FR2752203A1

FR2752203A1 - Dispositif de climatisation pour un habitacle de vehicule

Info

Publication number: FR2752203A1
Application number: FR9710010A
Authority: FR
Inventors: Wolfgang Straub; Dietmar Frost
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: FR2752203B1; GB2316164A; IT1294234B1; ES2127707B1; DE19631829C1; ES2127707A1; GB9716596D0; GB2316164B; ITRM970494A1; GB2316164A9

Abstract

Ce dispositif comporte deux capteurs de température dans l'habitacle, l'un près du toit et l'autre dans le tableau de bord, plusieurs conduits d'amenée d'air avec des volets pour la répartition variable de l'air soufflé dans l'habitacle et une unité pour commander ou réguler la climatisation en fonction d'une valeur de température d'habitacle obtenue par pondération des valeurs fournies par les deux capteurs. L'unité de commande de climatisation (10) effectue la pondération des valeurs de température (TK , TF ) mesurées par les deux capteurs de température (3a, 3b), en vue de l'obtention de la valeur de température d'habitacle (TI ) à prendre en compte pour la climatisation, en fonction de la position des volets d'air (2a, 2b). Applicable aux voitures de tourisme par exemple.

Description

L'invention concerne un dispositif de climati-

sation d'habitacle de véhicule comprenant un premier cap-

teur de température d'habitacle installé dans la zone du

toit du véhicule, un second capteur de température d'ha-

bitacle installé dans le tableau de bord, plusieurs

conduits d'amenée d'air auxquels sont coordonnés des vo-

lets d'air pour la répartition variable de l'air amené

dans l'habitacle et une unité de commande de climatisa-

tion pour commander ou réguler la climatisation en fonc-

tion d'une valeur de température d'habitacle à prendre en compte pour la climatisation, valeur qui est obtenue par pondération des valeurs de température fournies par les

deux capteurs.

On connaît des dispositifs de climatisation pour habitacle de véhicule qui comportent seulement un capteur de température, installé, soit dans la zone du

toit du véhicule, soit dans la zone du tableau de bord.

L'emplacement du capteur dans la zone du toit permet une

régulation favorable de la climatisation à partir du ré-

gime de climatisation sans refroidissement ou chauffage, en passant par le régime de chauffage léger par temps de

mi-saison, jusqu'au régime de chauffage à pleine puis-

sance quand les températures extérieures sont très

basses. Avec une telle régulation favorable de la clima-

tisation, on peut obtenir un réglage donnant un espace pour les pieds relativement chaud et une température constante plus fraîche au niveau des têtes, et le système de réglage est rapide et capable de s'adapter vite à des conditions ambiantes changées. Cet emplacement du capteur

pose cependant le problème qu'en régime de refroidisse-

ment, suivant la direction de soufflage d'une buse cen-

trale installée sur le tableau de bord et sur laquelle

aboutit un conduit d'amenée d'air correspondant, le cap-

teur installé du côté du toit peut être influencé direc-

tement par l'air amené soufflé dans l'habitacle. Par exemple, si de l'air amené froid est soufflé vers le capteur de température occupant cet emplacement, la régulation de température coordonnée relève la température de soufflage, tout au moins pour le conduit d'amenée d'air en question. Ceci peut conduire, en été, avec une orientation extrême de la buse centrale, à ce que l'installation de climatisation soit amenée à passer au régime de chauffage. On pourrait certes éviter un tel dysfonctionnement en limitant la plage des orientations possibles de la buse centrale, mais cela ne représente

qu'un expédient restreignant le confort.

Bien que l'on évite les difficultés qui vien-

nent d'être décrites dans le régime de refroidissement au cas o l'unique capteur de température est placé dans la zone du tableau de bord, c'est-à-dire le plus souvent dans la zone de la console centrale, cet emplacement du capteur pose des problèmes pour le régime de chauffage,

donc, par exemple, pour les conditions climatiques en Eu-

rope centrale, pendant la majeure partie de la durée de fonctionnement. En effet, la zone de la console centrale

ne devient chaude que très lentement lors de l'échauffe-

ment, ce qui signifie que le système de réglage est lent, avec le résultat que la température de soufflage est

maintenue trop longtemps à un niveau élevé et que l'habi-

tacle du véhicule risque d'être surchauffé. De plus, dans le régime de chauffage, du fait que l'air chaud monte dans l'habitacle, la plus grande partie de l'air doit être soufflée dans l'espace pour les pieds. Pour cette raison, la zone de la console centrale présente, lorsque le véhicule est bien chauffé, une température comprise entre celle régnant au niveau des têtes et celle régnant au niveau des pieds, si bien que le capteur placé dans la zone de la console centrale devient à la longue très

chaud et finit par amener le dispositif de réglage à ré-

duire la température de soufflage. L'utilisateur doit

alors ajuster une température plus élevée pour l'habi-

tacle; or, la valeur ainsi ajustée est initialement trop élevée lors d'un échauffement suivant, par exemple le

lendemain matin.

Pour supprimer les difficultés mentionnées ci-

dessus, on a déjà proposé des dispositifs de climatisa-

tion d'habitacle de véhicule, du type indiqué au début,

dans lesquels on a prévu un premier capteur de tempéra-

ture au niveau des têtes ou du côté du toit et un second capteur de température au niveau des pieds ou du côté du tableau de bord, qui mesurent tous deux la température de

l'habitacle à l'endroit concerné. Les deux valeurs mesu-

rées, obtenues en parallèle, sont ensuite pondérées éven-

tuellement de manière différente pour obtenir une valeur de température d'habitacle à prendre en compte pour la

climatisation. Dans le cas d'un dispositif de ce type in-

diqué dans le brevet européen 0 130 528 B1, ayant la

forme d'une installation de chauffage et/ou de climatisa-

tion, cette pondération s'effectue en fonction de la tem-

pérature extérieure, le capteur au niveau des têtes étant

pondéré plus fortement (affecté d'un facteur de pondéra-

tion plus élevé) à mesure que la température extérieure

monte. Dans un dispositif du type générique indiqué dé-

crit dans la demande de brevet DE 39 04 800 Al soumise à

l'Inspection Publique, la pondération des valeurs mesu-

rées par les deux capteurs de température d'habitacle, placés à des endroits différents, est opérée en fonction de la valeur de consigne ajustée pour la température de l'habitacle, le capteur au niveau des têtes étant pondéré plus fortement que le capteur au niveau des pieds lorsque la valeur de consigne pour la température d'habitacle est

plus élevée.

Le problème technique à la base de l'invention

est la mise à disposition d'un dispositif de climatisa-

tion d'habitacle, du type mentionné au début, notamment pour voitures de tourisme, qui permette une climatisation relativement confortable de l'habitacle du véhicule sous

les conditions les plus diverses.

Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'unité de commande de climatisation effectue la pondération des valeurs de température mesurées par les deux capteurs, en vue de l'obtention de la valeur de température d'habitacle à prendre en compte pour la cli-

matisation, en fonction de la position des volets d'air.

Dans ce dispositif, l'unité de commande de cli-

matisation effectue la pondération des valeurs de tempé-

rature mesurées par les deux capteurs, placés à des en-

droits différents, en vue de l'obtention de la valeur de

température d'habitacle à prendre en compte pour la cli-

matisation, en fonction de la position des volets d'air coordonnés aux conduits d'amenée d'air du dispositif de

climatisation. On peut ainsi obtenir un effet de climati-

sation très satisfaisant à la fois dans le régime de re-

froidissement et dans le régime de chauffage. C'est ainsi que, par exemple dans les situations de fonctionnement dans lesquelles, par suite de la position qu'occupent à ce moment les volets d'air, beaucoup d'air est soufflé directement par des buses centrales - se trouvant du côté du tableau de bord - dans la zone du toit du véhicule, c'est-à-dire dans l'espace de l'habitacle o se trouvent les têtes des occupants, le capteur du côté du toit peut être pondéré plus faiblement (affecté d'un facteur de

pondération plus faible) que le capteur du côté du ta-

bleau de bord ou de la console centrale, tandis que, dans

les situations o l'air amené est soufflé en majeure par-

tie dans l'espace pour les pieds, à l'inverse, le capteur de température du côté du toit peut être pondéré plus fortement (affecté d'un facteur de pondération plus fort)

que le capteur du côté du tableau de bord.

Un perfectionnement prévoit que l'unité de com-

mande de climatisation ajuste automatiquement les volets

d'air en fonction de la température de soufflage à la-

quelle l'air est soufflé dans l'habitacle et effectue la pondération, dépendante des positions des volets d'air,

des valeurs de température mesurées par les deux cap-

teurs, en vue de l'obtention de la valeur de température d'habitacle à prendre en compte pour la climatisation,

d'après la température de souffage, laquelle est repré-

sentative des positions des volets d'air.

Dans ce cas, l'unité de commande de climatisa-

tion ajuste automatiquement la position des volets d'air

en fonction de la température de l'air soufflé dans l'ha-

bitacle et elle effectue simultanément la pondération des deux valeurs de température mesurées par par les deux

capteurs, en vue de l'obtention de la valeur de tempéra-

ture d'habitacle à prendre en compte pour la climatisa-

tion, en fonction de cette température de soufflage et

par suite, de nouveau, en fonction des positions des vo-

lets d'air.

Un autre perfectionnement du dispositif de cli-

matisation selon l'invention prévoit que l'unité de com-

mande de climatisation effectue la pondération des va-

leurs de température mesurées par les deux capteurs, en

vue de l'obtention de la valeur de température d'habi-

tacle à prendre en compte pour la climatisation, en fonc-

tion des positions des volets d'air à l'intérieur d'un

domaine de pondération préfixé en fonction de la tempéra-

ture extérieure. Dans ce cas, on a choisi, pour la pondé-

ration des deux capteurs, un domaine de pondération qui

est variable et préfixé suivant la température exté-

rieure, ce qui veut dire que les valeurs extrêmes du do-

maine varient avec la température extérieure selon une relation pouvant être préfixée. Par exemple, pour une

plage de température extérieure ne demandant pas un ré-

gime de chauffage, ni un régime de refroidissement, une pondération également forte des deux capteurs peut être prévue, c'est-à-dire un domaine de pondération ponctuel

avec le point de pondération 0,5, à partir duquel le do-

maine de pondération s'élargit chaque fois de façon continue pour des températures extérieures plus basses ou plus élevées. La pondération de chacune des valeurs de température fournies par les deux capteurs, s'effectue alors en fonction des positions des volets d'air dans le cadre de ce domaine de pondération, fixé chaque fois par la température extérieure.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront plus clairement de la description

qui va suivre de modes de réalisation préférés, mais nul-

lement limitatifs, de l'invention, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un dispositif de climatisation d'habitacle de véhicule sous la forme d'une installation de climatisation de véhicule possédant deux capteurs de température installés dans l'habitacle;

- la figure 2 est un diagramme servant à illus-

trer la pondération différenciée des deux capteurs de température d'habitacle selon la figure 1 en fonction de la température de soufflage, laquelle est représentative

des positions de volets d'air de l'installation de clima-

tisation; - la figure 3 est un diagramme pour illustrer

la pondération différenciée des deux capteurs de tempéra-

ture selon la figure 1 en fonction des positions de vo-

lets d'air réglables manuellement; et - la figure 4 est un diagramme pour illustrer

le domaine, choisi en fonction de la température de souf-

flage, pour la pondération selon les figures 2 et 3.

L'installation de climatisation de véhicule montrée par la figure 1, comporte, en tant que composant central, un climatiseur dans lequel est intégrée une

unité de commande de climatisation 1. Cette unité de com-

mande règle la climatisation de l'habitacle par la com-

mande des composants de chauffage et de refroidissement de l'installation de climatisation, d'un ou de plusieurs ventilateurs de soufflage d'air, ainsi que d'une pluralité de volets d'air qui sont installés dans des conduits d'amenée d'air débouchant à différents endroits dans l'habitacle du véhicule et dont la figure 1 montre,

à titre représentatif, deux volets 2a, 2b.

Au moyen des différents conduits d'amenée d'air et des volets 2a, 2b coordonnés, l'air climatisant peut être soufflé de manière variable en différentes zones de

l'habitacle, en particulier, de façon ciblée, dans l'es-

pace pour les pieds ou dans l'espace o se trouvent les têtes des occupants. L'unité de commande de climatisation

1 règle la température de l'habitacle à une valeur dési-

rée. Afin d'y parvenir d'une manière aussi agréable que possible pour les occupants du véhicule, l'installation

de climatisation comporte un premier capteur de tempéra-

ture 3a, installé dans la zone du toit du véhicule, et un second capteur de température 3b qui est installé dans la zone du tableau de bord ou de la console centrale. Le capteur 3b du côté du tableau de bord peut être intégré par exemple dans le climatiseur, en particulier dans une

unité de commande de l'installation de climatisation.

Le capteur 3a du côté du toit mesure essentiel-

lement la température de l'habitacle TK au niveau des têtes, tandis que le capteur 3b du côté du tableau de bord mesure essentiellement la temperature de l'habitacle TF au niveau des pieds. Des deux valeurs de température TK, TF fournies par les deux capteurs 3a, 3b, l'unité de commande de climatisation 1 tire, par une pondération qui

sera expliquée plus en détail dans ce qui suit, une va-

leur de température d'habitacle TI à prendre en compte

pour la climatisation, c'est-à-dire la valeur de tempéra-

ture utilisée comme valeur de mesure constituant la gran-

deur réglante pour la régulation de la température d'ha-

bitacle. En plus de ces informations de température de l'habitacle, l'unité de commande 1 reçoit une information de la température extérieure instantanée à partir d'un capteur de température extérieure 4 associé. La pondération des deux valeurs de température TK, TF pour obtenir la valeur de température d'habitacle Tl à prendre en compte pour la climatisation, s'effectue, de manière additive, par l'unité de commande climatisation 1 selon la relation suivante: TI = x - TF + (1 - x) ' TK, avec un facteur de pondération x compris entre zéro et un. Les figures 2 et 3 montrent l'allure du facteur de pondération pour le capteur du côté du tableau de bord, lequel est formé par le facteur de pondération x lui-même, ainsi que l'allure du facteur de pondération (1 - x) pour le capteur du côté du toit, allure qui est

symétrique à la première par rapport à la valeur d'équi-

libre de 0,5. La pondération s'effectue en fonction de la répartition de l'air amené, c'est-à-dire des positions

des différents volets d'air. Avec la conception de l'ins-

tallation de climatisation à laquelle s'applique le dia-

gramme de pondération selon la figure 2, la répartition de l'air est déterminée automatiquement en fonction de la

température de soufflage Tz, c'est-à-dire de la tempéra-

ture de l'air soufflé par l'installation de climatisation

dans l'habitacle du véhicule. Par conséquent, la tempéra-

ture de soufflage Tz peut être utilisée dans ce cas comme une grandeur représentative des positions des volets,

ainsi que le montre la figure 2, sans qu'il soit néces-

saire de détecter d'une autre manière les positions des volets. La répartition de l'air varie avec le changement de la température de soufflage Tz en ce sens que, pour des températures de soufflage basses, la ventilation au niveau des têtes est accrue et que, pour des temperatures de soufflage élevées, l'amenée d'air dans l'espace pour

les pieds est accrue.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le fac-

teur de pondération x pour le capteur du côté du tableau de bord présente une valeur maximale x,<, comprise entre 0,5 et 1, au-dessous d'un seuil de température inférieur Tu, et tombe linéairement à une valeur minimale Xmn, com- prise entre 0 et 0,5, entre le seuil inférieur Tu et un

seuil de température supérieur To, valeur minimale à la-

quelle le facteur de pondération reste pour des tempéra-

tures de soufflage dépassant le seuil de température su-

périeur To. De façon symétrique par rapport à ce qui vient d'être indiqué, le facteur de pondération (1 - x)

pour le capteur du côté du toit présente la valeur mini-

male xmi au-dessous du seuil de température inférieur Tu,

et s'élève entre le seuil inférieur Tu et le seuil supé-

rieur To à la valeur maximale xx à laquelle il reste pour des températures de soufflage plus élevées. Il va de

soi que la relation xmi = 1 - xx s'applique entre la va-

leur minimale xn et la valeur maximale max. Le seuil in-

férieur Tu peut se trouver par exemple à environ 0 C et le seuil supérieur TO à environ 40 C par exemple. Par

cette pondération des deux capteurs, lorsque la tempéra-

ture de soufflage Tz augmente et que, par conséquent, la stratification des couches de différentes températures dans l'habitacle présente des extrêmes mutuellement plus espacés, le capteur du côté du toit est progressivement pondéré plus fortement que le capteur du côté du tableau

de bord.

La figure 3 représente un diagramme de pondéra-

tion convenant pour une installation de climatisation dans laquelle est prévu un réglage manuel des volets d'air. La pondération des deux capteurs de température en fonction des positions des volets implique dans ce cas la détection des positions des volets d'après la position

d'un élément de commande pour le réglage manuel des vo-

lets, dont les symboles de commande sont représentés sur l'axe des abscisses dans le diagramme de la figure 3. Les allures des deux facteurs de pondération pour les signaux de temperature du capteur du côté du toit d'une part et

du capteur du côté du tableau de bord d'autre part, cor-

respondent exactement à celles de la figure 2 et respec-

tent la relation qui y est indiquée entre la température de soufflage Tz et les réglages correspondants, produits automatiquement, des volets. Comme on peut le voir sur la

figure 3, le facteur de pondération (1 - x) pour le cap-

teur du côté du toit augmente à mesure que l'amenée d'air dans l'espace pour les pieds croît, tandis que le facteur de pondération x pour le capteur du côté du tableau de bord augmente à mesure que la ventilation au niveau des têtes par des buses centrales de la zone du tableau de

bord croît.

Il s'est révélé qu'on peut obtenir climatisa-

tion d'habitacle particulièrement bonne lorsque la valeur minimale xin et la valeur maximale x= de la pondération ne sont pas fournies de manière fixe, mais sont variables et peuvent être choisies en fonction de la température extérieure instantanée. La figure 4 montre un exemple avantageux d'une telle fixation variable du domaine de pondération, lequel est limité vers le haut par la valeur

maximale xx et vers le bas par la valeur minimale xmn.

Ce diagramme indique l'allure prédéterminée de la valeur maximale x. en fonction de la température extérieure TA,

ce qui fixe en même temps la dépendance de la valeur mi-

nimale xmi de la température extérieure Ta selon la rela-

tion xmi = 1 - x,.

Ainsi que cela ressort de la figure 4, la va-

leur maximale x et la valeur minimale xmi correspondent

toutes deux à 0,5 à des températures extérieures com-

prises entre 17 C et 23 C, auxquelles, typiquement, il

n'y a pas de chauffage, ni de refroidissement. Il s'en-

suit qu'à ces températures extérieures TA, une pondéra-

tion également forte des valeurs de température des deux capteurs a lieu, avec laquelle la valeur de température d'habitacle à prendre en compte pour la climatisation se

compose pour moitié chaque fois des valeurs de tempéra-

ture mesurées par ces deux capteurs et cela pour des po-

sitions quelconques des volets ou des températures de soufflage quelconques. Pour des températures extérieures TA au-dessous de 17 C, la valeur maximale de pondération

x, augmente d'abord linéairement, jusqu'à ce qu'elle at-

teigne, à une température extérieure de 10 C, une valeur maximale C du domaine de pondération, qui est typiquement

comprise entre environ 0,7 et 0,8. Le domaine de pondéra-

tion correspondant, à l'intérieur duquel les capteurs

sont alors pondérés différemment en fonction des posi-

tions des volets selon les diagrammes des figures 2 et 3, s'élargit en conséquence. A des températures extérieures TA au-dessous de 10 C, la longueur de l'intervalle de pondération reste constante. Une dépendance analogue du domaine de pondération de la température extérieure TA est préfixée pour des températures extérieures dépassant 23 C. A mesure que la température extérieure TA s'élève,

le domaine de pondération s'élargit de nouveau linéaire-

ment dans ce cas, jusqu'à ce que la valeur maximale x,

de la pondération atteigne la valeur maximale C du do-

maine de pondération à une température extérieure de 30

C et reste à cette valeur pour des températures exté-

rieures plus élevées.

Avec cette disposition, il s'effectue par conséquent, dans les situations de fonctionnement dans

lesquelles il n'y a pas de chauffage ni de refroidisse-

ment, c'est-à-dire à des températures extérieures de

l'ordre de 20 C, une détermination de la moyenne des va-

leur de température TK, TF des deux capteurs 3a, 3b et il s'avère qu'un tel processus procure une bonne qualité de réglage. En revanche, à des température extérieures TA plus élevées ou plus basses, les deux capteurs 3a, 3b sont pondérés différemment, plus exactement en fonction des positions des volets d'air et dans une mesure initialement croissante avec l'élévation ou l'abaissement des températures extérieures. Il s'est révélé à cet égard qu'il est avantageux, même si la température extérieure

est très haute ou très basse, de ne pas réduire complète-

ment à zéro la pondération du capteur pondéré plus fai-

blement, mais de lui conserver une certaine influence mi-

nimale, ce qui se manifeste dans la représentation selon

la figure 4 par le fait que la valeur maximale de pondé-

ration x= ne monte pas juqu'à 1, mais seulement jusqu'à la valeur maximale C du domaine de pondération, laquelle

est inférieure à i et supérieure à 0,5.

La description qui précède d'exemples de réali-

sation préférés montre que le dispositif de climatisation selon l'invention pour un habitacle combine les avantages

de l'emplacement du côté du toit d'un capteur de tempéra-

ture d'habitacle dans le régime de chauffage avec celui de l'emplacement d'un capteur de température du côté du tableau de bord dans le régime de refroidissement. Les dispositions selon l'invention apportent une amélioration

perceptible du confort de climatisation parce que la ré-

gulation de la température de l'habitacle n'est pas in-

fluencée par des changements de position des volets d'air, c'est-à-dire par la répartition de l'air soufflé

dans l'habitacle.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de climatisation d'habitacle de véhicule comprenant un premier capteur de température

d'habitacle (3a) installé dans la zone du toit du véhi-

cule, un second capteur de température d'habitacle (3b) installé dans le tableau de bord, plusieurs conduits d'amenée d'air auxquels sont coordonnés des volets d'air (2a, 2b) pour la répartition variable de l'air amené dans l'habitacle et une unité de commande de climatisation (1) pour commander ou réguler la climatisation en fonction d'une valeur de température d'habitacle (TI) à prendre en compte pour la climatisation, valeur qui est obtenue par pondération des valeurs de température (TK, TF) fournies par les deux capteurs de température, caractérisé en ce que l'unité de commande de climatisation (1) effectue le pondération des valeurs de température (T-,, TF) mesurées par les deux capteurs (3a, 3b) de température, en vue de l'obtention de la valeur de température d'habitacle (TI) à prendre en compte pour la climatisation, en fonction de la

position des volets d'air (2a, 2b).

2. Dispositif de climatisation d'habitacle de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que l'unité de commande de climatisation (1) ajuste automatiquement les volets d'air (2a, 2b) en fonction de la température de soufflage (Tz) à laquelle l'air est

soufflé dans l'habitacle et effectue la pondération, dé-

pendante des positions des volets d'air, des valeurs de température (TK, TF) mesurées par les deux capteurs de température (3a, 3b), en vue de l'obtention de la valeur de température

d'habitacle (TI) à prendre en compte pour la climatisa-

tion, d'après la température de souffage (Tz), laquelle

est représentative des positions des volets d'air.

3. Dispositif de climatisation d'habitacle de véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que l'unité de commande de climatisation (1) effectue la pondération des valeurs de température (TK, TF), mesurées par les deux capteurs de température (3a, 3b), en vue de l'obtention de la valeur de température d'habitacle (TI) à prendre en compte pour la climatisation, en fonction des positions des volets d'air à l'intérieur d'un domaine de pondération ([1 - Xmx, xmx]) préfixé en fonction de la température extérieure (TA).