FR3072613A1 - Dispositif de chauffage, notamment pour boitier de climatisation d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Dispositif (1) de chauffage, notamment pour boîtier de climatisation d'un véhicule automobile dans lequel le dispositif (1) comporte un module (2) de chauffe, configuré pour chauffer un flux d'air à partir d'un courant électrique circulant dans ledit module (2), ledit module (2) de chauffe définissant une pluralité de zones (5, 6), chaque zone (5, 6) étant apte à chauffer le flux d'air en direction d'une partie d'un habitacle dudit véhicule automobile, et dans lequel ledit module (2) comporte des moyens (9) d'obturation aptes à empêcher substantiellement le flux d'air de traverser au moins une desdites zones (5, 6), chaque zone comportant des éléments chauffants alimentés par ledit courant électrique, lesdits éléments chauffants présentant une résistance électrique dépendant de la température desdits éléments chauffants.
Description
La présente invention a pour objet un dispositif de chauffage, notamment pour boîtier de climatisation d’un véhicule.
Il est connu des dispositifs de chauffage électrique destinés à être intégrés dans des boîtiers de climatisation de véhicule. Il s’agit soit de radiateurs additionnels, combinés avec des radiateurs de chauffage parcourus par un fluide caloporteur, dans les véhicules à moteur thermique, soit de radiateurs principaux, dans les véhicules électriques ou hybrides.
De tels dispositifs de chauffage comprennent un cadre support accueillant, d’une part, un corps de chauffe comprenant des éléments chauffants disposés parallèlement les uns aux autres et, d’autre part, des pistes électriques alimentant les éléments chauffants depuis des bornes de connexion. Dans les dispositifs de chauffage plus perfectionnés, le cadre support accueille également des moyens de contrôle du courant alimentant les éléments chauffants.
Les dispositifs de chauffage sont énergivores et représentent par conséquent un poste de dépense énergétique important. Les constructeurs automobiles cherchent donc à réduire la consommation des dispositifs de chauffage afin de réduire la consommation en carburant des véhicules équipés d’un moteur à combustion interne ou d’augmenter l’autonomies des véhicules équipés de moteurs électriques ou hybrides. De plus, les constructeurs cherchent à améliorer le confort individuel des passagers. Les dispositifs de chauffage connus consomment continuellement la même énergie que l’air chauffé soit destiné à une personne ou plusieurs personnes assises dans l’habitacle du véhicule automobile pour une température d’air donnée synonyme de perte d’énergie dans la mesure où de l’air est chauffé inutilement.
L’invention a pour objectif de pallier au moins en partie les inconvénients mentionnés plus haut et propose à cette fin un dispositif de chauffage, notamment pour boîtier de climatisation d’un véhicule automobile dans lequel le dispositif comporte un module de chauffe, configuré pour chauffer un flux d’air à partir d’un courant électrique circulant dans ledit module, ledit module de chauffe définissant une pluralité de zones, chaque zone étant apte à chauffer le flux d’air en direction d’une partie d’un habitacle dudit véhicule automobile, et dans lequel ledit module comporte des moyens d’obturation aptes à empêcher substantiellement le flux d’air de traverser au moins une desdites zones, chaque zone comportant des éléments chauffants alimentés par ledit courant électrique, lesdits éléments chauffants présentant une résistance électrique dépendant de la température desdits éléments chauffants.
Un dispositif de chauffage dont le module de chauffe présente au moins une zone munie de moyens d’obturation aptes à empêcher le flux d’air de traverser ladite zone permet de d’augmenter la température des éléments chauffants et de la sorte de réduire la consommation énergétique dudit dispositif de chauffage. Le flux d’air est forcé de se diriger vers la ou les zone(s) non obturée(s) permettant une économie d’énergie. Un tel dispositif de chauffage est particulièrement avantageux lorsque le nombre de passagers dans l’habitacle est réduit et en particulier lorsque l’unique passager est le conducteur, le confort de ce dernier étant amélioré notamment en raison du fait que celui-ci reçoit un débit d’air plus important. De plus la réduction globale du débit d’air permet éventuellement une économie d’énergie électrique supplémentaire en raison d’une consommation réduite d’énergie électrique par le pulseur d’air.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention qui pourront être prise ensemble ou séparément :
- dispositif dans lequel dans chaque zone les éléments chauffants sont à coefficient de température positif ;
- le dispositif comprend un actionneur apte à manoeuvrer les moyens d’obturation ;
- dispositif dans lequel le module de chauffe comprend un cadre support et dans lequel les moyens d’obturation sont montés sur une armature, ladite armature étant montée sur le cadre support ;
- dispositif dans lequel le module de chauffe comprend un cadre support et dans lequel les moyens d’obturation sont montés sur le cadre support ;
- dispositif dans lequel les moyens d’obturation sont des volets ;
- dispositif dans lequel les volets sont montés mobiles en rotation entre une position ouverte dans laquelle lesdits volets s’étendent sensiblement parallèlement au flux d’air et une position fermée dans laquelle lesdits volets s’étendent sensiblement perpendiculairement au flux d’air ;
- dispositif dans lequel les éléments chauffants sont en céramique ;
- dispositif dans lequel l’actionneur est à motorisation électrique ;
- dispositif dans lequel l’actionneur est un câble relié aux moyens d’obturation d’une part et à un organe de manoeuvre manuelle d’autre part ;
- dispositif dans lequel l’actionneur est un câble relié aux moyens d’obturation d’une part et à une molette d’autre part ;
- dispositif dans lequel l’actionneur est pneumatique ;
- le dispositif comprend une unité de commande apte à moduler le courant électrique alimentant le module de chauffe ;
- dispositif dans lequel les volets sont aptes à prendre une position intermédiaire dans laquelle lesdits volets s’étendent dans un plan définissant un angle compris entre 5° et 15° avec un plan d’extension du module de chauffe ;
- dispositif dans lequel en position intermédiaire, les volets s’étendent dans un plan définissant un angle de 10° avec le plan d’extension du module de chauffe ;
- dispositif dans lequel l’actionneur est un organe de manœuvre à commande manuelle tel qu’un levier.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1, illustre de façon schématique en vue de profil, un dispositif de chauffage selon l’invention,
- la figure 2, illustre de façon schématique en vue de face le dispositif de chauffage de la figure 1,
- la figure 3 est un graphe représentant la résistance d’éléments chauffants à coefficient de température positif en fonction de leur température de surface, l’ordonné donnant la résistance en échelle logarithmique des éléments chauffants et l’abscisse donnant la température de surface des éléments chauffants.
Comme illustré à la figure 1, l’invention concerne un dispositif 1 de chauffage, notamment pour boîtier de climatisation d’un véhicule automobile.
Ledit dispositif 1 comporte un module 2 de chauffe, configuré pour chauffer un flux d’air F à partir d’un courant électrique circulant à travers ledit module 2 de chauffe. Ledit module 2 de chauffe présente ici une configuration sensiblement parallélépipédique, s’étendant en surface. Il est destiné à être positionné de façon transversale au flux d’air F à réchauffer.
Bien que cela ne soit pas détaillé sur les figures, ledit module 2 de chauffe comprend, par exemple, un cadre support, notamment en matériau plastique, accueillant un ou plusieurs éléments chauffants. Lesdits éléments chauffants comprennent par exemple, des résistances à effet CTP (pour coefficient de température positif). Chaque élément chauffant forme avantageusement un barreau accueillant les résistances à effet CTP, ces dernières étant situées les unes à la suite des autres et connectées électriquement en parallèle. L’élément chauffant peut en outre comprendre des dissipateurs, par exemple des ailettes en relation de contact thermique avec les résistances à effet CTP. Les dissipateurs sont positionnés, notamment, de part et d’autre desdites résistances.
Ledit dispositif comprend en outre, une unité 3 de distribution et de commande du courant dans ledit module 2 de chauffe et un connecteur 4 de puissance.
Ladite unité 3 de distribution forme avantageusement une interface de connexion pour relier électriquement le module 2 de chauffe, en particulier les différents éléments chauffants, à un réseau d’alimentation en courant du véhicule, par exemple un réseau 12 V ou 48 V, notamment un réseau intégrant une batterie du véhicule. Par « interface de connexion », on entend que l’unité 3 de distribution est suffisante pour permettre la circulation du courant dans le module 2 de chauffe, sans avoir à prévoir au niveau dudit module 2 de chauffe une ou plusieurs bornes de connexion spécifiques au réseau d’alimentation en courant du véhicule.
Ledit connecteur 4 de puissance est configuré pour se connecter au réseau électrique du véhicule et permettre de distribuer le courant électrique vers l’unité 3 de distribution. L’unité 3 de distribution est configurée pour moduler le courant alimentant le module 2 de chauffe, en particulier les différents éléments chauffants, par exemple à l’aide de commutateurs pilotés, permettant de contrôler une circulation de courant dans ledit module 2 de chauffe. Il s’agit, notamment, de transistors, par exemple du type Mosfet ou IGBT, fonctionnant en particulier par modulation de largeur d’impulsions PMW (Puise Width Modulation).
Le module 2 de chauffe et l’unité 3 de distribution sont configurés pour être assemblés l’un à l’autre.
Selon l’invention, le module 2 de chauffe définit une pluralité de zones 5, 6. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, le module 2 de chauffe comporte deux zones : une première zone 5 chauffant le flux d’air F destinée au conducteur et une seconde zone 6 chauffant le flux d’air F destiné au(x) passager(s) avant.
Ainsi que précédemment évoqué, le module 2 de chauffe comprend des éléments chauffant. Les éléments chauffants comprennent des résistances qui peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux. Toutefois, un matériau préféré est la céramique à effet CTP car celle-ci est un matériau à coefficient de température positif et présente des propriétés particulièrement avantageuses dans l’invention. En particulier sa résistance varie en fonction de sa température, ainsi la résistance augmente lorsque sa température augmente et inversement.
Ainsi qu’illustré sur la figure 2, la première zone 5 comprend un premier jeu d’éléments 7 chauffants et la seconde zone 6 comprend un second jeu d’éléments 8 chauffant. Les éléments 7, 8 chauffants sont des céramiques à effet CTP.
Les éléments 7, 8 chauffants sont alimentés par des électrodes (non représentées) communes au premier jeu d’éléments 7 chauffants et au second jeu d’éléments 8 chauffant. Ainsi les premier et second jeux d’éléments 7, 8 chauffants sont alimentés depuis la même source électrique et pilotés simultanément.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, le module 2 de chauffe comporte des moyens 9 d’obturation. Les moyens 9 d’obturation sont aptes à substantiellement empêcher le flux d’air F de traverser au moins l’une des première ou seconde zones 5, 6.
Avantageusement, les moyens 9 d’obturation sont aptes à empêcher le flux d’air de traverser la seconde zone 6, celle chauffant l’air destiné au(x) passager(s) avant de l’habitacle hormis le conducteur. En effet, le conducteur est plus souvent présent dans le véhicule que le passager avant.
Les moyens 9 d’obturation se présentent sous la forme de volets 9 par exemple de type à persiennes. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures le module 2 de chauffe comporte cinq volets 9. Les volets 9 sont montés mobiles en rotation entre une position ouverte dans laquelle le volet 9 s’étend sensiblement parallèlement au flux d’air F et une position fermée dans laquelle le volet 9 s’étend sensiblement perpendiculairement au flux d’air F représenté sur la figure 1 par une flèche 11. Le nombre de volets 9 n’est pas limitatif et celui-ci peut être adapté notamment en fonction des dimensions du module 2 de chauffe.
Sur les figures, les volets 9 sont montés sur une armature 10. L’armature 10 est rapportée et montée sur le cadre du dispositif (non représenté).
Dans une variante de réalisation, les volets 9 peuvent être directement montés sur le cadre support du dispositif 1 de chauffage afin de s’affranchir d’une armature 10.
Lorsque les volets 9 sont en position fermée, le flux d’air F ne peut entrer dans la seconde zone 6, le flux d’air F passe alors dans la première zone 5.
Ceci permet avantageusement de réduire la consommation en énergie du dispositif 1 de chauffage. En effet, lorsque l’air ne circule pas dans la seconde zone 6, le second jeu d’éléments 8 chauffants monte en température car il n’est pas refroidi par le flux d’air F. Ainsi que précédemment évoqué, le second jeu d’éléments 8 chauffants en céramique voit alors sa résistance augmenter réduisant de ce fait la part de courant électrique circulant dans le second jeu d’éléments 8 chauffant. En référence à la figure 3, on voit que plus la température augmente en abscisse, plus la résistance des éléments 7, 8 chauffants augmente. On remarquera en particulier, que la résistance augmente fortement lorsque la température de surface des éléments chauffants passe de 120° Celsius à 150° Celsius par exemple.
La consommation en courant électrique par le second jeu d’éléments 8 chauffants diminue en raison de l’augmentation de leur résistance. Le courant électrique se dirige alors principalement vers le premier jeu d’éléments 7 chauffants, moins résistif. Le premier jeu d’éléments 7 chauffants est moins résistif car sa température est plus basse car ventilé par le flux d’air partiel F dans la première zone 5 et par conséquent une puissance de chauffe de la première zone 5 bien supérieure à celle de la seconde zone 6 laquelle n’est pas ventilée. Afin de maintenir une température d’air soufflé vers le conducteur, le courant électrique dans le module 2 de chauffe pourra alors être modulé par l’unité 3 de distribution. Cette modulation du courant électrique combinée avec des volets 9 en position fermée permet avantageusement d’économiser de l’énergie électrique et ainsi contribuer à une plus grande autonomie du véhicule en particulier les véhicules électriques ou hybrides.
Avantageusement le dispositif 1 de chauffage comprend un actionneur, non représenté sur les figures. L’actionneur est apte à manoeuvrer les volets 9 entre la position fermée et la position ouverte et inversement. L’actionneur peut par exemple être un moteur électrique actionné manuellement ou automatiquement. Dans le cas où l’actionneur est actionné automatiquement, celui-ci s’actionne pour positionner les volets 9 en position ouverte lorsque le véhicule détecte la présence d’un passager avant hormis le conducteur. Dans le cas où l’actionneur est actionné manuellement, le passager avant (ou le conducteur) pourra par exemple activer une commande tel qu’un bouton dans l’habitacle pour mettre les volets 9 en position ouverte. L’actionnement manuel se fait par action du passager ou du conducteur selon la gestion souhaitée des volets.
Dans une variante de réalisation non illustrée sur les figures, les volets 9 pourront être ouverts et fermés à l’aide d’un organe de manoeuvre à commande manuelle tel qu’un levier.
Dans une autre variante de réalisation non illustrée sur les figures, l’actionneur est pneumatique.
Dans une autre variante de réalisation non illustrée sur les figures, les volets 9 pourront être ouverts et fermés à l’aide d’un câble relié d’une part aux volets 9 et d’autre part à une molette située dans l’habitacle, ladite molette étant actionnée depuis l’habitacle.
Dans une autre variante de réalisation non illustrée sur les figures, les volets 9 pourront être ouverts et fermés à d’une came.
Avantageusement les volets 9 pourront prendre une position intermédiaire dans laquelle les volets s’étendent dans un plan définissant un angle compris entre 5° et 15° avec un plan d’extension P du module 2 de chauffe, et de préférence un angle de 10°. La position intermédiaire permet à une partie du flux d’air F de traverser la seconde zone 6 de sorte à refroidir les volets 9, notamment lorsque ceux-ci sont restés en position fermée durant une longue période de temps. En effet, les constructeurs de système de ventilation et de climatisation sont susceptibles de choisir des matériaux pour les volets qui ne soient pas en mesure de supporter continuement la chaleur induite par le second jeu d’éléments 8 chauffants, plus particulièrement lorsque leur chaleur augmente du fait qu’elle n’est pas dissipée par de l’air. Les volets 9 risquent par conséquent de se détériorer, déformer et induire des brûlures superficielles.
Dans une variante de réalisation non représentée, la position intermédiaire précédemment définie correspond à la position fermée précédemment définie. Dans cette variante de réalisation, les volets 9 ne s’étendent pas selon une direction sensiblement perpendiculaire au flux d’air. Ainsi en position fermée (les volets 9 sont ouverts de 10°), le second jeu d’éléments 8 chauffants est en permanence refroidi afin de ne pas détériorer lesdits volets 9.
Le dispositif 1 de chauffage qui vient d’être décrit présente plusieurs avantages parmi lesquels :
- économiser de l’énergie au profit d’une plus grande autonomie lorsque le véhicule comprend un moteur électrique ou hybride de propulsion ou traction du véhicule,
- améliorer le confort du conducteur, en particulier lorsque celui-ci se trouve seul dans le véhicule automobile.
Claims (10)
1. Dispositif (1) de chauffage, notamment pour boîtier de climatisation d’un véhicule automobile caractérisé en ce que le dispositif (1) comporte un module (2) de chauffe, configuré pour chauffer un flux d’air (F) à partir d’un courant électrique circulant dans ledit module (2), ledit module (2) de chauffe définissant une pluralité de zones (5, 6), chaque zone (5, 6) étant apte à chauffer le flux d’air (F) en direction d’une partie d’un habitacle dudit véhicule automobile, et en ce que ledit module (2) comporte des moyens (9) d’obturation aptes à empêcher substantiellement le flux d’air (F) de traverser au moins une desdites zones (5, 6), chaque zone comportant des éléments chauffants alimentés par ledit courant électrique, lesdits éléments chauffants présentant une résistance électrique dépendant de la température desdits éléments chauffants..
2. Dispositif (1) selon la revendication 1 dans lequel, dans chaque zone (5, 6) les éléments (7, 8) chauffants sont à coefficient de température positif.
3. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel celui-ci comprend un actionneur apte à manœuvrer les moyens (9) d’obturation.
4. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le module (2) de chauffe comprend un cadre support et dans lequel les moyens (9) d’obturation sont montés sur une armature (10), ladite armature (10) étant montée sur le cadre support.
5. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel le module (2) de chauffe comprend un cadre support et dans lequel les moyens (9) d’obturation sont montés sur le cadre support.
6. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, les moyens (9) d’obturation sont des volets (9).
7. Dispositif (1) selon la revendication 6 dans lequel, les volets (9) sont montés mobiles en rotation entre une position ouverte dans laquelle lesdits volets (9) s’étendent sensiblement parallèlement au flux d’air (F) et une position fermée dans laquelle lesdits volets (9) s’étendent sensiblement perpendiculairement au flux d’air (F).
8. Dispositif (1) selon l’une des revendications 3 à 7 dans lequel l’actionneur est à motorisation électrique.
9. Dispositif (1) selon l’une des revendications 3 à 7 dans lequel l’actionneur est un câble relié aux moyens (9) d’obturation d’une part et à un organe de manoeuvre manuelle d’autre part.
10. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel les volets (9) sont aptes à prendre une position intermédiaire dans laquelle lesdits (9) volets s’étendent dans un plan définissant un angle compris entre 5° et 15° avec un plan d’extension (P) du module (2) de chauffe.
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