FR2970215A1

FR2970215A1 - Weather conditions e.g. rain, detecting device for car, has electrical sensor for detecting conditions, and electricity generation unit for generating electricity with portion of heat flow by thermoelectric effect for supplying sensor

Info

Publication number: FR2970215A1
Application number: FR1150137A
Authority: FR
Inventors: Samuel Jouzel
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-01-07
Filing date: 2011-01-07
Publication date: 2012-07-13
Anticipated expiration: 2031-01-07
Also published as: FR2970215B1

Abstract

The device has an electrical sensor (20) e.g. rain or brightness sensor, for detecting weather conditions e.g. rain, and an electricity generation unit (10) for generating electricity with a portion of heat flow (70) by thermoelectric effect for supplying the electrical sensor. A data processing system is connected with the weather conditions detecting device via wireless link. A transceiver (40) provided for ensuring wireless link is fed by the electricity generation unit. The electricity generation unit is arranged in a thermoelectric module.

Description

CAPTEUR DE PLUIE ET DE LUMINOSITE La présente invention concerne de manière générale un dispositif autonome comprenant un capteur de pluie et/ou de lumière monté sur un véhicule automobile. D'une manière générale, les capteurs précités (capteur de pluie ou de lumière) sont placés sur un pare brise et s'ils sont situés loin des bords de ce dernier (surtout dans le cas d'un pare brise panoramique), une connexion par câbles est complexe, peut générer une gêne visuelle car la connexion obstrue partiellement le pare brise et les pièces plastiques cachant les câbles sont généralement peu esthétiques. The present invention relates generally to an autonomous device comprising a rain sensor and / or light mounted on a motor vehicle. In general, the aforementioned sensors (rain or light sensor) are placed on a windshield and if they are located far from the edges of the latter (especially in the case of a panoramic windshield), a connection cable is complex, can cause visual discomfort because the connection partially obstructs the windshield and plastic parts hiding the cables are generally unattractive.

Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs autonomes. Par exemple, le document US 2003/0169522 décrit un module d'accessoires fixé sur un pare brise et comprenant une batterie rechargeable et un capteur photovoltaïque pour alimenter les appareils et capteurs électriques du module. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de ne pouvoir être rechargé de nuit et la batterie doit en conséquence être de capacité et donc d'encombrement importants pour pourvoir alimenter les appareils pendant un trajet de nuit. Une alternative est de prévoir la batterie démontable, pour pouvoir la recharger, mais cela rend le module complexe et cher à fabriquer. It is known in the prior art autonomous devices. For example, the document US 2003/0169522 describes an accessory module fixed on a windshield and comprising a rechargeable battery and a photovoltaic sensor for powering the devices and electrical sensors of the module. In return, this system has the particular disadvantage of being able to be recharged at night and the battery must therefore be of capacity and therefore of significant size to provide power to the devices during a night journey. An alternative is to provide the removable battery, to be able to recharge it, but it makes the module complex and expensive to manufacture.

Les documents US 2002/0117198 ou US 2004/0031514 présentent quant à eux des dispositifs récupérant une chaleur produite par un moteur et en principe perdue pour générer de l'électricité par effet thermoélectrique. L'inconvénient de ces systèmes vient du fait que le dispositif ne génère de l'électricité que si la source de chaleur interne au véhicule est en fonctionnement. The documents US 2002/0117198 or US 2004/0031514 present devices for recovering heat produced by a motor and in principle lost to generate electricity by thermoelectric effect. The disadvantage of these systems is that the device generates electricity only if the heat source internal to the vehicle is in operation.

Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un dispositif de détection de pluie ou de lumière pour véhicule, sans connectique entre le capteur et l'habillage du véhicule, autonome des conditions de lumière ou du fonctionnement du moteur du véhicule. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de détection de conditions météorologiques pour véhicule, apte à être traversé par un flux de chaleur créé par une différence de température entre l'intérieur et l'extérieur du véhicule, et comprenant au moins un capteur électrique détectant au moins une condition météorologique, caractérisé en ce que le dispositif de détection comprend des moyens de génération d'électricité aptes à générer de l'électricité avec une partie dudit flux de chaleur par effet thermoélectrique, pour alimenter ledit capteur électrique. Avantageusement, cette mise en oeuvre selon l'invention permet une utilisation indépendamment de l'ensoleillement. En effet, cette solution n'utilise pas l'effet photovoltaïque pour créer de l'électricité, mais l'effet thermoélectrique, différent, est basé sur l'utilisation de manière ingénieuse du déséquilibre thermique entre l'intérieur et l'extérieur du véhicule. Ce déséquilibre étant assez fréquent (soit l'habitacle est plus chaud que l'extérieur, soit le contraire), l'invention permet d'utiliser le flux thermique résultant pour créer de l'électricité, sans que le moteur du véhicule soit nécessairement en fonctionnement. Il est à noter que les moyens de génération d'électricité peuvent créer de l'électricité indépendamment de la direction du flux de chaleur (vers l'extérieur ou vers l'intérieur). Il suffit pour cela de disposer des générateurs thermoélectriques en quinconce ou de disposer d'un seul générateur thermoélectrique relié à un module électronique apte à inverser la tension de sortie. De manière avantageuse, le véhicule comprend un système de traitement de données, et le dispositif de détection est relié au système de traitement de données par une liaison sans fil. Le dispositif selon l'invention An object of the present invention is to meet the disadvantages of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose a device for detecting rain or light for a vehicle, without connection between the sensor and vehicle trim, independent of light conditions or operation of the vehicle engine. For this purpose, a first aspect of the invention concerns a device for detecting weather conditions for a vehicle, able to be traversed by a heat flux created by a temperature difference between the inside and the outside of the vehicle, and comprising at least an electrical sensor detecting at least one meteorological condition, characterized in that the detection device comprises electricity generation means capable of generating electricity with a portion of said thermoelectric effect heat flux, for supplying said electric sensor. Advantageously, this implementation of the invention allows use independently of the sun. Indeed, this solution does not use the photovoltaic effect to create electricity, but the thermoelectric effect, different, is based on the ingenious use of the thermal imbalance between the inside and the outside of the vehicle . This imbalance is quite common (either the cabin is warmer than the outside or the opposite), the invention allows the use of the resulting heat flow to create electricity, without the engine of the vehicle is necessarily in operation. It should be noted that the means for generating electricity can create electricity regardless of the direction of the heat flow (outwardly or inwardly). It suffices for this to have thermoelectric generators staggered or have a single thermoelectric generator connected to an electronic module capable of reversing the output voltage. Advantageously, the vehicle comprises a data processing system, and the detection device is connected to the data processing system by a wireless link. The device according to the invention

permet une communication au reste du véhicule sans fil, ce qui simplifie le réseau électrique pour le transfert des informations issues du ou des capteurs du dispositif. Avantageusement, le dispositif comprend un émetteur et/ou récepteur électrique pour assurer la liaison sans fil et l'émetteur et/ou récepteur est alimenté par les moyens de génération d'électricité. L'invention propose alors un module de détection complètement autonome et indépendant du réseau électrique, ce qui évite d'avoir à le connecter par des câbles, de sorte que l'architecture du réseau peut être simplifiée. allows communication with the rest of the wireless vehicle, which simplifies the electrical network for the transfer of information from the sensor or sensors of the device. Advantageously, the device comprises an electric transmitter and / or receiver for providing the wireless link and the transmitter and / or receiver is powered by the electricity generating means. The invention then proposes a completely autonomous detection module independent of the electrical network, which avoids having to connect it with cables, so that the architecture of the network can be simplified.

Avantageusement, les moyens de génération d'électricité sont agencés en un module thermoélectrique comportant deux faces principales destinées à être traversées par le flux de chaleur et en ce qu'une première face principale du module thermoélectrique est fixée par des moyens de fixation sur une partie du véhicule aussi traversée par le flux de chaleur. La fixation sur une surface du véhicule traversée par le flux thermique permet de maximiser la quantité de chaleur devant traverser le module, ce qui améliore sa puissance. Avantageusement, des moyens conducteurs de la chaleur sont fixés par des moyens de fixation sur la deuxième face principale du module thermoélectrique. Ces moyens conducteurs de la chaleur sont soit un radiateur dissipatif pour mieux évacuer le flux si la deuxième face est la paroi froide, ou de mieux le concentrer si la deuxième face est la paroi chaude. Avantageusement, les moyens de fixation sont conducteurs de la chaleur. Il est important de ne pas couper le flux de chaleur et cette mise en 25 oeuvre garantit le pont thermique entre les composants du dispositif. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que la partie du véhicule aussi traversée par le flux de chaleur est un pare-brise du véhicule. L'invention permet de réaliser un dispositif autonome qui laissera une grande liberté d'agencement car il n'y a aucune connexion à prévoir, ce Advantageously, the electricity generation means are arranged in a thermoelectric module comprising two main faces intended to be traversed by the heat flux and in that a first main face of the thermoelectric module is fixed by fixing means on a part of the vehicle also traversed by the flow of heat. Fixing on a surface of the vehicle traversed by the heat flow maximizes the amount of heat to pass through the module, which improves its power. Advantageously, heat conducting means are fixed by fixing means on the second main face of the thermoelectric module. These conductive means of heat are either a dissipative radiator to better evacuate the flow if the second side is the cold wall, or better focus if the second side is the hot wall. Advantageously, the fastening means are heat conductors. It is important not to cut the heat flow and this implementation ensures the thermal bridge between the components of the device. A particularly interesting embodiment is that the part of the vehicle also traversed by the heat flow is a windshield of the vehicle. The invention makes it possible to produce an autonomous device which will leave a great freedom of arrangement because there is no connection to be envisaged, this

qui permet aussi de supprimer les caches plastiques entre le dispositif et les habillages du véhicule entourant le pare-brise. Avantageusement, le dispositif comporte un capteur de pluie. Ce capteur se prête bien à une utilisation selon l'invention. which also makes it possible to eliminate the plastic covers between the device and the skins of the vehicle surrounding the windshield. Advantageously, the device comprises a rain sensor. This sensor is well suited for use according to the invention.

Avantageusement, le dispositif comporte un capteur de luminosité. Ce capteur se prête bien à une utilisation selon l'invention. Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile comportant au moins un dispositif de détection selon le premier aspect de l'invention. Advantageously, the device comprises a brightness sensor. This sensor is well suited for use according to the invention. A second aspect of the invention is a motor vehicle comprising at least one detection device according to the first aspect of the invention.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente le dispositif selon l'invention en vue de côté. Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawing, in which: - Figure 1 shows the device according to the invention in side view.

La figure 1 représente un pare brise 100 de véhicule sur lequel est fixé le dispositif selon l'invention. Ce dispositif comprend un capteur 20 qui peut être un capteur de pluie et/ou de lumière afin d'apporter une aide à la conduite pour le conducteur du véhicule. Afin de rendre le dispositif autonome, celui ci comprend aussi un générateur 10 d'électricité qui utilise une partie du flux de chaleur 70 qui le traverse pour générer de l'électricité par effet thermoélectrique. Ce générateur 10 est communément appelé module Peltier, et surtout est différent d'une cellule photovoltaïque car il génère de la thermoélectricité grâce à une différence de température et non grâce à un photon qui excite un semi conducteur, comme dans une cellule photovoltaïque. Le générateur d'électricité 10 est de forme parallélépipédique et possède deux faces principales 12 et 14 destinées à être traversées par le flux de chaleur 70. Les conditions de température sont rarement identiques entre l'habitacle et le milieu extérieur, de sorte qu'un flux de chaleur 70 est fréquemment présent entre ces deux milieux. La première face principale 12 du générateur d'électricité 10 est fixée sur le pare brise 100 avec une colle Figure 1 shows a windshield 100 of vehicle on which is fixed the device according to the invention. This device comprises a sensor 20 which may be a rain and / or light sensor in order to provide driving assistance for the driver of the vehicle. In order to make the device self-contained, it also includes an electricity generator 10 which uses a portion of the heat flow 70 that passes therethrough to generate electricity by thermoelectric effect. This generator 10 is commonly called Peltier module, and above all is different from a photovoltaic cell because it generates thermoelectricity through a difference in temperature and not thanks to a photon that excites a semiconductor, as in a photovoltaic cell. The electricity generator 10 is of parallelepipedal shape and has two main faces 12 and 14 intended to be traversed by the heat flow 70. The temperature conditions are rarely identical between the passenger compartment and the outside environment, so that Heat flux 70 is frequently present between these two media. The first main face 12 of the electricity generator 10 is fixed on the windshield 100 with an adhesive

60 conductrice de la chaleur, de sorte que la première face 12 soit traversée par le flux de chaleur 70. La colle 60 peut être une colle ou une résine classique chargée avec des particules métalliques par exemple. Le générateur d'électricité 10 est par ailleurs relié à un moyen conducteur de la chaleur 50 sur sa deuxième face principale 14. Ce radiateur 50 a pour effet de favoriser les échanges thermiques avec l'intérieur du véhicule. Si le flux de chaleur 70 "entre" dans le véhicule (c'est-à-dire que l'habitacle est plus froid que le milieu extérieur), le conducteur 50 aura une fonction de dissipation de la chaleur, alors que si le flux de chaleur "quitte" le véhicule (c'est-à-dire que l'habitacle est plus chaud que le milieu extérieur), le conducteur 50 aura alors une fonction de collecteur de chaleur. Ici aussi, une colle 60 conductrice de la chaleur est utilisée pour faire pont thermique entre la face 14 et le conducteur 50. Le générateur d'électricité 10 est relié à un convertisseur de courant 30 qui peut également comprendre un stockage d'énergie tel qu'un condensateur ou une batterie, pour alimenter le capteur 20. Enfin, pour communiquer au véhicule les informations ou mesures du capteur 20, ce dernier est aussi relié à un émetteur-récepteur d'ondes 40, alimenté par le convertisseur 30. La liaison peut se faire par ondes radio par exemple et il peut être intéressant d'associer le dispositif à un signal d'identification RFID par exemple, pour permettre à un récepteur unique du véhicule de distinguer le signal issu du dispositif selon l'invention parmi d'autres signaux issus d'autres organes du véhicule. Le flux de chaleur 70 ici représenté va de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule, mais si le flux change de sens, il suffit pour continuer à générer du courant de prévoir un inverseur de tension dans le convertisseur 30 ou alors de disposer un deuxième générateur d'électricité 10' de sens opposé à celui représenté sur le pare brise 100. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. The glue 60 may be a conventional glue or resin loaded with metal particles for example. The electricity generator 10 is also connected to a heat conducting means 50 on its second main face 14. This radiator 50 has the effect of promoting heat exchange with the interior of the vehicle. If the heat flow 70 "enters" into the vehicle (i.e. the passenger compartment is colder than the outside environment), the conductor 50 will have a heat dissipation function, whereas if the flow heat "leaves" the vehicle (that is to say that the cabin is warmer than the outside environment), the conductor 50 will then have a function of heat collector. Here too, a heat-conducting glue 60 is used for thermal bridging between the face 14 and the conductor 50. The electricity generator 10 is connected to a power converter 30 which may also include a storage of energy such as a capacitor or a battery, for supplying the sensor 20. Finally, to communicate to the vehicle the information or measurements of the sensor 20, the latter is also connected to a transceiver 40, powered by the converter 30. The link can be done by radio waves for example and it may be advantageous to associate the device with an RFID identification signal for example, to allow a single receiver of the vehicle to distinguish the signal from the device according to the invention among d ' other signals from other parts of the vehicle. The heat flux 70 represented here goes from the outside to the inside of the vehicle, but if the flow changes direction, it suffices to continue to generate current to provide a voltage inverter in the converter 30 or to have a second electricity generator 10 'opposite direction to that shown on the windshield 100. It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the description without departing from the scope of the invention defined by the appended claims.

Claims

REVENDICATIONS1. Device for detecting weather conditions for a vehicle, able to be traversed by a heat flux (70) created by a temperature difference between the inside and the outside of the vehicle, and comprising at least one electrical sensor (20) detecting at minus a meteorological condition, characterized in that the detection device comprises electricity generation means (10) able to generate electricity with a portion of said heat flux (70) by thermoelectric effect, to supply said electric sensor (20).

2. Detection device according to claim 1, the vehicle comprising a data processing system, characterized in that the detection device is connected to the data processing system by a wireless link.

3. Detection device according to claim 2, characterized in that it comprises an electric transmitter and / or receiver (40) to ensure the wireless link and in that the transmitter and / or receiver is powered by the means of electricity generation (10).

4. Detection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the power generation means (10) are arranged in a thermoelectric module comprising two main faces (12, 14) to be traversed by the heat flow (70) and in that a first main face (12) of the thermoelectric module is fixed by fixing means (60) on a portion (100) of the vehicle also traversed by the heat flow (70).

5. Detection device according to claim 4, characterized in that heat conducting means (50) are fixed by fixing means (60) on the second main face (14) of the thermoelectric module.

6. Detection device according to claim 4 or 5, characterized in that the fixing means (60) are conductive heat.

7. Detection device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the portion (100) of the vehicle also traversed by the heat stream 5 (70) is a windshield of the vehicle.

8. Detection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises a rain sensor.

9. Detection device according to one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a brightness sensor. 10

10. Motor vehicle comprising at least one detection device according to one of claims 1 to 9.