FR3097946A1 - Système de chauffage d’un fluide - Google Patents

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Jonathan Fournier
Laurent DECOOL
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    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/0072—Special adaptations
    • F24H1/009—Special adaptations for vehicle systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
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Abstract

L’invention concerne un système de chauffage d’un fluide (F), de préférence un fluide liquide, pour un véhicule automobile, comprenant un dispositif de chauffage comportant au moins un élément électrique chauffant (101) et une chambre (102) agencée pour que le fluide soit chauffé par ledit élément électrique chauffant (101) dans la chambre (102), le système comprenant également un dispositif (50) de détection de présence du fluide (F) dans ladite chambre (102). Figure de l’abrégé : Figure 1

Description

Système de chauffage d’un fluide
L’invention concerne un système de chauffage d’un fluide, de préférence liquide, pour véhicule automobile, notamment électrique ou hybride.
De façon connue, un tel système de chauffage d’un fluide, de préférence liquide, comprend un élément électrique chauffant et une chambre conformée pour que le fluide soit chauffé par ledit élément électrique dans la chambre.
Le dispositif de commande de l’élément électrique chauffant inclut généralement au moins un transistor de puissance, alimenté par une tension haute et dont une grille est pilotée par un circuit alimenté par une tension basse. La tension haute est par exemple de l’ordre de 350 V tandis que la tension basse est de l’ordre de 12 V.
En cas de défaillance du transistor de puissance, le dispositif de chauffage peut fonctionner en permanence, ce qui engendre, lorsque l’eau entre en ébullition et s’évapore, un risque d’incendie qui n’est bien entendu pas acceptable, en particulier au vu de la norme ISO 26262.
Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient.
Résumé
Il est proposé un système de chauffage d’un fluide, de préférence un fluide liquide, pour un véhicule automobile, comprenant un dispositif de chauffage comportant au moins un élément électrique chauffant et une chambre agencée pour que le fluide soit chauffé par ledit élément électrique chauffant dans la chambre, le système comprenant également un dispositif de détection de présence du fluide (F) dans ladite chambre.
Ainsi, le système selon la présente invention assure de prévenir tout risque d’incendie, puisqu’il s’assure qu’une quantité suffisante de liquide est toujours présente dans la chambre de circulation de fluide.
Selon un autre aspect, le dispositif de présence de fluide comprend au moins une cellule de mesure de conductivité pour mesurer une conductivité dans la chambre.
Selon un autre aspect, la cellule de mesure comprend au moins deux électrodes espacées l’une de l’autre et comprenant chacune une extrémité disposée dans ladite chambre.
Selon un autre aspect, le dispositif de présence de fluide comprend au moins une unité de calcul configurée pour comparer la valeur de conductivité mesurée à un seuil.
Selon un autre aspect, le système comprend un dispositif de commande de l’élément électrique chauffant comprenant un premier interrupteur électronique apte à être connecté à l’élément électrique chauffant et un deuxième interrupteur électronique apte à être connecté à l’élément électrique chauffant.
Selon un autre aspect, le système comprend un moyen de pilotage du premier interrupteur et un moyen de pilotage du deuxième interrupteur.
Selon un autre aspect, le système comprend une cellule de mesure et une unité de calcul associées au moyen de pilotage du premier interrupteur et une cellule de mesure et une unité de calcul associées au deuxième interrupteur.
Selon un autre aspect, le moyen de pilotage du premier interrupteur est un microcontrôleur et le moyen de pilotage du deuxième interrupteur est un microcontrôleur.
Selon un autre aspect, le microcontrôleur de pilotage du premier interrupteur est un module de contrôle maître et le microcontrôleur de pilotage du deuxième interrupteur est un module de contrôle esclave.
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse du dessin annexé, sur lequel :
Fig. 1
illustre schématiquement un système de chauffage selon un premier mode de réalisation.
Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente divulgation, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Dans la suite de la description, les éléments identiques ou de fonction identique portent le même signe de référence. À fin de concision de la présente description, ces éléments ne sont pas décrits en détails dans chaque mode de réalisation. Au contraire, seules les différences entre les variantes de réalisation sont décrites en détails.
Comme visible sur la figure, l’invention a pour objet un système de chauffage d’un fluide, référencé 100, de préférence un fluide liquide, pour un véhicule automobile.
Le système de chauffage 100 comprend un élément électrique chauffant, 101. L’élément chauffant 101 est avantageusement un tube cylindrique chauffant comprenant une résistance chauffante R de type piste sérigraphiée ou de type résistance blindée.
Le système de chauffage 100 comprend également une chambre 102 dans laquelle circule le fluide liquide F, par exemple de l’eau glycolée, et dans laquelle est plongé l’élément chauffant 101, de sorte que le fluide F est chauffé par l’élément électrique chauffant 101 dans la chambre 102.
On note que sur la figure, on a découplé la résistance R et la chambre 102 à des fins d’explication des circuits électriques. Néanmoins, physiquement, l’élément électrique chauffant 101 est bien placé dans la chambre 102.
Comme il ressort de la figure, le système de chauffage 100 comprend un dispositif de détection 50 de présence du fluide F.
Le dispositif de détection 50 comprend au moins une cellule de mesure de conductivité 51.
Chaque cellule de mesure 51 comprend de préférence deux électrodes espacées l’une de l’autre, chacune ayant une extrémité plongeant dans la chambre 102. Chaque cellule 51 comprend également un appareil de mesure (non illustré) configuré pour appliquer une tension électrique dans la chambre 102, ce qui permet de déterminer la conductivité.
La valeur de la conductivité mesurée dépend de la quantité de fluide contenue dans la chambre 102. En particulier, quand la quantité de fluide est inférieure à une valeur donnée, la conductivité est inférieure à un seuil.
Comme il ressort également de la figure, le dispositif 50 comprend une unité de calcul 52 associée à la cellule de mesure. L’unité de calcul 52 est configurée pour comparer la conductivité mesurée et un seuil de sorte que, lorsque la conductivité mesurée devient inférieure au seuil, l’unité 52 détecte une absence d’eau dans la chambre 102. Par absence d’eau, on entend quantité insuffisante pour éviter tout risque d’incendie.
Le système de chauffage 100 comprend également un dispositif de commande 1 de l’élément électrique chauffant 101.
Comme illustré, le dispositif de commande comprend un premier interrupteur électronique 2 et un deuxième interrupteur électronique 3.
De préférence, le premier et le deuxième interrupteurs 2, 3 sont des transistors de puissance de type bipolaire à grille isolée, dits IGBT (pour Insulated Gate Bipolar Transistor, en anglais).
Comme également visible sur la figure, les transistors 2, 3 sont reliés en série à l’élément électrique chauffant 101 entre deux potentiels notés HV+ et HV- (pour High Voltage, tension élevée, en anglais), formant un circuit dit de tension élevée 8. La tension HV+ est par exemple de l’ordre de 350V.
Le dispositif de commande 1 comprend également un moyen de pilotage 4 associé au premier interrupteur 2 et configuré pour ouvrir ou fermer le premier interrupteur 2 (par exemple via un dispositif de commande de gille), ainsi qu’un moyen de pilotage 5 associé au deuxième interrupteur 3 et configuré pour ouvrir ou fermer le deuxième interrupteur 3 (par exemple via un dispositif de commande de gille).
Selon le mode de réalisation de la figure 1, chacun des moyens de pilotage 4, 5, est un microcontrôleur.
Sur la figure 1, une cellule de mesure 51 et une unité de calcul 52 sont associées respectivement à chacun des microcontrôleurs 4, 5.
La duplication des composants cellule de mesure, unité de calcul, microcontrôleur, interrupteur électronique permet d’avoir une redondance dans la fonction de ces composants, ce qui assure une pallier une quelconque éventuelle défaillance d’un de ces composants.
Avantageusement, le microcontrôleur 4 est un module de contrôle maître, dit microcontrôleur principal, tandis que le microcontrôleur 5 est un module de contrôle esclave, dit microcontrôleur auxiliaire.
Comme visible sur la figure 1, les microcontrôleurs 4 et 5 communiquent entre eux par un coupleur numérique 13. Le bus physique peut être un I2C (pour Inter-Integrated Circuit, en anglais) ou SPI (pour Serial Peripheral Interface, en anglais).
Par le coupleur 13, le microcontrôleur auxiliaire 5 répond aux requêtes du microcontrôleur principal 4 selon une horloge générée par le microcontrôleur principal 4.
Comme également illustré sur la figure 1, chaque unité de calcul 52 communique avec le microcontrôleur associé 4, 5, via un coupleur numérique 20.
Le système de chauffage 100 comprend aussi un circuit basse tension 9 comportant une alimentation à découpage de type dit « flyback », comportant de manière connue un transformateur 12 connecté à une source électrique 11, et permettant d’alimenter électriquement les microcontrôleurs 4, 5 et les transistors 2 et 3.
La source électrique est dite basse tension, et fournit une tension comprise entre 5V et 20V, par exemple 12V ou 15V.
Comme il ressort de la description qui précède, selon le mode de réalisation de la figure 1, quand le dispositif 50 détecte une absence ou quantité insuffisante d’eau, que ce soit via l’unité de calcul 52 associée au microcontrôleur principal 4 ou via l’unité de calcul 52 associée au microcontrôleur auxiliaire 5, le transistor 2 et/ou le transistor 3 est ouvert, ce qui préserve le système de chauffage 100 et assure la sécurité des occupants du véhicule automobile.
On note que le système de chauffage peut également être muni de détecteur de température de fluide associé à l’un ou chaque des moyens de pilotage 4, 5, afin d’ouvrir le transistor associé 2, 3, en cas de température supérieure à un seuil (due à une défaillance de l’un des transistors par exemple).

Claims (9)

  1. Système de chauffage d’un fluide (F), de préférence un fluide liquide, pour un véhicule automobile, comprenant un dispositif de chauffage comportant au moins un élément électrique chauffant (101) et une chambre (102) agencée pour que le fluide soit chauffé par ledit élément électrique chauffant (101) dans la chambre (102), le système comprenant également un dispositif (50) de détection de présence du fluide (F) dans ladite chambre (102).
  2. Système de chauffage selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de présence de fluide (50) comprend au moins une cellule de mesure de conductivité (51) pour mesurer une conductivité dans la chambre (102).
  3. Système de chauffage selon la revendication précédente, dans lequel la cellule de mesure (51) comprend au moins deux électrodes espacées l’une de l’autre et comprenant chacune une extrémité disposée dans ladite chambre (102).
  4. Système de chauffage selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel le dispositif de présence de fluide (50) comprend au moins une unité de calcul (52) configurée pour comparer la valeur de conductivité mesurée à un seuil.
  5. Système de chauffage selon l’une des revendications précédentes, comprenant un dispositif de commande (1) de l’élément électrique chauffant comprenant :
    - un premier interrupteur électronique (2) apte à être connecté à l’élément électrique chauffant (101) et un deuxième interrupteur électronique (3) apte à être connecté à l’élément électrique chauffant (101).
  6. Système de chauffage selon la revendication précédente, comprenant un moyen de pilotage (4) du premier interrupteur (2) et un moyen de pilotage (5) du deuxième interrupteur (3).
  7. Système de chauffage selon la revendication précédente, comprenant une cellule de mesure (51) et une unité de calcul (52) associées au moyen de pilotage (4) du premier interrupteur (2) et une cellule de mesure (51) et une unité de calcul (52) associées au deuxième interrupteur (3).
  8. Système de chauffage selon l’une des revendications 6 ou 7, dans lequel le moyen de pilotage (4) du premier interrupteur (2) est un microcontrôleur et le moyen de pilotage (5) du deuxième interrupteur (3) est un microcontrôleur.
  9. Système de chauffage selon la revendication précédente, dans lequel le microcontrôleur de pilotage du premier interrupteur (2) est un module de contrôle maître et le microcontrôleur de pilotage du deuxième interrupteur (3) est un module de contrôle esclave.
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Cited By (1)

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US20180299165A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 Chronomite Laboratories, Inc. Ultra-low flow electric tankless water heater

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