FR2768778A1 - Module de commande d'un groupe moto-ventilateur, notamment dans une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un vehicule automobile - Google Patents

Abstract

L'invention concerne le domaine des modules de commande d'un groupe moto-ventilateur, notamment dans une installation de ventilation, chauffage et/ ou climatisation d'un véhicule automobile. Selon l'invention, on monte en série avec les autres composants du module (1) au moins une résistance à coefficient de température positif (CTP). Ainsi, en cas d'échauffement des composants, l'intensité du courant qui les traverse est réduite substantiellement, et de manière réversible.

Description

Module de commande d'un groupe moto-ventilateur, notamment dans une installation de ventilation. chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile
L'invention concerne le domaine des modules de commande de groupes moto-ventilateurs, notamment pour les installations de ventilation, chauffage et/ou climatisation des véhicules automobiles.

Un tel module permet de commander un moteur de type électrique qui, par exemple, entraîne en rotation la turbine d'un ventilateur centrifuge, dans de telles installations.

Des modules de ce type comprennent généralement un ou plusieurs composants pour faire varier la tension d'un courant électrique qui alimente le groupe moto-ventilateur.

Ce courant électrique circule dans les composants du module et occasionne, de par son intensité, un rayonnement de chaleur par effet Joule.

La température des composants peut augmenter suffisamment pour avoir une influence sur l'alimentation électrique du groupe moto-ventilateur. Une solution usuelle pour remédier au moins en partie à ce problème consiste à fixer le module sur la paroi interne d'un conduit que parcourt un flux d'air produit par le groupe moto-ventilateur, pour que le module soit refroidi. Habituellement, le module est monté dans la volute du groupe moto-ventilateur.

Cependant, si la turbine du groupe moto-ventilateur est bloquée par encrassement par exemple, d'une part, le module n'est plus parcouru par le flux d'air de refroidissement, d'autre part, le courant continue à circuler dans les composants. La température des composants croît alors rapidement, ce qui peut entraîner une combustion du module et une détérioration du groupe moto-ventilateur.

La solution habituelle pour protéger le module est de monter un thermo-fusible en série avec les composants. Ainsi, lorsque leur température dépasse un certain seuil, le thermofusible interrompt de manière irréversible la circulation de courant dans les composants.

Le fusible doit alors être remplacé, ce qui nécessite de démonter le groupe moto-ventilateur pour avoir accès au module de commande logé habituellement dans la volute.

L'invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients précités.

Un des buts de l'invention est de fournir un module de commande du type précité, mais ne comportant pas de thermofusible de la technique antérieure.

Elle prévoit à cet effet un module de commande qui comporte parmi ses composants au moins un élément monté en série avec les autres composants, et de fonction électrique qui varie avec la température, de sorte que pour une température de cet élément supérieure à une température critique, l'intensité du courant décroît substantiellement, de manière réversible.

Selon l'invention, cet élément est une résistance à coefficient de température positif (résistance CTP). Sa résistance est sensiblement constante sur une plage de températures inférieures à la température critique, et croît substantiellement pour des températures supérieures.

Avantageusement, cette température critique est une température seuil choisie, en fonction des caractéristiques de l'élément.

Ainsi, lorsque la température de l'élément dépasse ce seuil, sa résistance croît de manière à réduire l'intensité du courant qui traverse les composants du module. Cette chute d'intensité entraîne une diminution de la température. Comme ce type de résistance fonctionne de manière réversible, le module revient aux conditions normales de fonctionnement quand la température de l'élément redevient inférieure à la température seuil.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, tous les composants du module sont des résistances à coefficient de température positif (ou résistances CTP).

Chaque résistance est réalisée sous la forme d'une barrette comportant des éléments en céramique de résistance à coefficient de température positif, encastrés entre deux pistes électriques.

Les éléments en céramique du module sont sensiblement identiques. Ainsi, les résistances des composants croissent substantiellement et de manière réversible pour des températures respectives sensiblement égales à une température seuil choisie, et sont sensiblement constantes sur une plage de températures inférieures à ladite température seuil.

Avantageusement, les deux pistes électriques de chaque barrette se prolongent au delà de l'une de ses extrémités pour former les deux bornes électriques d'une résistance.

Chaque barrette porte une gaine d'isolation électrique recouvrant ses parois latérales.

Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le module comporte au moins un corps d'échange de chaleur pour homogénéiser la température des composants dans le module.

Avantageusement, il comporte plusieurs corps d'échange de chaleur, chacun étant logé entre deux barrettes et réalisé sous la forme d'une feuille conductrice pliée en une succession de "S", en contact avec les deux barrettes.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, les résistances du module sont montées en série. Le module comporte en l'une de ses extrémités, une embase comprenant des broches de contact connectées chacune à une borne de résistance ou à une borne commune à deux résistances.

Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une représentation schématique partielle d'un dispositif de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile, conforme à la présente invention; - la figure 2 est un graphique représentant la variation de la valeur d'une résistance CTP en fonction de la température de cette résistance; - la figure 3 est une coupe schématique représentant un module de commande selon l'invention; et - la figure 4 représente le schéma équivalent du circuit électrique d'un module de commande selon l'invention.

Dans le schéma représenté sur la figure 1, un module de commande 1 permet de piloter le moteur électrique 2 d'un groupe moto-ventilateur pour faire varier, par exemple, la vitesse de rotation des pâles d'un ventilateur 6 de type pulseur. Ainsi, le groupe moto-ventilateur produit un flux d'air F circulant dans un conduit principal 5 comme par exemple la volute du groupe moto-ventilateur. Ce conduit principal 5 peut alimenter en air pulsé des conduits en aval (non représentés) pour le traitement et la distribution d'air dans l'habitacle du véhicule (non représenté).

Le module 1 comporte un ou plusieurs composants électriques ou électroniques. Dans l'exemple, ces composants sont des résistances électriques R1, ..., RN montées en série. Un tel module 1 est géré par un organe de commande 3 logé dans l'habitacle du véhicule. Ainsi, un passager peut actionner l'organe de commande 3, lequel est généralement propre à prendre une pluralité de positions dans lesquelles il connecte, ou non, au moins une résistance du module 1 à une borne électrique du moteur 2.

Le module de commande 1 est en outre connecté à une source d'alimentation en tension 8 délivrant une tension V en courant continu, généralement autour de 12V. La tension U aux bornes du moteur 2 varie alors en fonction des résistances qui sont connectées au moteur 2. Ainsi, les résistances en série du module 1 agissent comme un pont diviseur en tension.

Pour N résistances en série dans le module, on a donc un choix entre N+1 régimes possibles pour le groupe motoventilateur, dont celui qui correspond à une alimentation directe en tension V = 12V aux bornes du moteur 2, sans passer par l'une des résistances. Ces différents régimes correspondent à N+1 flux d'air différents dans l'habitacle.

L'intensité i du courant qui traverse les résistances peut occasionner par effet Joule un rayonnement de chaleur. Un trop grand écart en température des résistances peut faire varier l'alimentation en tension U aux bornes du moteur 2, et par conséquent, le flux d'air F pulsé par le groupe motoventilateur. C'est pourquoi l'on prévoit généralement de munir des modules de ce type 1, de moyens de fixation 4 pour les disposer dans un conduit 5 de l'installation telle que la volute du groupe, par exemple. Ainsi, le flux F délivré par le pulseur, refroidit le module 1.

Cependant, si le pulseur est bloqué par encrassement par exemple, le moteur 2 est également bloqué et le courant d'intensité i continue à circuler dans les résistances. Leur température augmente rapidement et les résistances peuvent se consumer, si l'on ne prévoit pas de monter un thermo-fusible en série avec les résistances. Dans un pareil cas, le thermofusible coupe le courant de manière irréversible pour une température supérieure à une température seuil. On doit ensuite remplacer le fusible en démontant le groupe motoventilateur pour avoir accès au module de commande 1, ou encore remplacer le module de commande lui-même.

Selon l'invention, on s'affranchit de cette contrainte en montant des éléments en céramique de résistance à coefficient de température positif (CTP), pour éviter l'emploi d'un fusible "irréversible".

Comme le montre la figure 2, une résistance CTP est de fonction électrique variant avec la température. En effet, la valeur de la résistance R est sensiblement constante (R = Ro) sur une plage de températures inférieures à une température seuil Tg, et croît très rapidement pour des températures supérieures à To. Cette fonction offre la caractéristique avantageuse d'être réversible; ainsi, lorsque la température décroît et devient inférieure au seuil Tot la valeur de la résistance R redevient Rg. Un autre intérêt de l'emploi de tels éléments est le choix de la valeur du seuil To. En effet, suivant les applications souhaitées, la valeur de To est prédéterminée par les caractéristiques des résistances utilisées.

Comme le montre la figure 3, le module de commande 1 comporte dans l'exemple décrit, neuf éléments de céramique de résistance CTP Rll, R12, R13, R21, R22, R23, R31, R32, R33. Ces éléments sont regroupés par trois Ril, Ri2, Ri3 et encastrés entre deux pistes électriques conductrices Pil et Pi2, avec i = 1, 2 ou 3. Ils forment ainsi respectivement une première, une seconde et une troisième barrettes de résistances R1, R2 et R3. Les deux pistes Pil et Pi2 de chaque barrette se prolongent vers l'extrémité supérieure de la barrette pour former deux bornes électriques Bil et Bi2.

Le module 1 comporte une embase 7 en son extrémité supérieure. La piste Pll de la première barrette se prolonge au delà de l'embase 7 pour former une broche de contact BO destinée à être connectée à la source d'alimentation en tension 8. La piste P32 de la troisième barrette se prolonge également en delà de l'embase 7 pour former une broche de contact B3 destinée à être connectée à la masse.

Pour monter en série les barrettes de résistances Ri, les pistes P12 et P22 des première et seconde barrettes sont courbées aux extrémités supérieures des ces barrettes pour être en contact respectivement avec les pistes P21 et P31 des seconde et troisième barrettes. Les pistes P21 et P31 se prolongent au delà de l'embase 7 pour former respectivement deux broches de contact B1 et B2 du module 1, connectées aux première et seconde barrettes de résistances R1 et R2, et aux seconde et troisième barrettes de résistances R2 et R3.

Avantageusement, l'invention prévoit de disposer des corps d'échange de chaleur entre les barrettes pour éviter des points d'accumulation de la chaleur dans le circuit. Ainsi, la température est sensiblement uniforme dans le module 1, ce qui permet de faire fonctionner les résistances CTP suivant un même mode (sur une même plage Rot ou avec des résistances croissantes).

Dans l'exemple décrit, le module 1 comporte deux corps d'échange de chaleur EC12 et EC23 logés respectivement entre les première et seconde barrettes, et entre les seconde et troisième barrettes. Ces corps d'échange de chaleur EC12 et
EC23 se présentent sous la forme de feuilles conductrices thermiquement, en aluminium par exemple, en contact thermique avec respectivement les pistes P12 et P21, et les pistes P22 et P31. Dans l'exemple décrit, ces feuilles sont pliées en une succession de "S" comme un serpentin. Pour éviter un contact électrique entre ces feuilles et les pistes, l'invention prévoit d'enrober les barrettes de gaines isolantes électriquement Gi.

Pour que les températures seuil To des résistances Rll,
R33 soient sensiblement homogènes dans le module 1, la
Demanderesse a prévu d'utiliser des éléments de céramique sensiblement identiques.

Comme le montre la figure 4, le schéma équivalent du circuit formé par ce montage d'éléments CTP présente trois ensembles de résistances montées en parallèle, chaque ensemble correspondant à une barrette.

Dans l'exemple décrit, chaque barrette comprend trois éléments identiques de résistance Ro = Ril = Ri2 = Ri3. Ainsi, chaque barrette a une résistance Ri équivalente à Ro/3.

Si la première barrette est connectée au moteur 2 par la borne B1, la tension U équivaut alors à
U = V x [l-Rl/(Rl+R2+R3)] = 2/3 V.

Si la seconde barrette est connectée au moteur 2 par la borne
B2, la tension U équivaut alors à
U = V x [l-(Rl+R2)/(Rl+R2+R3)] = 1/3 V.

Si la troisième barrette est connectée au moteur 2 par la borne B3, la tension U vaut alors 0.

Si la borne BO est directement connectée au moteur 2, la tension U équivaut alors à V.

L'intensité i du courant qui traverse les résistances R1, R2,
R3 est sensiblement constante et vaut i = V/(R1+R2+R3) = V/R.

Dans les conditions normales de fonctionnement (T < To), on a: i = V/Ro. Lorsque le pulseur est bloqué, cette intensité parcourt toujours les résistances Ri et les éléments en céramique s'échauffent. Leur résistance CTP croît très vite et sensiblement de la même manière; l'intensité i devient
i = V/R , avec R > > Rg
L'intensité chute puisque la tension V est constante, ce qui permet de revenir, de manière réversible, à des conditions normales de fonctionnement à relativement basse température (T < TO)
Dans l'exemple décrit ci-avant, chaque barrette comporte un même nombre d'éléments résistifs CTP. Cependant, on peut envisager un module 1 dont les barrettes comportent des nombres N, M et K différents d'éléments CTP identiques. Les résistances des barrettes deviennent alors R1 = R/N, R2 = R/M et R3 = R/K. On peut alors jouer sur les coefficients N, M et
K suivant les besoins des applications du module.

Evidemment, le principe de l'invention ne se limite pas à un nombre précis de barrettes. On peut imaginer un module ne comportant qu'une, deux ou plus de trois barrettes, suivant les applications.

Il n'est pas nécessaire non plus que ces barrettes soient montées en série. On peut imaginer des modules comportant des barrettes montées en parallèle et une barrette à éléments CTP montée en série avec les autres, et alimentées par une source en intensité électrique, par exemple.

Il est clair qu'une seule résistance CTP pourrait suffire pour répondre au principe de l'invention, à la seule condition qu'elle soit montée en série, en amont ou en aval, avec les autres composants électriques du module.

Par ailleurs, une telle résistance CTP peut être remplacée par un autre composant électrique de fonction variant sensiblement de la même manière en fonction de la température, et de façon réversible.

La forme des corps d'échange de chaleur peut être différente.

Par exemple, chaque corps d'échange de chaleur peut être aussi réalisé sous la forme d'un empilement de feuilles conductrices, en contact avec les deux barrettes.

Claims (16)

1. caractérisé en ce qu'il comporte parmi ses composants au moins un élément (R1) monté en série avec les autres composants, et de fonction électrique variant avec la température de sorte que pour une température de l'élément supérieure à une température critique (T0)r l'intensité du courant décroît substantiellement, de manière réversible.

   Revendications 1. Module de commande d'un groupe moto-ventilateur, notamment pour une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation de véhicule automobile, du type comprenant un ou plusieurs composants pour faire varier la tension (U) d'un courant électrique propre à alimenter le groupe moto-ventilateur (2,6), ledit courant étant d'intensité (i) propre à occasionner un rayonnement de chaleur des composants,
2. 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément est une résistance (Ri) à coefficient de température positif (CTP).
3. 3. Module selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance de l'élément est sensiblement constante (Ro) sur une plage de températures inférieures à la température critique (To), et croît substantiellement pour des températures supérieures.
4. 4. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température critique est une température seuil choisie (To)
5. 5. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants du module sont des résistances (R1, R2, R3) à coefficient de température positif (CTP).
6. 6. Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque résistance (Ri) est réalisée sous la forme d'une barrette comportant des éléments en céramique de résistance (Rij) à coefficient de température positif (CTP), encastrés entre deux pistes électriques (Pil,Pi2).
7. 7. Module selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments en céramique du module (1) sont sensiblement identiques.
8. 8. Module selon l'une des revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que les résistances (Rij) des composants croissent substantiellement et de manière réversible pour des températures respectives sensiblement égales à une température seuil choisie (To), et sont sensiblement constantes (Ro) sur une plage de températures inférieures à ladite température seuil (To)
9. 9. Module selon l'une des revendications 6, 7 et 8, caractérisé en ce que les deux pistes électriques (Pil,Pi2) de chaque barrette se prolongent au delà de l'une des extrémités de ladite barrette pour former deux bornes électriques (Bil,Bi2) de la résistance (Ri).
10. 10. Module selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que chaque barrette porte une gaine d'isolation électrique (Gi) recouvrant ses parois latérales.
11. 11. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un corps d'échange de chaleur pour homogénéiser la température des composants dans le module.
12. 12. Module selon la revendication 11 prise en combinaison avec l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs corps d'échange de chaleur (EC12,EC23), chacun étant logé entre deux barrettes.
13. 13. Module selon la revendication 12 prise en combinaison avec la revendication 10, caractérisé en ce que chaque corps d'échange de chaleur est réalisé sous la forme d'une feuille conductrice pliée en une succession de "S", en contact thermique avec les deux barrettes.
14. 14. Module selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que les résistances (R1, R2, R3) sont montées en série.
15. 15. Module selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte en l'une de ses extrémités, une embase (7) comprenant des broches de contact (B0, B1, B2, B3) connectées chacune à une borne électrique (B11, B32) de résistance (R1,

    R3) ou à une borne commune à deux résistances.
16. 16. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de fixation (4) pour être logé dans un conduit (5) que parcourt un flux d'air (F) fourni par le groupe moto-ventilateur (2,6).