "1" characterized by the adoption of an overvoltage detector which prevents oversizing of the electronic output stage and the solenoid valve.