WO2016015926A1 - Dispositif de climatisation et/ou de chauffage avec capteur infrarouge de temperature a microsysteme et vehicule equipe d'un tel dispositif de climatisation et/ou de chauffage - Google Patents

Dispositif de climatisation et/ou de chauffage avec capteur infrarouge de temperature a microsysteme et vehicule equipe d'un tel dispositif de climatisation et/ou de chauffage Download PDF

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WO2016015926A1 PCT/EP2015/064208 EP2015064208W WO2016015926A1 WO 2016015926 A1 WO2016015926 A1 WO 2016015926A1 EP 2015064208 W EP2015064208 W EP 2015064208W WO 2016015926 A1 WO2016015926 A1 WO 2016015926A1
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air conditioning
temperature
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Laetitia RAULIN-GESTAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • 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
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00807—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a specific way of measuring or calculating an air or coolant temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0037—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the heat emitted by liquids
    • 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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    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00792—Arrangement of detectors

Definitions

  • the present invention relates to the field of temperature measurement and more specifically to temperature measurement in air conditioning and / or vehicle heating devices.
  • the air conditioning and heating devices of the passenger compartment of a vehicle are widespread, regardless of the type of engine of the vehicle.
  • an air conditioning device comprises a circuit incorporating a rotary compressor ⁇ trailed, via a clutch, by a rotating element of the mo ⁇ tor of the vehicle.
  • This compressor compresses a heat transfer fluid and directs it to a condenser attached to a fan.
  • the fan forces a flow of air through the condenser to remove a maximum of calories from the compressed heat transfer fluid.
  • the fluid is then filtered through a dryer filter before passing through a regulator that expands the fluid and directs it to an evaporator through which a fan forces a flow of air for the passenger compartment of the vehicle.
  • the vaporization of the fluid in the evaporator absorbs the calories of the air flow which then cools the passenger compartment.
  • the air conditioning device can also ⁇ surer, in addition to the cooling function of the passenger compartment, a heating function thereof.
  • an air conditioning and heating device usually known by the acronym year ⁇ lish HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning).
  • Such an HVAC device further comprises a heating circuit of the passenger compartment.
  • Such heating circuit takes the coolant heated in the engine cooling circuit before it enters the ra ⁇ engine cooling mediator.
  • the heating circuit comprises a thermostat opening or closing the fluid intake heated on the cooling circuit ⁇ ment depending on the temperature of said fluid.
  • the heating circuit brings the heated fluid to a heating radiator through which a fan blows a flow of air for the passenger compartment of the vehicle.
  • the fluid thus cooled at the radiator outlet is re ⁇ turned to the engine cooling circuit.
  • Such a heating system may also include an expansion vessel and its cap, its own circulation pump ⁇ fluid, as well as addi tional ⁇ heating source (for example electric) for a heating system ⁇ wise of cockpit, including before the engine cooling system fluid has reached the temperature required temperature. All elements of the heating system ⁇ wise circuit are connected to a control unit which monitors and regulates the operation of the heating circuit according to the instructions given by the user.
  • This temperature monitoring is carried out by temperature sensors which include a Negative Temperature Coefficient (NTC) or Positive Temperature Coefficient (PTC) type thermistor, placed in the fluid circuit or at the same time. contact of the element to be monitored.
  • NTC Negative Temperature Coefficient
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • the fluid temperature can be estimated using a measurement of body temperature in the ⁇ which the fluid flows, there are also temperature sensors and reported on the body and allow to overcome the need to pierce the body and to make waterproof joints.
  • a sensor placed on the body required to achieve a junction resistant to heat between the body, the temperature sensor and rac bodies ⁇ FOR CONNECTION sensor to the control unit of the device of air conditioning and heating.
  • the thermistor even of small dimensions, results, once associated with its fastening elements and / or connection to a bulky device.
  • An object of the invention is to improve the preci- sion measuring the temperature of a circuit Climati ⁇ use and / or heating.
  • a device for climati ⁇ and / or heating a vehicle comprising at least one circuit within which a fluid circulates, and at least one temperature sensor.
  • the temperature sensor comprises an infrared electro- thermal sensor which has a size at most millimetric.
  • infrared sensor makes it possible to carry out a measurement of temperature without contact and thus independent of the implantation of the heating element. This makes it possible to position the temperature measuring point at the most representative point of the circuit and thus to obtain a more precise measurement of the temperature of the circulating fluid.
  • the small size of the cap ⁇ infrared tor reduces constraints related to the implantation of the sensor in the circuit and thus improves its ability to achieve an accurate temperature measurement of a certain place.
  • the non-contact measurement also puts per- faster assembly and allows rem ⁇ investment the only defective part in case of sensor failure or a component of the air conditioning circuit.
  • the infrared electronic sensor has a size at most micrometric, which makes it possible to further reduce the size of the device.
  • the infrared electronic sensor is integral with an electronic card.
  • This electronic card can be substantially parallel to the element of the circuit whose temperature is measured.
  • the electronic card comprises conductive tracks re ⁇ linked to contacts of the infrared electronic sensor. This facilitates the mounting of the sensor and makes its electrical connection more reliable.
  • the electronic card comprises at least two temperature sensors, the sensors being spaced apart from one another in a direction of circulation of the fluid in the circuit.
  • the invention also relates to a vehicle com ⁇ taking one of the air conditioning and / or heating devices of the aforementioned types.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in perspective of a first embodiment of an air conditioning and / or heating device according to the invention
  • FIG. 2 is a detailed view of a portion of the air conditioning device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation in perspective of a second embodiment of an air conditioning and / or heating device according to the invention.
  • the air conditioning device is mounted in an engine compartment 2 of a motor vehicle 3 to combus tion ⁇ internal.
  • the air conditioning device 1 comprises a circuit 10 inside which circulates a heat-transfer fluid 4 (oil, metal or metals in liquid form, heat-transfer gases, water or organic coolant fluids) and which successively connects the following elements:
  • a rotary compressor 11 whose rotor is connected to the engine 6 (not shown) of the vehicle
  • the fluid 4 circulates in the circuit 10 in a direction of circulation represented by the arrow 5 so as to successively travel these elements until, expanded at the outlet of the evaporator 17, the fluid returns to the compressor 11.
  • the operation such an air conditioning device is known per se.
  • circuit elements are interconnected by tubular conduits 19.
  • the circuit 10 comprises a portion of tubular con ⁇ duct 19.1 connecting the evaporator 17 compres ⁇ compreur 11. This portion 19.1 extends in front of an electronic card 20 integral with the engine 6 (or, alternatively, bodywork or an air conditioning element).
  • the electronic board 20 comprises two tempera ⁇ ture sensors 21 and 22 which are arranged on an axis parallel to that of the tubular conduit and 19.1 which are spaced from each other along the direction of fluid flow 5.
  • the temperature sensors 21 and 22 respectively comprise an infrared electronic sensor 31 and 32 having a size at most millimeter or micromé ⁇ stick.
  • the sensors 31 and 32 are microsystems or infrared nanosystems here.
  • a microsystem is a miniature structure including at least one dimension of micrometric size, this structure being integrated in a single electronic component.
  • a nanosystem is a miniature structure of which at least one of the dimensions is of nanometric size.
  • the infrared electronic sensors 31 and 32 are electrically connected to conductive tracks 23 of the electronic board 20 by contact points 24, 25 for the sensor 31 and by contact points 26, 27 for the sensor 32.
  • Infrared electronic sensors 31 and 32 can be chosen from the references sui ⁇ lowing (this list is not exhaustive):
  • the electronic board 20 also includes encoding means 28 of the sensor signals tempera ture ⁇ 21 and 22 and means 29 for communicating encoded signals to a control unit 30 connected to the onboard computer 40 of the vehicle 3
  • the compressor 11 and the motors of the fans 14 and 18 are also connected to the control unit 30.
  • the control unit 30 may be included in the electronic card 20.
  • the control unit 30 When the control unit 30 receives an ins ⁇ struction of air conditioning operation, the control unit 30 simultaneously controls the setting func tioning ⁇ compressor 11 by actuating the clutch 12 and the feed motors VENTILA ⁇ tors 14 and 18. the fluid 4 flows in the direction 5 and sees its temperature change depending on its progressive sion in the circuit 10.
  • the temperature of the portion of tubular conduit 19.1 extending next to the electronic card 20 is substantially equal to that of the fluid 4 and the measurement, by the temperature sensors 21 and 22, of the infrared radiation emitted by the tubular duct portion 19.1 makes it possible to determine the temperature of the fluid 4 at the points of the tubular duct portion 19.1 which face the infrared electronic sensors 31 and 32.
  • the presence of two temperature sensors 21 and 22 which measure the temperatures of two points remote from the tubular duct portion 19.1 makes it possible, by means of a suitable processing of the information provided by the sensors 21, 22, to detect failures. as for example an absence or a fault in the circulation of the fluid 4 in the circuit 10 (absence of variations of the temperatures measured by the sensors or measurement of over ⁇ temperatures of the fluid or a body).
  • the implementation of the air conditioning device according to the invention also reduces the size of it by reducing the number of son and connection elements.
  • the manufacture of circuit components 10 is made easier and more eco nomic ⁇ because it is more useful to position cap ⁇ temperature tors on or in the circuit elements 10, or to provide the associated tracks or connectors.
  • the reliability of the device is enhanced by the improvement of the mechanical robustness compared to a fixing of the sensor on or in the conduit which is highly stressed and may have defects of robustness.
  • the device comprises, in addition to the air-conditioning part (re ⁇ presented in dotted lines for the sake of clarity), a heating device 50 drawing heat-exchange fluid 51, heated from the yoke 52 of the motor 6 on a line supplying a re ⁇ elite trademark radiator 60 of the engine 6.
  • a thermostat 53 located in the cylinder head outlet 52 opens and closes the supply 54 as a function of the temperature heating circuit heat transfer fluid 51.
  • the heat transfer fluid 51 flows, at the outlet of the thermostat 53, in tubular conduits 55 in a flow direction 56.
  • the heat transfer fluid passes through a portion 55.1 of tubular duct provided with a high fluid heating member.
  • the portion 55.1 of the heating circuit 54 extends in front of an electronic card 20 integral with the mo ⁇ tor 6 and identical to the card 20 facing the por ⁇ tion of pipe 19.1 of the air conditioning circuit.
  • a heating circuit 54 is then obtained inside which circulates a coolant 51 and at least one temperature sensor 21 comprising an infrared electronic sensor 31 which has a size at most millet ⁇ lametric.
  • the variants applicable to the temperature sensor 20 of the air conditioning circuit 10 are also applicable to the temperature sensor 20 of the heating circuit 54.
  • the air-conditioning and heating circuits are described as being separate circuits, the invention also applies to a single air-conditioning and heating circuit mutualising bodies such as the fluid circulation pump, the radia ⁇ engine cooling tors, one evaporator and heating ra ⁇ mediator or the coolant circulation lines including the sensor tem ⁇ erasures being placed within or in relation to these organs;
  • the heating circuit of the provisions ⁇ tif of heating and cooling comprises a fluid heater high voltage
  • the invention also applies to other heating sources ⁇ ad ditional such as e.g. a heating thermis- tance including the temperature sensors pla ⁇ cant within or with respect to these sources;
  • the invention also applies to the measurement of temperature of any portion tubular con ⁇ duct connecting one element to another as well as the temperature measurement of one or more elements of the circuit of the air conditioning device, such as for example the compressor, the compressor clutch, the condenser, the expander , the dryer filter, an evaporator or the motors of the fans, in particular with the temperature sensors being placed within or with respect to these elements;
  • the invention also applies to other types of actuator devices of a vehi ⁇ cule such as a gas turbine, a water turbine or an electric motor;
  • the infrared electronic sensor is a microsystem
  • the invention also applies to other electronic infrared sensors having a size at most millimeter such as nano- systems or MEMS, Microsystem beachméca ⁇ nique, with an infrared sensor such as a micromechanical thermopile infrared sensor with CMOS technology (English Complementary metal oxide semiconductor) as described in WO 2012/068798 A1;
  • control unit is described as a separate element of the electronic card, the invention also applies to an electronic card including all or part of the functions of the control unit;
  • the electronic card includes sensors measuring the temperature of a single conduit, the invention also applies to an electronic card comprising temperature sensors for measuring the temperature of a plurality of conduits or elements cir ⁇ cooked air conditioning device;
  • Ega ⁇ LEMENT to an electronic card comprising a single cap ⁇ temperature tor or more than two;
  • the invention is also applicable to other types of support for the electronic card such as a support connected to the conduit or a support linked to an element of air conditioning, heating or soli ⁇ daire of the vehicle body;
  • the electronic card comprises conductive tracks connected to the contacts of the infrared electronic sensor
  • the invention is also applicable to other means of connecting contacts of the infrared elec ⁇ tronic sensor to the electronic card as for example flexible yarns or an electronic web.
  • the invention also applies to a loop clima ⁇ tisation and / or heating which does not include block ⁇ mo tor, particularly in the case of electric vehicle.
  • the invention likewise applies to the heating elements which are integral with the structure of the vehi ⁇ cule, such as the body, and detached from the engine.

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Abstract

Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) d'un véhicule (3), comprenant au moins un circuit (10) à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur (4) et au moins un capteur de température (21, 22), caractérisé en ce que le capteur de température (21, 22) comprend un capteur électronique infrarouge (31, 32) qui a une taille au plus millimétrique. Véhicule comportant un tel dispositif de climatisation et/ou de chauffage.

Description

DISPOSITIF DE CLIMATISATION ET/OU DE CHAUFFAGE AVEC CAPTEUR INFRAROUGE DE TEMPERATURE A MICROSYSTEME ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF DE CLIMATISATION ET/OU
DE CHAUFFAGE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine de la mesure de température et plus précisément la mesure de température dans les dispositifs de climatisation et/ou de chauffage de véhicule.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Les dispositifs de climatisation et de chauffage de l'habitacle d'un véhicule sont largement répandus, quel que soit le type de motorisation du véhicule.
Classiquement, un dispositif de climatisation comprend un circuit intégrant un compresseur rotatif en¬ traîné, via un embrayage, par un élément tournant du mo¬ teur du véhicule. Ce compresseur comprime un fluide calo- porteur et le dirige vers un condenseur accolé à un ventilateur. Le ventilateur force un flux d'air au travers du condenseur afin d'évacuer un maximum de calories du fluide caloporteur comprimé. Le fluide est ensuite filtré au travers d'un filtre sécheur avant de passer dans un détendeur qui détend le fluide et le dirige vers un éva- porateur au travers duquel un ventilateur force un flux d'air destiné à l'habitacle du véhicule. La vaporisation du fluide dans 1 ' évaporateur absorbe les calories du flux d'air qui refroidit alors l'habitacle. Le fluide calopor¬ teur, détendu et réchauffé est ensuite redirigé vers le compresseur. Tous les éléments du dispositif de climati¬ sation sont reliés à une unité de commande qui surveille et régule le fonctionnement du dispositif de climatisa¬ tion selon des consignes données par l'utilisateur. La régulation et la surveillance de fonctionnement d'un tel dispositif requièrent généralement de surveiller notam- ment les températures d'un ou plusieurs des éléments sui¬ vants :
- compresseur ;
- embrayage de compresseur ;
- condenseur ;
- détendeur ;
- filtre sécheur;
- évaporateur ;
- moteur des ventilateurs ;
- conduits de fluide caloporteur.
Le dispositif de climatisation peut également as¬ surer, en sus de la fonction de refroidissement de l'habitacle, une fonction de chauffage de celui-ci. On parle alors couramment d'un dispositif de climatisation et de chauffage, généralement désigné par l'acronyme an¬ glais HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning) . Un tel dispositif HVAC comprend en outre un circuit de chauffage de l'habitacle. Un tel circuit de chauffage prélève du fluide caloporteur réchauffé sur le circuit de refroidissement du moteur avant son passage dans le ra¬ diateur de refroidissement du moteur. Le circuit de chauffage comprend un thermostat ouvrant ou fermant la prise de fluide réchauffé sur le circuit de refroidisse¬ ment en fonction de la température dudit fluide. Le cir- cuit de chauffage amène le fluide réchauffé jusqu'à un radiateur de chauffage au travers duquel un ventilateur souffle un flux d'air destiné à l'habitacle du véhicule. Le fluide ainsi refroidi en sortie du radiateur est re¬ tourné au circuit de refroidissement du moteur. Un tel circuit de chauffage peut également inclure un vase d'expansion et son bouchon, sa propre pompe de circula¬ tion de fluide, ainsi qu'une source de chauffage addi¬ tionnel (par exemple électrique) pour assurer un chauf¬ fage de l'habitacle, y compris avant que le fluide du circuit de refroidissement du moteur ait atteint la tem- pérature requise. Tous les éléments du circuit de chauf¬ fage sont reliés à une unité de commande qui surveille et régule le fonctionnement du circuit de chauffage selon des consignes données par l'utilisateur.
La régulation et la surveillance de fonctionne¬ ment d'un tel dispositif requièrent généralement de sur¬ veiller notamment les températures d'un ou plusieurs des éléments suivants :
- le radiateur de refroidissement du moteur;
- le thermostat ;
- la pompe de circulation de fluide ;
- le vase d'expansion et son bouchon ;
-le radiateur de chauffage,
-la source de chauffage additionnel,
- le moteur du ventilateur;
- les conduites du circuit de chauffage.
Cette surveillance en température est mise en œuvre par des capteurs de température qui comprennent une thermistance, de type à Coefficient de Température Néga- tif (CTN) ou de type à Coefficient de Température Positif (CTP) , placée dans le circuit de fluide ou au contact de l'élément à surveiller.
La mise en œuvre de ces capteurs dans des con¬ duites de circulation de fluide ou plus généralement au sein de corps contenant du fluide (évaporateur, conden¬ seur, filtre, radiateur de refroidissement du moteur, pompe, radiateur de chauffage, etc.) impose souvent de percer le corps pour y introduire la thermistance puis de réaliser une jonction étanche et résistante à la chaleur entre le corps et les organes de raccordement du capteur à l'unité de commande du dispositif de climatisation et de chauffage. Ces organes de raccordement comprennent gé¬ néralement des pistes électriques amenant à des zones de contact rapportées sur le corps et auxquelles sont fixées des connecteurs. Il en résulte de multiples jonctions électriques et mécaniques qui sont autant de sources de défaillance possible (fuite, mauvais contacts électriques, etc.) par¬ ticulièrement dans un environnement soumis aux vibrations et à la chaleur, comme celui d'un compartiment moteur. Ces jonctions sont également coûteuses à produire et le raccordement du capteur lors du montage du véhicule im¬ pacte les temps de production du véhicule.
La température du fluide pouvant être estimée à l'aide d'une mesure de la température du corps dans le¬ quel le fluide circule, il existe également des capteurs de température rapportés sur le corps et qui permettent ainsi de s'affranchir de la nécessité de percer le corps et de procéder à des jonctions étanches. Cependant, la mise en œuvre d'un tel capteur placé sur le corps impose de réaliser une jonction résistante à la chaleur entre le corps, le capteur de température et les organes de rac¬ cordement du capteur à l'unité de commande du dispositif de climatisation et de chauffage.
La thermistance, même de faibles dimensions, aboutit, une fois associée avec ses éléments de fixation et/ou de connexion à un dispositif encombrant.
Dans le cas de la défaillance du capteur de tem¬ pérature ou du corps dont il mesure la température, il est nécessaire de procéder au remplacement intégral de l'ensemble formé par le corps et le capteur de tempéra¬ ture .
Enfin, l'implantation du capteur de température, sa connectique et son support limitent les points de me- sure possible de la température à des zones disposant d'une accessibilité suffisante, ce qui ne permet pas de placer les points de mesure de manière à obtenir une pré¬ cision de mesure optimale et représente un obstacle à une standardisation des composants. OBJET DE L'INVENTION
Un objet de l'invention est d'améliorer la préci- sion de mesure de la température d'un circuit de climati¬ sation et/ou de chauffage.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, on prévoit un dispositif de climati¬ sation et/ou de chauffage d'un véhicule, comprenant au moins un circuit à l'intérieur duquel circule un fluide, et au moins un capteur de température. Selon l'invention, le capteur de température comprend un capteur électro¬ nique infrarouge qui a une taille au plus millimétrique.
L'utilisation d'un capteur infrarouge permet de réaliser une mesure de température sans contact et donc indépendante de l'implantation de l'élément chauffant. Ceci permet de pouvoir positionner le point de mesure de température à l'endroit le plus représentatif du circuit et donc d'obtenir une mesure plus précise de la tempéra- ture du fluide en circulation. La faible taille du cap¬ teur infrarouge réduit les contraintes liées à l'implantation du capteur dans le circuit et améliore donc sa capacité à réaliser une mesure de température précise d'un point déterminé. La mesure sans contact per- met également un montage plus rapide et autorise le rem¬ placement de la seule pièce défectueuse en cas de panne du capteur ou d'un élément du circuit de climatisation. Enfin, l'utilisation d'un capteur permettant une mesure sans contact supprime les opérations de perçage du cir- cuit et de ses éléments, ainsi que les opérations de réa¬ lisation d'une connexion étanche. Ceci accroît la robus¬ tesse du dispositif et sa fiabilité.
Selon un mode de réalisation très avantageux, le capteur électronique infrarouge a une taille au plus mi- crométrique, ce qui permet de réduire encore l'encombrement du dispositif.
Avantageusement encore, le capteur électronique infrarouge est solidaire d'une carte électronique.
Cette carte électronique peut être sensiblement parallèle à l'élément du circuit dont la température est mesurée. Selon un mode de réalisation particulier, la carte électronique comporte des pistes conductrices re¬ liées à des contacts du capteur électronique infrarouge. Ceci facilite le montage du capteur et fiabilise sa con- nexion électrique.
Selon un mode de réalisation particulier, la carte électronique comprend au moins deux capteurs de température, les capteurs étant écartés l'un de l'autre selon une direction de circulation du fluide dans le cir- cuit.
Un traitement adapté des informations fournies par les capteurs de température permet alors de détecter un dysfonctionnement dans le circuit ou des situations de défaut comme par exemple une absence de fluide.
L'invention concerne également un véhicule com¬ prenant un des dispositifs de climatisation et/ou de chauffage des types précités.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux figures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de climatisation et/ou de chauffage selon 1 ' invention ;
- la figure 2 est une vue de détail d'une portion du dispositif de climatisation de la figure 1.
- la figure 3 est une vue en coupe selon un plan horizontal III-III du dispositif de climatisation de la figure 1 ; - la figure 4 est une représentation schématique en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de climatisation et/ou de chauffage selon 1 ' invention .
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 et 2, le dispositif de climatisation, globalement désigné 1, est monté dans un compartiment moteur 2 d'un véhicule 3 à moteur à combus¬ tion interne. Le dispositif de climatisation 1 comprend un circuit 10 à l'intérieur duquel circule un fluide 4 caloporteur (huile, métal ou métaux sous forme liquides, gaz caloporteurs, eau ou fluides organiques caloporteurs) et qui relie successivement les éléments suivants :
- un compresseur 11 rotatif dont le rotor est relié au moteur 6 (non représenté) du véhicule
3 par un embrayage 12;
- un condenseur 13 au travers duquel un ventila¬ teur 14 souffle un flux d'air;
- un filtre sécheur 15 ;
- une soupape d'expansion 16 ;
- un évaporateur 17 au travers duquel un venti¬ lateur 18 aspire un flux d'air à destination de l'habitacle 7 du véhicule 3.
Le fluide 4 circule dans le circuit 10 selon une direction de circulation représentée par la flèche 5 de manière à parcourir successivement ces éléments jusqu'à ce que, détendu en sortie de 1 ' évaporateur 17, le fluide reparte vers le compresseur 11. Le fonctionnement d'un tel dispositif de climatisation est connu en soi.
Les éléments du circuit sont reliés entre eux par des conduits tubulaires 19.
Parmi ceux-ci, le circuit 10 comprend une portion de con¬ duit tubulaire 19.1 reliant 1 ' évaporateur 17 au compres¬ seur 11. Cette portion 19.1 s'étend devant une carte électronique 20 solidaire du moteur 6 (ou, en variante, de la carrosserie ou d'un élément de climatisation) . La carte électronique 20 comporte deux capteurs de tempéra¬ ture 21 et 22 qui sont disposés sur un axe parallèle à celui du conduit tubulaire 19.1 et qui sont écartés l'un de l'autre selon la direction de circulation du fluide 5.
Les capteurs de température 21 et 22 comprennent respectivement un capteur électronique infrarouge 31 et 32 ayant une taille au plus millimétrique ou micromé¬ trique. Les capteurs 31 et 32 sont ici des microsystèmes ou nanosystèmes infrarouges. Au sens de la présente de¬ mande, un microsystème est une structure miniature dont au moins une des dimensions est de taille micrométrique, cette structure étant intégrée dans un seul composant électronique. Un nanosystème est une structure miniature dont au moins une des dimensions est de taille nanomé- trique .
Les capteurs électroniques infrarouge 31 et 32 sont électriquement reliés à des pistes conductrices 23 de la carte électronique 20 par des points de contact 24, 25 pour le capteur 31 et par des points de contact 26, 27 pour le capteur 32.
Les capteurs électroniques infrarouges 31 et 32 peuvent notamment être choisis parmi les références sui¬ vantes (cette liste n'est pas limitative) :
* MLX90614, MLX90614ESF-DCH, MLX90614ESF-DCI ,
MLX90247, MLX90614, MLX90615, MLX90620, MLX90616 du fa¬ bricant MELEXIS ; ou
* D6T du fabricant OMRON.
La carte électronique 20 comprend également des moyens d'encodage 28 des signaux des capteurs de tempéra¬ ture 21 et 22 ainsi que des moyens 29 de communication des signaux encodés à une unité de commande 30 reliée à l'ordinateur de bord 40 du véhicule 3. Le compresseur 11, ainsi que les moteurs des ventilateurs 14 et 18 sont éga- lement reliés à l'unité de commande 30. L'unité de commande 30 peut être incluse dans la carte électronique 20.
Lorsque l'unité de commande 30 reçoit une ins¬ truction de fonctionnement de la climatisation, l'unité de commande 30 commande simultanément la mise en fonc¬ tionnement du compresseur 11 par actionnement de l'embrayage 12 et l'alimentation des moteurs des ventila¬ teurs 14 et 18. Le fluide 4 circule dans la direction 5 et voit sa température évoluer en fonction de sa progres- sion dans le circuit 10. La température de la portion de conduit tubulaire 19.1 s' étendant en regard de la carte électronique 20 est sensiblement égale à celle du fluide 4 et la mesure, par les capteurs de température 21 et 22, du rayonnement infrarouge émis par la portion de conduit tubulaire 19.1 permet de déterminer la température du fluide 4 aux points de la portion de conduit tubulaire 19.1 qui font face aux capteurs électroniques infrarouges 31 et 32.
La présence de deux capteurs de température 21 et 22 qui mesurent les températures de deux points distants de la portion de conduit tubulaire 19.1 permet, à l'aide d'un traitement adapté des informations fournies par les capteurs 21, 22, de détecter des défaillances comme par exemple une absence ou un défaut dans la circulation du fluide 4 dans le circuit 10 (absence de variations des températures mesurées par les capteurs ou mesure de sur¬ températures du fluide ou d'un corps) .
La mise en œuvre du dispositif de climatisation selon l'invention permet également de réduire l'encombrement de celui-ci par la réduction du nombre de fils et d'éléments de connectique. La fabrication des éléments du circuit 10 est facilitée et rendue plus éco¬ nomique car il n'est plus utile de positionner des cap¬ teurs de température sur ou dans les éléments du circuit 10, ni de prévoir des pistes ou des connecteurs associés. Enfin, la fiabilité du dispositif est renforcée par l'amélioration de la robustesse mécanique par rapport à une fixation du capteur sur ou dans le conduit qui est fortement sollicitée et peut présenter des défauts de ro- bustesse.
Les éléments identiques ou analogues à ceux pré¬ cédemment décrits porteront une référence numérique iden¬ tique à ceux-ci dans la description qui suit du deuxième mode de réalisation de l'invention.
En référence à la figure 4, le dispositif selon l'invention comprend, outre la partie climatisation (re¬ présentée en pointillés pour des soucis de clarté) , un dispositif de chauffage 50 prélevant du fluide calopor- teur 51, réchauffé en provenance de la culasse 52 du mo- teur 6, sur une conduite alimentant un radiateur de re¬ froidissement 60 du moteur 6. Un thermostat 53, situé en sortie de culasse 52, ouvre et ferme l'alimentation du circuit de chauffage 54 en fonction de la température du fluide caloporteur 51. Le fluide caloporteur 51 circule, en sortie du thermostat 53, dans des conduits tubulaires 55 selon une direction de circulation 56. Le fluide caloporteur traverse une portion 55.1 de conduit tubulaire pourvue d'un organe de chauffage de fluide à haut voltage 57 (HVWH pour High Voltage Water Heater) qui amène le fluide caloporteur 51 à un radiateur de chauffage 58. Le ventilateur 18 aspire un flux d'air à travers le radia¬ teur de chauffage 58 vers l'habitacle 7 du véhicule 3 afin de réchauffer cet air. Le fluide caloporteur 51 ayant cédé ses calories à l'air aspiré vers l'habitacle 7, il retourne alors vers la culasse 52 via la pompe de circulation de fluide 59. Celle-ci reçoit également le fluide caloporteur issu du radiateur de refroidissement 60 du moteur 6 auquel fait face un ventilateur 61. Un vase d'expansion 62 est monté en dérivation entre la pompe de circulation de fluide 59 et le radiateur 60. La portion 55.1 du circuit de chauffage 54 s'étend devant une carte électronique 20 solidaire du mo¬ teur 6 et identique à la carte 20 faisant face à la por¬ tion de conduite 19.1 du circuit de climatisation.
On obtient alors un circuit de chauffage 54 à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur 51 et au moins un capteur de température 21 comprenant un capteur électronique infrarouge 31 qui a une taille au plus mil¬ limétrique. Les variantes applicables au capteur de tem- pérature 20 du circuit de climatisation 10 sont également applicables au capteur de température 20 du circuit de chauffage 54.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier :
- bien qu'ici les circuits de climatisation et de chauffage soient décrits comme étant des circuits sépa- rés, l'invention s'applique également à un unique circuit de climatisation et de chauffage mutualisant des organes tels que la pompe de circulation de fluide, les radia¬ teurs de refroidissement moteur, 1 ' évaporateur et le ra¬ diateur de chauffage ou les conduites de circulation de fluide caloporteur avec notamment les capteurs de tempé¬ ratures se plaçant au sein ou au regard de ces organes;
- bien qu'ici le circuit de chauffage du disposi¬ tif de climatisation et de chauffage comprenne un organe de chauffage de fluide à haut voltage, l'invention s'applique également à d'autres sources de chauffage ad¬ ditionnel tel que par exemple un chauffage par thermis- tance avec notamment les capteurs de températures se pla¬ çant au sein ou au regard de ces sources;
- bien qu' ici le capteur soit utilisé pour réali- ser une mesure de la température d'une portion de conduit tubulaire d'un circuit de climatisation reliant 1 ' évaporateur au compresseur ou une portion de conduit tubulaire d'un circuit de chauffage reliant le thermostat au radiateur de chauffage, l'invention s'applique égale- ment à la mesure de température de toute portion de con¬ duit tubulaire reliant un élément à un autre ainsi que la mesure de température d'un ou plusieurs des éléments du circuit du dispositif de climatisation, comme par exemple le compresseur, l'embrayage de compresseur, le conden- seur, le détendeur, le filtre sécheur, 1 ' évaporateur ou les moteurs des ventilateurs avec notamment les capteurs de températures se plaçant au sein ou au regard de ces éléments ;
- bien qu'ici, le dispositif équipe un moteur à combustion interne, l'invention s'applique également à d'autres types de dispositifs de motorisation d'un véhi¬ cule tel qu'une turbine à gaz, une turbine à eau ou un moteur électrique ;
- bien qu' ici le capteur électronique infrarouge soit un microsystème, l'invention s'applique également à d' autres capteurs électroniques infrarouge ayant une taille au plus millimétrique comme par exemple des nano- systèmes ou encore des MEMS, Microsystème électroméca¬ nique, avec capteur infrarouge comme par exemple un cap- teur infrarouge à thermopile micromécanique à technologie CMOS (de l'anglais Complementary métal oxide semi- conductor) comme décrit dans le document WO 2012/068798 Al ;
- bien que l'unité de commande soit décrite comme un élément séparé de la carte électronique, l'invention s'applique également à une carte électronique incluant tout ou partie des fonctions de l'unité de commande ;
- bien qu' ici la carte électronique comprenne des capteurs mesurant la température d'un unique conduit, l'invention s'applique également à une carte électronique comprenant des capteurs de température pour la mesure de la température de plusieurs conduits ou éléments du cir¬ cuit de dispositif de climatisation;
bien qu' ici la carte électronique comprenne deux capteurs de température, l'invention s'applique éga¬ lement à une carte électronique comprenant un unique cap¬ teur de température ou plus de deux ;
- bien qu' ici la carte électronique soit soli¬ daire du bloc moteur, l'invention s'applique également à d' autres types de support pour la carte électronique comme par exemple un support lié au conduit ou un support lié à un élément de climatisation, de chauffage ou soli¬ daire de la caisse du véhicule ;
- bien qu' ici la carte électronique comporte des pistes conductrices reliées à des contacts du capteur électronique infrarouge, l'invention s'applique également à d'autres moyens de relier des contacts du capteur élec¬ tronique infrarouge à la carte électronique comme par exemple des fils souples ou une nappe électronique.
L'invention s'applique également à une boucle de clima¬ tisation et/ou de chauffage qui n'inclut pas de bloc mo¬ teur, notamment dans le cas de véhicule électrique. L'invention s'applique de même pour les éléments de chauffage qui sont solidaires de la structure du véhi¬ cule, comme par exemple la carrosserie, et non solidaires du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) d'un véhicule (3), comprenant au moins un circuit (10, 54) à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur (4, 51) et au moins un capteur de température (21, 22), caractérisé en ce que le capteur de température (21, 22) comprend un capteur électronique infrarouge (31, 32) qui a une taille au plus millimétrique.
2. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) selon la revendication 1, dans lequel le capteur électronique infrarouge (31, 32) a une taille au plus micrométrique.
3. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le capteur électronique infrarouge (31, 32) est solidaire d'une carte électronique (20).
4. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) selon la revendication 3, dans lequel la carte électronique (20) est sensiblement parallèle à un élément du circuit dont la température est mesurée.
5. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la carte électronique (20) comporte des pistes conduc¬ trices (23) reliées à des contacts du capteur électro¬ nique infrarouge (31, 32) .
6. Dispositif de climatisation (1) et/ou de chauffage (50) selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel la carte électronique (20) comprend au moins deux capteurs de température (21, 22), les capteurs (21, 22) étant écartés l'un de l'autre selon une direction de cir¬ culation (5, 56) du fluide (4, 51) dans le circuit (10, 54) .
7. Véhicule (3) comprenant un dispositif de cli¬ matisation (1) et/ou de chauffage (50) selon l'une quel¬ conque des revendications précédentes.
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