FR3083954A1 - Cadre de radiateur electrique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un vehicule automobile - Google Patents

Cadre de radiateur electrique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un cadre (12) de radiateur électrique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile, ledit cadre étant configuré pour former au moins un logement de réception d'un élément chauffant (14), ledit logement s'étendant principalement selon une direction longitudinale (L), le cadre comportant des parois évidées de sorte que des grandes faces (21, 22) du cadre puissent être traversées par un flux d'air véhiculé par l'installation, caractérisé en ce que le cadre comporte une grille (17) fixée sur une première (21) des grandes faces du cadre, ladite grille étant configurée pour supporter une pluralité de capteurs de température (36) configurés pour détecter la température d'un élément chauffant (14), les capteurs de température étant disposés sur la face interne (170) de la grille (17) en regard de la première (21) des grandes faces.

Description

Le domaine de la présente invention concerne le domaine de la ventilation, du chauffage, et/ou de la climatisation de véhicule automobile, et elle concerne plus particulièrement l’utilisation de radiateurs électriques dans des dispositifs de ventilation, chauffage et/ou climatisation.
L’usage de radiateurs électriques dans des boîtiers d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation est notamment connu pour réaliser des radiateurs additionnels agencés en travers du flux d’air en sortie d’un radiateur principal pour générer un apport supplémentaire temporaire d’énergie calorifique, notamment au démarrage du véhicule, pour réaliser un réchauffage ponctuel rapide du flux d’air.
est notamment connu d’utiliser des radiateurs électriques comportant un cadre dans lequel des éléments chauffants sont logés, ces éléments chauffants comportant des pierres ou céramiques à effet PTC, c’est-à-dire à coefficient de température positif. L’alimentation en courant de ces éléments résistifs génèrent un échauffement de l’élément chauffant, les calories pouvant être diffusés par des éléments radiants qui augmentent la surface d’échange avec l’air traversant ces radiateurs électriques.
est prévu d’équiper plus régulièrement les véhicules automobiles de réseau d’alimentation électrique à haut voltage. Et dans ce contexte, les radiateurs électriques peuvent ne plus être utilisés uniquement comme source de chauffage d’appoint mais comme dispositif de chauffage principal, la puissance calorifique pouvant être délivrée par ces radiateurs électriques alimentés à haut voltage étant suffisante pour chauffer l’air dans l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation.
-2Par ailleurs, les installations de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation sont configurées pour permettre la ventilation, le chauffage et/ou la climatisation en différentes zones du véhicule. 11 convient désormais de pouvoir fournir de l’air à différentes températures en fonction de la zone de l’habitacle et des choix des utilisateurs présents dans ces zones.
On connaît la mise en œuvre d’un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation avec des parois de compartimentation disposées en aval du flux d’air par rapport au radiateur électrique pour définir différents conduits de sortie d’air vers différentes zones de l’habitacle. Chacun de ces conduits de sortie d’air définis par les parois de compartimentation peuvent comporter un volet de régulation dont l’actionnement permet de faire passer ou non de l’air à travers le conduit d’air associé.
Le radiateur électrique, et au moins un élément chauffant le composant, est agencé en travers du trajet d’air et une partie d’un élément chauffant participe ainsi au chauffage de l’air amené à pénétrer en sortie du radiateur électrique un premier conduit de sortie d’air tandis qu’une deuxième partie de cet élément chauffant participe au chauffage de l’air amené à pénétrer en sortie du radiateur électrique un deuxième conduit de sortie d’air distinct. Un problème de surchauffe peut se poser lorsque l’élément chauffant est alimenté en courant alors que le premier ou le deuxième conduit de sortie d’air est fermé et qu’aucun air ne passe à travers la première partie ou la deuxième partie correspondante du radiateur électrique.
L’invention s’inscrit dans ce contexte et vise, selon un premier aspect de l’invention, à proposer un cadre de radiateur électrique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, ledit cadre étant configuré pour former au moins un logement de réception d’un élément chauffant, ledit logement s’étendant principalement selon une direction longitudinale, le cadre comportant des parois évidées de sorte que des grandes faces du cadre puissent être traversées par un flux d'air véhiculé par l'installation. Le cadre comporte une grille fixée sur une première des grandes faces du cadre, ladite grille étant configurée pour supporter une pluralité de capteurs de température configurés pour détecter la température du flux d’air qui traverse le radiateur électrique, les capteurs de température étant disposés sur la face interne de la grille en regard de la première des grandes faces.
-3Selon différentes caractéristiques de l’invention, prises seules ou en combinaison, on peut prévoir que :
- chaque capteur de température est disposé dans un tunnel réalisé sur la face interne de la grille pour noyer le capteur de température dans la matière ;
- la grille comporte des éléments structurels aptes à s’étendre parallèlement au plan défini par l’une des grandes faces du cadre, les tunnels recevant respectivement chacun des capteurs de température étant ménagés dans ces éléments structurels ;
- les éléments structurels de la grille comportent des barreaux s’étendant longitudinalement d’une première bordure d’extrémité longitudinale à une deuxième bordure d’extrémité longitudinale opposée, et d’une première extrémité longitudinale du cadre à l’extrémité longitudinale opposée lorsque la grille est fixée sur le cadre ;
- la grille est rendue solidaire des faces du cadre par des moyens d’encliquetage ;
- plusieurs capteurs de température sont prévus pour un même logement de réception d’un élément chauffant, et la grille est configurée de sorte que les capteurs de température associés à un logement donné sont respectivement reçus dans un tunnel spécifique, ces tunnels spécifiques étant immédiatement voisins ;
- la grille s’étend longitudinalement depuis une première extrémité longitudinale du cadre, qui comporte une interface d’électronique de commande pour le pilotage des éléments chauffants, à une extrémité longitudinale opposée, les capteurs de température associés à un logement donné étant respectivement reçus dans un tunnel spécifique, les tunnels différant par leur dimension longitudinale depuis la première extrémité longitudinale du cadre ;
- chaque tunnel comporte un corps creux qui s’étend depuis la première extrémité longitudinale du cadre jusqu’à une cavité de réception d’une tête de capteur de température, ladite tête de capteur étant reliée par des câbles de connexion électrique s’étendant le long du tunnel ;
- un connecteur commun est disposé sur une première bordure d’extrémité longitudinale de la grille, le connecteur étant configuré pour recevoir l’extrémité libre de chaque câble de connexion électrique et pour être connecté à l’interface d’électronique de commande ;
- les capteurs de température sont noyés dans la matière de la grille ;
- au moins un capteur de température est un thermocouple ;
- la grille peut être formée dans le même matériau que celui utilisé pour la formation du cadre ; à titre d’exemple le matériau peut être du polyamide chargé en fibre de verre, notamment du PA66+GF3O, ou du polytérépbtalate de butylène également chargé en fibre de verre, notamment du PBT+GF20.
- chaque logement de réception d'un élément chauffant est délimité par des parois longitudinales qui s'étendent parallèlement l’une à l’autre, en interposition entre lesdites grandes faces, les capteurs de température associés à chaque logement de réception d'un élément chauffant étant disposés transversalement de manière centrée par rapport aux parois longitudinales délimitant le logement de réception correspondant, afin de se retrouver avantageusement dans les zones de passage du flux d’air.
L’invention concerne également, selon un deuxième aspect de l’invention, un radiateur de chauffage électrique d'une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation caractérisé en ce qu'il comprend un cadre tel que précédemment décrit et une pluralité d’éléments chauffants respectivement associés à un logement de réception du cadre, chaque élément chauffant étant associé à au moins deux capteurs de température disposés en décalage longitudinal.
Chaque élément chauffant peut comporter un élément à coefficient de température positif, qui présente une longueur sensiblement équivalente à la dimension longitudinale de l’élément chauffant, ladite longueur étant équitablement scindée en un nombre de parties de contrôle égal au nombre de capteurs de température associés à l’élément chauffant.
-5Le radiateur électrique peut comporter une électronique de commande des éléments chauffants disposée à la première extrémité longitudinale, chaque capteur de température étant relié à ladite électronique de commande.
L’électronique de commande peut être configurée pour couper l’alimentation de l’élément chauffant lorsqu’un premier des capteurs de température associés audit élément chauffant renvoie une valeur détectée de température supérieure à une valeur seuil.
L’électronique de commande peut être configurée pour relancer l’alimentation de l’élément chauffant lorsque la valeur détectée de température par le premier des capteurs de température est redevenue inférieure à ladite valeur seuil.
L’invention concerne, selon un troisième aspect de l’invention, une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile dans laquelle un radiateur électrique tel que précédemment décrit est disposé en travers d’un conduit de circulation d’air, de manière à ce que les grandes faces du cadre du radiateur soient disposées perpendiculairement à la direction du flux d’air circulant dans ledit conduit, caractérisée en ce que les capteurs de température disposés sur le cadre sont agencés sur la face interne de la grille en regard d’une face de sortie d’air.
Le radiateur électrique peut être disposé en regard de parois de compartimentation séparant le flux d’air en sortie du radiateur électrique en plusieurs zones thermiques distinctes, les capteurs de température étant disposés de manière à ce qu’un capteur de température est associé à chacune des zones thermiques.
Par zones thermiques distinctes, on comprend des zones indépendantes les unes des autres, l’air passant dans une de ces zones thermiques ne passant pas une zone thermique voisine.
L’invention concerne en outre un procédé de pilotage de l’alimentation des éléments chauffants d’un radiateur électrique tel que précédemment décrit.
Notamment, ce pilotage peut comporter plusieurs étapes au cours desquelles :
- on détecte une information d’alimentation d’un élément chauffant, et une information relative au positionnement de l’élément chauffant ;
- on récupère dans une base de données des valeurs seuils pour chacun des capteurs de température associé à l’élément chauffant dont l’alimentation a été détecté précédemment ;
- on récupère des valeurs de température mesurées par chacun desdits capteurs de température et on compare ces valeurs aux valeurs seuils correspondantes ;
- on renvoie une information de coupure d’alimentation de l’élément chauffant dès qu’une valeur de température mesurée est supérieure à sa valeur seuil correspondante.
D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les figures associées, parmi lesquelles :
- la figure 1 illustre un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage, et/ou de climatisation selon un aspect de l’invention et avec un angle de perspective rendant visible une pluralité de sorties d’air et une interface d’électronique de commande d’un radiateur électrique disposé en travers d’un conduit de circulation interne au boîtier ;
- la figure 2 est une vue de détail du boîtier de la figure 1, dans laquelle on a retiré une partie de ce boîtier pour rendre visible la partie du radiateur électrique logé à l’intérieur du boîtier et une paroi de compartimentation agencée à l’intérieur du boîtier en aval du radiateur électrique par rapport à la circulation d’air pour participer à un découpage de l’air réchauffé en sortie du radiateur électrique en plusieurs zones thermiques distinctes, le radiateur électrique étant ici représenté sans sa grille disposée en regard de la face de sortie du corps de chauffe du radiateur électrique ;
- la figure 3 illustre schématiquement un radiateur électrique selon un aspect de l’invention configuré pour coopérer avec un boîtier d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation tel que celui illustré sur les figures 1 et 2, rendant visible l’interface d’électronique de commande et un corps de chauffe sur lequel il a été représenté schématiquement les zones thermiques distinctes créées par les parois de compartimentation
-7du boîtier ainsi que le positionnement de capteurs de températures respectivement associés à chacune des zones thermiques, et rendant notamment visible une grille disposée en regard de la face de sortie du corps de chauffe du radiateur électrique, les capteurs de température étant fixés sur la grille de manière à être disposés entre le corps de chauffe et la grille ;
- la figure 4 est une vue de la grille et des capteurs de température associés à cette grille, la figure rendant visible par ailleurs les câbles des capteurs reliés à un connecteur commun agencé à un bord d’extrémité de la grille ;
- les figures 5 et 6 sont des représentations schématiques de deux modes de réalisation illustrant, par une vue en coupe, l’intégration d’un capteur dans un tunnel formé sur une face interne de la grille, cette grille étant surmoulée sur le capteur intégré ;
- la figure 7 est une vue de dessous de la grille illustrée sur la figure 4, rendant plus particulièrement visibles les tunnels dans lesquels sont respectivement intégrés les capteurs de température associés à la grille ;
- les figures 8 et 9 sont des vues en coupe selon deux plans 1X-1X et X-X, distincts et perpendiculaires, illustrés sur la figure 7 ;
- la figure 10 est une représentation du procédé d’assemblage de la grille sur le cadre du dispositif de chauffage électrique.
Dans la description qui va suivre, on se référera à une orientation fonction des axes Longitudinaux, Verticaux et Transversaux tels qu’ils sont définis arbitrairement par le trièdre L,V,T représenté sur les figures 1 à 6. Le choix des appellations de ces axes n’est pas limitatif de l’orientation que peut prendre le dispositif dans son application à un véhicule automobile, et l’utilisation de termes tels que « supérieur » et « inférieur » est choisie en fonction de l’orientation dans l’illustration accompagnant cette description sans qu’elle soit non plus limitative.
On se réfère aux figures pour décrire le radiateur électrique selon l’invention, notamment dans son intégration dans un boîtier d’une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation, de manière à transformer l'énergie électrique prélevée sur le véhicule en
-8énergie thermique restituée dans l’air traversant ladite installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation.
Sur les figures 1 et 2, on a rendu visible un boîtier 1 d’une installation de ventilation, chauffage et/ou climatisation.
Le boîtier 1 comporte une entrée d’air ici non visible et une pluralité de sorties d’air 2, susceptibles respectivement d’alimenter plusieurs zones de l’habitacle en air porté à la température appropriée après son passage dans des conduits délimités dans le boîtier et dans lesquels sont disposés des échangeurs thermiques, et notamment un radiateur électrique 4 particulier tel qu’il va être décrit ci-après.
Bien entendu, le boîtier 1 est raccordé à différentes canalisations ici non représentées et faisant partie de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation, pour acheminer l’air frais en entrée du boîtier et pour acheminer l’air traité par le boîtier vers les zones de l’habitacle souhaitées.
Le boîtier 1 de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation comporte une cavité 6 débouchant sur l’une des faces latérales du boîtier et dimensionné pour recevoir au moins le radiateur électrique 4 de sorte que celui-ci soit disposé en travers d’un conduit de circulation d’air à l’intérieur du boîtier. Tel qu’illustré sur la figure 1, la cavité 6 peut être dimensionnée de manière à recevoir le cas échéant un échangeur thermique principal qui est disposé en amont du radiateur électrique par rapport au conduit de circulation d’air. La direction d’allongement principal du radiateur électrique correspond à la direction d’insertion du radiateur dans la cavité 6.
Le radiateur électrique 4, qui est apte à transformer un courant électrique en énergie thermique, comporte une interface d’électronique de commande 8 et un corps de chauffe 10 (visible sur les figures 2 et 3).
Tel que cela est visible sur la figure 1, l’interface d’électronique de commande est accessible depuis l’extérieur du boîtier pour permettre le raccordement électrique de cette interface à un réseau électrique du véhicule.
-9Le corps de chauffe 10 comporte un cadre 12 et une pluralité d’éléments chauffants 14 agencés longitudinalement dans le cadre 12, c’est-à-dire agencées selon la direction d’allongement principal du radiateur électrique.
Chacun de ces éléments chauffants 14 comporte un tube 15 à l’intérieur duquel est disposée une paire d’électrodes enserrant des éléments résistifs à coefficient de température positif, à savoir dans le cas présent des pierres ou céramiques PTC, chaque électrode étant raccordée électriquement à l’interface d’électronique de commande.
Pour chaque tube 15 d’un élément chauffant 14, les éléments résistifs peuvent être au nombre de six, et sont agencés le long de la direction d’allongement X à égale distance les uns des autres, étant entendu qu’une configuration et un autre nombre d’éléments résistifs pourraient être mis en œuvre sans sortir du contexte de l’invention. 11 convient par contre de noter que tous les éléments résistifs d’un même élément chauffant génèrent de la chaleur dès lors qu’un courant est envoyé dans les électrodes que comporte cet élément chauffant.
Des éléments radiants 16 sont fixés, par exemple par collage ou par brasage, sur l’un des tubes 15 pour augmenter la surface d’échange avec l’air traversant le dispositif de chauffage électrique, l’air étant amené à récupérer des calories se dégageant des éléments radiants suite à leur échauffement par conduction thermique depuis les éléments résistifs. Entre les éléments radiants et les tubes, un isolant électrique peut être disposé par mesure de sécurité.
Les éléments radiants 16 peuvent notamment être réalisés par une tôle ondulée et prendre la forme d’ailettes pour optimiser l’échange de calories entre le corps de chauffe 10 et l’air passant à travers le radiateur électrique.
Le cadre 12 du corps de chauffe est délimité longitudinalement à une extrémité par l’interface d’électronique de commande 8 et à l’extrémité opposée par une paroi de fond 18 formant butée de fin d’insertion des éléments chauffants dans la cavité. Le radiateur électrique est positionné dans la cavité par l’intermédiaire de moyens de positionnements 19 ménagés sur la face externe de la paroi de fond 18 et il est fixé dans cette cavité par l’intermédiaire de moyens de fixation 20 ménagés au niveau de l’interface d’électronique de commande 8.
- 10L’interface d’électronique de commande 8 consiste en un boîtier de réception de composants électroniques configurés pour recevoir des informations, les traiter et générer une instruction de commande pour le pilotage des éléments chauffants.
Au moins le cadre 12 du corps de chauffe est réalisé en un matériau plastique, par exemple du polypropylène ou du polyamide, chargé en fibres de verre. A titre d’exemple, le matériau utilisé pourrait être du PA66+GF30.
Le cadre 12 présente une forme de parallélépipède rectangle dont les deux faces principales 21, 22 sont ajourées pour permettre le passage de l’air à travers le radiateur électrique et la diffusion de la chaleur dégagée par les éléments chauffants logés à l’intérieur du cadre. Le radiateur électrique est inséré dans la cavité formée à cet effet dans le boîtier de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de ventilation, de manière à ce que ses grandes faces, ou faces principales, 21, 22 soient disposées en travers du trajet de circulation d’air.
Les faces principales 21, 22 sont prolongées perpendiculairement, pour les relier l’une à l’autre, par deux parois latérales longitudinales 24, 26 qui délimitent transversalement le cadre.
Le cadre 12 peut comporter en outre au moins une paroi longitudinale intermédiaire, ici non représentée, qui est disposée entre ces parois latérales, parallèlement à celles-ci, de manière à délimiter transversalement des logements de réception des éléments chauffants. Bien entendu, sans sortir du contexte de l’invention, les logements de réception des éléments chauffants peuvent être définis par la seule position des éléments chauffants voisins les uns des autres, sans qu’une paroi latérale intermédiaire soit nécessaire.
Dans l’exemple illustré sur la figure 2, le cadre 12 est configuré pour définir deux logements dimensionnés pour recevoir respectivement un élément chauffant.
En variante, dans l’exemple illustré sur la figure 4 notamment, le cadre 12 est configuré pour définir trois logements dimensionnés pour recevoir respectivement un ou plusieurs éléments chauffants.
Pour chaque élément chauffant un nombre défini de de tubes et d’éléments radiants peut être choisi. A titre d’exemple, un élément chauffant peut comporter quatre tubes 15 et cinq éléments radiants 16.
-11Tel que cela va être décrit plus en détails ci-après, des capteurs de température sont agencés dans le corps de chauffe pour mesurer la température des flux d’air sortant du radiateur électrique.
Par ailleurs, le cadre 12 peut comporter des éléments de renfort agencés en travers des faces principales, ces éléments de renfort étant disposés à intervalles, réguliers ou non, les uns des autres, notamment pour rigidifier l’ensemble sans pénaliser le dégagement de chaleur.
Selon une caractéristique de l’invention, une grille 17 est réalisée indépendamment du corps du cadre 12 tel qu’il vient d’être décrit, puis fixée sur l’une des grandes faces du cadre, notamment par des moyens d’encliquetage. Cette grille, comportant des éléments structurels pouvant notamment former un quadrillage tel qu’illustré sur les figures, sera décrit plus en détails ci-après, et notamment dans sa caractéristique particulière de l’invention selon laquelle elle intègre dans sa matière au moins un capteur de température.
Tel que cela a été vu précédemment, le radiateur électrique est positionné dans la cavité 6 de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation de sorte que les faces principales, 21, 22 sont disposées en travers du trajet de circulation d’air. En référence à la figure 2, il est alors possible de définir une première face principale en tant que face d’entrée 21, par laquelle l’air pénètre dans le radiateur électrique, et une face de sortie 22, par laquelle l’air réchauffé sort du radiateur électrique.
En référence encore à la figure 2, le boîtier de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation comporte des parois de compartimentation 32 qui sont disposées en regard de la face de sortie 22 du radiateur électrique.
Les parois de compartimentation 32 participent à définir des conduits de distribution d’air en direction des différentes sorties d’air ménagées dans le boîtier 1, des volets de régulation étant agencés dans ces conduits de distribution pour autoriser ou interdire la circulation d’air dans ces conduits de distribution.
On comprend que la présence des parois de compartimentation en aval, par rapport au sens de circulation d’air à travers le radiateur électrique, de la face de sortie du radiateur permet de créer une pluralité de zones thermiques 34 et que la présence de volets de régulation dans au moins un des conduits de distribution permet de forcer le passage d’air
-12uniquement à travers une ou plusieurs de ces zones thermiques sans que de l’air ne passe dans des zones thermiques voisines. Le radiateur électrique est ainsi disposé en regard de parois de compartimentation 32 séparant le flux d’air en sortie du radiateur électrique en plusieurs zones thermiques distinctes 34.
Au moins une des parois de compartimentation 32 est agencée transversalement, c’està-dire selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale d’allongement des éléments chauffants. Tel qu’illustré sur la figure 2, une unique paroi transversale 33 est agencée en travers de l’ensemble des éléments chauffants. De la sorte, on comprend qu’un même élément chauffant 14 assure le chauffage de l’air amené à sortir dans deux zones thermiques 34 voisines différentes, à savoir deux zones thermiques en série longitudinale.
Plus généralement, pour un élément chauffant donné, la ou les parois de compartimentation transversales 33 sont disposées en face du radiateur électrique de manière à ce que la longueur de l’élément chauffant équipé de ses pierres à effet PTC soit équitablement scindée en une pluralité de zones thermiques.
Selon l’invention, le radiateur électrique comporte une pluralité de capteurs de température 36, respectivement agencés en aval d’une zone thermique 34 et configurés pour mesurer la température d’une partie d’un élément chauffant 14Pour un élément chauffant donné 14, le nombre de zones thermiques 34 définies par la disposition des parois de compartimentation est égal au nombre de capteurs de température 36 associés à l’élément chauffant. Les capteurs de température sont ainsi disposés de manière à ce qu’un capteur de température soit associé à chacune des zones thermiques.
En réference à la figure 3, sur laquelle on a représenté schématiquement six zones thermiques 34 définies conformément à ce qui précède, on comprend que six capteurs de température 36 sont disposés en regard du radiateur électrique, un par zone thermique.
Les zones thermiques 34 étant formées du côté de la face de sortie du radiateur électrique, la grille supportant les capteurs de température 36 est fixée du côté de la face de sortie d’air 22 de ce radiateur électrique 4.
La figure 3 illustre schématiquement une caractéristique selon laquelle les capteurs de température 36 sont respectivement centrés longitudinalement et transversalement sur la zone
- 13 thermique 34 à laquelle ils sont associés. Dans le cas illustré d’un dispositif à six zones, les six capteurs de température sont respectivement disposés au centre d’une de ces six zones. On comprend bien entendu que l’intérêt d’une position centrale du capteur, à savoir la mesure d’une température de l’élément chauffant au plus loin des parois délimitant le cadre, serait similaire dans une configuration à quatre zones comme illustré sur la figure 2 ou dans d’autres configurations non illustrées avec un nombre de zones thermiques encore différent.
Dans cette représentation schématique, les capteurs de température 36 sont centrés transversalement sur la zone thermique 34 correspondante en étant tous à égale distance de chacune des parois longitudinales 24, 26 délimitant le logement de réception correspondant. En d’autres termes, les capteurs de température sont disposés sur un plan médian longitudinal et vertical du logement de l’élément chauffant dont ils mesurent la température.
Toujours en référence à la figure 3, il est notable que les capteurs de température 36 sont centrés longitudinalement par rapport à chaque zone thermique 34.
On comprend que selon l’invention, pour un élément chauffant donné 14, un premier capteur de température 36’ mesure la température d’une partie proximale 14’ de cet élément chauffant, c’est-à-dire une partie proche de l’interface d’électronique de commande, et un deuxième capteur de température 36” mesure la température d’une partie distale 14” de cet élément chauffant, c’est-à-dire une partie proche de la paroi de fond 18.
Dès lors, il est possible de détecter une surchauffe d’une partie d’un élément chauffant, proximale ou distale, ou entre les deux dans une variante non représentée où un troisième capteur de température, agencé en décalage longitudinal entre le premier et le deuxième capteur, mesure une partie centrale de l’élément chauffant.
Une telle surchauffe est notamment envisageable lorsque, pour un élément chauffant donné, les volets de régulation sont pilotés pour qu’une zone thermique soit active et qu’une zone thermique soit passive. Dans la zone thermique active, l’air est autorisé à passer et participe à évacuer les calories générées par l’alimentation électrique commandée de l’élément chauffant, tandis que dans la zone thermique passive, l’air est bloqué en aval de la partie correspondante de l’élément chauffant et peu ou pas d’air ne passe dans cette partie pour évacuer les calories qui sont malgré tout générées par l’alimentation de l’élément chauffant nécessaire pour chauffer l’air passant la zone thermique active.
- 14Tel que cela va être décrit ci-après, l’interface d’électronique de commande 8 est configurée pour recevoir des données de température des éléments chauffants à effet PTC pour chacune des zones thermiques identifiées et pour en tirer des conséquences sur l’activation ou l’extinction des éléments chauffants.
Dans l’ensemble de la description détaillée, six zones thermiques et six capteurs de température pour trois éléments chauffants sont prévus, mais tout autre configuration serait possible dès lors que les capteurs de température sont intégrés dans la matière de la grille 17La grille 17, fixée sur la face de sortie d’air du cadre et porteuse selon l’invention des capteurs de température, comporte une face interne 170 et une face externe opposée, la face interne 170 étant disposée en regard des éléments chauffants dont il convient de mesurer la température pour éviter une surchauffe. La grille 17 comporte une forme rectangulaire, avec une première bordure d’extrémité longitudinale 171, une deuxième bordure d’extrémité longitudinale 172 opposée et deux bordures longitudinales 174 fermant l’ensemble.
Les bordures longitudinales sont prolongées sensiblement perpendiculairement par un bord tombé 173, par l’intermédiaire duquel la grille 17 repose sur le cadre et ses parois longitudinales 24, 26.
La grille 17 comporte des éléments structurels parmi lesquels des premiers barreaux 48 et des deuxième barreaux 50. Les premiers barreaux 48 s’étendent longitudinalement entre la première bordure d’extrémité longitudinale 171 et la deuxième bordure d’extrémité longitudinale 172, c’est-à-dire entre l’interface d’électronique de commande 8 et la paroi de fond 18, lorsque la grille est rendue solidaire du reste du cadre. Les deuxièmes barreaux 50 s’étendent transversalement entre les bordures longitudinales 174, sensiblement perpendiculairement aux premiers barreaux 48.
Les premiers barreaux 48 sont agencés de manière à être en regard des tubes formés par les électrodes et les éléments radiants lorsque la grille est solidaire du reste du cadre. En d’autres termes, les premiers barreaux 48 de la grille 17 sont agencés de manière à ne pas se trouver sur le trajet du flux d’air amené à traverser le radiateur électrique et ses éléments radiants 16.
- 15 Tel que cela a pu être précisé précédemment, des éléments structurels s’étendent parallèlement au plan défini par l’une des grandes faces du cadre, en recouvrement partiel des logements de réception des éléments chauffants. Les capteurs de température 36 sont rendus solidaires de ces éléments structurels et plus particulièrement des premiers barreaux 48 agencés longitudinalement en regard d’un tube formant paroi conductrice 15 des éléments chauffants.
Selon l’invention, la grille est configurée pour supporter une pluralité de capteurs de température configurés pour détecter la température d’un élément chauffant, et les capteurs de température sont disposés sur la face interne de la grille, c’est-à-dire la face tournée vers les éléments chauffants.
Plus particulièrement, les capteurs de température sont ici noyés dans la matière de la grille, avec un tunnel qui est réalisé en saillie du premier barreau correspondant, sur une dimension longitudinale correspondant à la dimension longitudinale du capteur. Chaque tunnel est surmoulé sur la face interne du cadre de manière à recouvrir et enfermer le capteur de température. Des tunnels 175 sont ainsi formés en surépaisseur de la face interne 170 de la grille pour loger les capteurs de température et retenir chacun de ces capteurs de température respectivement dans la matière d’un des tunnels.
Un procédé de fabrication du dispositif de chauffage électrique et notamment de la grille sera décrit plus en détails ci-après.
Les capteurs de température 36 peuvent comporter une tête de mesure 40, consistant en un thermocouple noyé dans une sphère, et des câbles de connexion électrique 42 pour le raccordement électrique. La tête de mesure 40 et les câbles 42 sont disposés du côté de la face interne de la grille et plus particulièrement du côté la face interne de l’un des premiers barreaux 48 formant élément structurel de la grille.
Tel que cela est visible sur la figure 4 par exemple, les extrémités libres des câbles de connexion électrique 42 sont tous reliés à un connecteur commun 38 fixé sur la première bordure d’extrémité longitudinale 171 et configuré pour faire le lien avec l’interface d’électronique de commande 8.
-16Afin de communiquer les données de température en vue d’une instruction d’activation ou de désactivation de l’élément chauffant correspondant, chaque capteur de température 36 est ainsi relié à l’interface d’électronique de commande 8 via les câbles de connexion électriques raccordés au connecteur commun 38 à tous les capteurs.
Dans l’exemple illustré, dans lequel les capteurs de température sont logés dans un tunnel 175, on prévoit que chaque tunnel comporte un corps creux qui s’étend depuis la première bordure d’extrémité longitudinale 171 jusqu’à une cavité de réception 176 de la tête de mesure 40 du capteur de température, les câbles de connexion électriques 42 s’étendant depuis la tête de mesure du capteur le long du corps creux du tunnel.
Les figures 3 à 9 permettent d’illustrer la disposition selon l’invention des capteurs de température, sur la face interne de la grille 17, et de façon plus particulière la disposition des capteurs de température noyés dans des tunnels 175Dans les exemples illustrés, deux tunnels 175 sont réalisés en regard de chaque logement d’élément chauffant et l’un des deux tunnels présente une dimension longitudinale plus grande que l’autre tunnel. De la sorte, la tête de mesure 40 d’un capteur de température peut se retrouver à une plus grande distance de la première bordure d’extrémité longitudinale de la grille, et de la première extrémité longitudinale du cadre lorsque la grille est fixée sur le cadre, que ne l’est la tête d’un autre capteur de température dédié au même logement. Cet agencement permet de disposer des capteurs de température en décalage longitudinal afin de détecter une température dans différentes parties successives longitudinalement d’un même logement de réception d’un élément chauffant. En d’autres termes, au moins un élément chauffant 14 est associé à au moins deux capteurs de température 36 disposés en décalage longitudinal. On comprend, tel que cela est illustré sur les figures 4 et 7 par exemple, que les capteurs de température associés à un logement donné sont respectivement reçus dans un tunnel spécifique, ces tunnels spécifiques étant immédiatement voisins, c’est-à-dire réalisés sur deux éléments structurels voisins de la grille de manière à être au mieux centrés transversalement sur le logement de réception d’élément chauffant auquel les capteurs de température sont associés.
Dans ce contexte de deux capteurs de température 36 disposés en décalage longitudinal en regard d’un même élément chauffant, les tunnels 175 dans lesquels sont logés ces deux
-17capteurs de température différent par leur dimension longitudinale depuis la première bordure extrémité longitudinale de la grille.
On comprend que seuls les premiers barreaux 48 le long desquels sont disposés les capteurs de température 36 comportent des tunnels 175 en saillie de la face interne de la grille.
est notable sur la figure 3 ou 4 que la grille 17 est configurée de sorte que les premiers barreaux 48 comporte une zone de dégagement 45, ici au droit de la tête de mesure 40, c’est-à-dire disposée verticalement directement au-dessus de cette tête de mesure. Une telle zone de dégagement permet un passage d’air et n’entrave pas la circulation du flux d’air à travers le radiateur électrique, de même qu’elle permet une ventilation dans la zone de la tête de capteur afin de fiabiliser la mesure de température.
Selon deux variantes de réalisation illustrées sur les figures 5 et 6, il peut être prévu que la grille 17 soit fixée sur les parois longitudinales 24, 26 du cadre sans que la face de sortie d’air 22 ne soit matérialisée par des éléments structurels (figure 5), ou bien il peut être prévu que la grille 17 soit fixée sur des éléments de renfort 220 matérialisant la face de sortie d’air 22 (figure 6). En d’autres termes, on pourra prévoir selon l’invention d’agencer la grille directement en regard des éléments chauffants ou bien avec une face structurelle ajourée disposée entre la grille et les éléments chauffants.
La grille 17 est fixée sur le cadre par l’intermédiaire de moyens d’encliquetage 177 agencés en périphérie du cadre, au niveau des bordures d’extrémité longitudinale. Les moyens d’encliquetage comportent notamment des languettes flexibles dont les dents 178 sont tournées vers l’extérieur de la grille.
On va maintenant décrire un procédé de réalisation du dispositif de chauffage électrique et notamment de la grille 17 pour illustrer la caractéristique de l'invention selon laquelle les capteurs de température sont fixés sur une face interne d’une grille rapportée sur un cadre du dispositif de chauffage électrique, et pour illustrer plus particulièrement une caractéristique spécifique selon laquelle les capteurs de température, en étant logés dans des tunnels obtenus par injection en saillie de barreaux formant éléments de structure de la grille, sont noyés dans la matière de la grille.
La grille 17 est réalisée par injection de matière dans un premier temps. Le matériau injecté pour réaliser la grille peut notamment être le même que celui utilisé pour réaliser le
-18cadre du dispositif de chauffage électrique, et par exemple du polypropylène ou du polyamide, chargé en fibres de verre.
La grille 17 ainsi réalisée est disposée ensuite dans une première partie d’un moule, et chaque capteur de température 36 est ensuite disposé contre le premier barreau de la grille qui lui correspond, la tête de mesure 40 du capteur étant disposée dans une cavité de réception 176 préalablement formée lors de l’étape d’injection précédente et les câbles de connexion électrique 42 courant le long de la face interne de ce premier barreau. Par ailleurs, les capteurs de température 36 sont disposés de telle manière que leur extrémité libre dépasse de la première bordure d'extrémité longitudinale 171.
La deuxième partie de moule est configurée avec des canaux qui sont positionnés lors de l’assemblage du moule contre les premiers barreaux 48 qui forment support à des capteurs de température 36. Ces canaux forment des dégagements dont le remplissage lors de l’injection de matière permet de former la partie bombée du tunnel 175 venant noyer dans la matière le capteur de température 36 correspondant.
La matière injectée venant noyer les capteurs de température est avantageusement la même que celle précédemment utilisé pour l'injection de la grille.
Une fois les tunnels 175 réalisés par surmoulage, le connecteur commun 38 est raccordé à chacune des extrémités libres des câbles de connexion électrique puis fixé sur la première bordure d’extrémité longitudinale 171 de la grille 17.
La figure 10 illustre par la suite le montage de la grille sur le dispositif de chauffage électrique, une flèche représentant un glissement de la grille le long d'une première grande face 22 du cadre. La grille coulisse jusqu'à ce que le connecteur commun 38 rencontre un connecteur complémentaire 38’ solidaire de l'interface d'électronique de commande.
Dans cette position finale de coulissement, les moyens d’encliquetage 177, et notamment les dents 178, se clipsent dans un logement aménagé à cet effet sur le cadre du dispositif de chauffage électrique.
On va maintenant décrire plus en détails la programmation de l’électronique de commande selon l’invention.
Selon un aspect de l’invention, l’électronique de commande, c’est-à-dire les composants électroniques et les modules de commande électronique présents dans l’interface d’électronique
-19de commande 8, est configurée tout d’abord pour recevoir les différentes valeurs de température mesurée par les capteurs et pour faire correspondre dans une base de données ces valeurs de température à un élément chauffant à effet PTC spécifique. L’électronique de commande est ensuite configurée pour analyser ces données et détecter, notamment par comparaison par rapport à des valeurs seuils, une surchauffe locale au niveau d’un des éléments chauffants, ainsi que pour couper l’alimentation électrique de l’élément chauffant jugé en surchauffe.
Dans un premier exemple de réalisation, une valeur seuil peut prendre une valeur fixe, déterminée à titre d’exemple en fonction du dimensionnement du radiateur électrique ou en fonction du type d’élément PTC choisi pour générer la chaleur dégagée par l’élément chauffant. Cette valeur fixe peut être comprise entre 120° et 200°C, et par exemple être de l’ordre de 150°C. Dès lors, dans ce premier exemple de réalisation, l’électronique de commande va couper l’alimentation électrique d’un élément chauffant dès lors qu’un capteur de température renvoie vers l’électronique de commande une valeur de température supérieure à 150°C. Le dépassement de cette valeur reflète une surchauffe de la zone thermique correspondant à ce capteur de température, notamment parce que la zone thermique associée n’est pas alimentée en air.
Dans un deuxième exemple de réalisation, une valeur seuil peut être défini pour refléter un différentiel de température maximal autorisé entre deux capteurs de température associés à un même élément chauffant. En d’autres termes, il peut être prévu que l’électronique de commande coupe l’alimentation électrique d’un élément chauffant lorsque la valeur de température mesurée par un premier capteur est supérieure à la somme d’une valeur d’ajustement et de la valeur de température mesurée dans le même temps et sur le même élément chauffant par un deuxième capteur disposé longitudinalement à distance du premier capteur. La valeur d’ajustement peut par exemple être de l’ordre de 20°C à 80°C, et par exemple être de l’ordre de 5O°C. Dans ce cas d’une valeur d’ajustement de 50°C, un cas de fonctionnement dans lequel le premier capteur mesure une température d’une première partie de l’élément chauffant de 180°C mais avec un deuxième capteur qui mesure une température d’une deuxième partie de l’élément chauffant de 140°C ne générerait pas de coupure de l’alimentation de l’élément chauffant.
-20Par ailleurs, la valeur seuil ou la valeur d’ajustement implémentée dans l’électronique de commande pour chaque élément chauffant peut être différente selon l’emplacement de l’élément chauffant dans le radiateur électrique. On peut ainsi prévoir des valeurs seuils plus importantes pour le ou les éléments chauffants disposés au centre selon la direction transversale notamment, ceux-ci étant entourés d’autres éléments chauffants et donc étant susceptibles de s’échauffer plus sans que cela implique un risque de disfonctionnement.
Dans les exemples qui précèdent, il a été précisé que l’électronique de commande travaille en limitation, c’est-à-dire qu’elle bloque l’alimentation lorsqu’une valeur seuil est atteinte sans condition de retour. Mais il convient de noter que l’électronique de commande peut être configuré pour travailler en régulation de la température, c’est-à-dire permettre la reprise de l’alimentation électrique de l’élément chauffant lorsque la valeur de température repasse sous la valeur seuil.
Dans les exemples décrits, l’électronique de commande est configurée pour recevoir de façon continue des mesures de valeurs de température par les capteurs disposés au niveau de la face de sortie du radiateur. On pourra prévoir un mode veille dans lequel aucune information ne circule entre les capteurs et l’électronique de commande, une opération de mesure de la température étant uniquement réalisée lorsqu’un élément chauffant est alimenté électriquement et/ou lorsqu’une zone thermique est définie par actionnement d’un ou plusieurs volets de régulation tels que précédemment décrits.
En d’autres termes, un exemple particulier de mise en œuvre d’un pilotage par l’interface d’électronique de commande de l’alimentation des éléments chauffants d’un radiateur électrique peut comprendre une étape de détection d’une information d’alimentation électrique d’un élément chauffant, une information étant stockée pour définir à quel endroit se trouve l’élément chauffant dans le radiateur et quels sont les capteurs de température associés en décalage longitudinal qui vont permettre d’obtenir au moins deux valeurs de température représentatives de la surchauffe ou non de deux zones thermiques distinctes desservies par cet élément chauffant.
La détection des capteurs de température appropriés permet de récupérer dans une base de données, implémentée le cas échéant dans l’électronique de commande, des valeurs seuils ou des valeurs d’ajustement pour chacun des capteurs de température associé à l’élément
-21chauffant dont l’alimentation a été détecté précédemment, ces valeurs pouvant varier selon le positionnement de l’élément chauffant et/ou selon le positionnement des capteurs de température sur telle ou telle partie de l’élément chauffant.
L’électronique de commande est configuré pour ensuite récupérer des valeurs de température mesurées par chacun desdits capteurs de température et comparer ces valeurs aux valeurs seuils récupérées précédemment, une information de coupure d’alimentation de l’élément chauffant étant générée et envoyée dès qu’une valeur de température mesurée est supérieure à sa valeur seuil correspondante.
L'invention telle qu'elle vient d'être décrite atteint bien les buts qu'elle s'est fixés, en ce qu'elle permet la mise en place de capteurs de température pour réaliser une mesure ciblée de la chaleur dégagée par les éléments chauffants constituants d’un dispositif de chauffage électrique, afin d’éviter la surchauffe des éléments chauffants d’un radiateur électrique dans un contexte d’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation à plusieurs zones de sortie d’air pour distribuer plusieurs zones de l’habitacle.
L’invention telle qu’elle vient d’être décrite ne saurait toutefois se limiter au radiateur et à l’installation décrits et illustrés, et notamment aux exemples décrits avec un nombre défini d’éléments chauffants et/ou un nombre défini de zones thermiques et de capteurs de température associés, dès lors que l’on prévoit une grille de protection, agencée en travers du flux d’air et en recouvrement d’une des faces du dispositif de chauffage électrique, pour porter au moins un capteur de température.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Cadre (12) de radiateur électrique d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, ledit cadre étant configuré pour former au moins un logement de réception d’un élément chauffant (14), ledit logement s’étendant principalement selon une direction longitudinale (L), le cadre comportant des parois évidées de sorte que des grandes faces (21, 22) du cadre puissent être traversées par un flux d'air véhiculé par l'installation, caractérisé en ce que le cadre comporte une grille (17) fixée sur une première (21) des grandes faces du cadre, ladite grille étant configurée pour supporter une pluralité de capteurs de température (36) configurés pour détecter la température d’un élément chauffant (14), les capteurs de température étant disposés sur la face interne (170) de la grille (17) en regard de la première (21) des grandes faces.
  2. 2. Cadre selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capteur de température (36) est disposé dans un tunnel (175) réalisé sur la face interne (170) de la grille (17) pour noyer le capteur de température dans la matière.
  3. 3. Cadre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la grille comporte des éléments structurels (48, 50) aptes à s’étendre parallèlement au plan défini par l’une des grandes faces (21, 22) du cadre, les tunnels (175) recevant respectivement chacun des capteurs de température (36) étant ménagés dans certains de ces éléments structurels.
  4. 4. Cadre selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que plusieurs capteurs de température (36) sont prévus pour un même logement de réception d’un élément chauffant et en ce que la grille (17) est configurée de sorte que les capteurs de température (36) associés à un logement donné sont respectivement reçus dans un tunnel (175) spécifique, ces tunnels spécifiques étant immédiatement voisins.
  5. 5. Cadre selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la grille (17) s’étend longitudinalement depuis une première extrémité longitudinale du cadre (12), qui comporte une interface d’électronique de commande (8) pour le pilotage des éléments
    -23chauffants (14), à une extrémité longitudinale opposée, les capteurs de température (36) associés à un logement donné étant respectivement reçus dans un tunnel (175) spécifique, les tunnels (175) différant par leur dimension longitudinale depuis la première extrémité longitudinale du cadre.
  6. 6. Cadre selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chaque tunnel (175) comporte un corps creux qui s’étend depuis la première extrémité longitudinale du cadre jusqu’à une cavité de réception (176) d’une tête du capteur de température, ladite tête du capteur étant reliée par des câbles de connexion électrique s’étendant le long du tunnel.
  7. 7. Cadre selon l’une des revendications précédentes, en combinaison avec la revendication 5, caractérisé en ce qu’un connecteur commun (38) est disposé sur une première bordure d’extrémité longitudinale (171) de la grille (17), le connecteur étant configuré pour recevoir l’extrémité libre de chaque câble de connexion électrique (42) des capteurs de température (36) et pour être connecté à l’interface d’électronique de commande (8).
  8. 8. Cadre selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs de température (36) sont noyés dans la matière de la grille.
  9. 9. Radiateur électrique (4) d'une installation de chauffage, de ventilation et/ou de climatisation caractérisé en ce qu'il comprend un cadre (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes et une pluralité d’éléments chauffants (14) respectivement associés à un logement de réception du cadre, chaque élément chauffant (14) étant associé à au moins deux capteurs de température (36) disposés en décalage longitudinal.
  10. 1 0.Installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile dans laquelle un radiateur électrique (4) selon la revendication précédente est disposé en travers d’un conduit de circulation d’air, de manière à ce que les grandes faces (21, 22) du cadre du radiateur soient disposées perpendiculairement à la direction du flux d’air circulant dans ledit conduit, caractérisée en ce que les capteurs de température
    -24(36) disposés sur le cadre sont agencés sur la face interne de la grille en regard d’une face de sortie d’air (22).
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