FR3099334A1 - Structure chauffante pour véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
Structure chauffante pour véhicule automobile L’invention concerne une structure chauffante (1) destinée notamment à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant notamment un panneau radiant, la structure chauffante (1) comprenant au moins une couche résistive agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche est traversée par un courant électrique, notamment cette structure comprenant en outre un réseau d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes de contact (34) agencées pour être en contact électrique avec la couche résistive pour faire parcourir du courant électrique dans cette couche résistive, la couche résistive étant portée sur un substrat (16) réalisé notamment dans un matériau souple, cette structure chauffante comportant un capteur de température (200) solidaire du substrat (16) et agencé pour participer à une mesure de température d’au moins une zone (201) de la structure chauffante. Figure de l’abrégé : Figure 6
Description
La présente invention concerne une structure chauffante destinée notamment à être installé à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant notamment un panneau radiant.
Généralement, un panneau radiant comprend une pluralité d’électrodes configurées pour délivrer de la chaleur par effet Joule en alimentant avec du courant électrique un revêtement conducteur. On pourra par exemple se reporter au document US 2016/0059669 qui décrit un tel panneau radiant.
Un panneau radiant est un dispositif comprenant généralement un circuit électrique configuré pour délivrer de la chaleur par effet Joule en alimentant avec du courant électrique des éléments conducteurs résistifs. Il peut s’agir d’éléments filaires ou des revêtements surfaciques. D’après la littérature existante, le revêtement conducteur peut être par exemple une couche de peinture comprenant des particules de carbone et/ou des particules métalliques.
Il existe un besoin pour détecter un défaut et/ou un échauffement local sur la structure chauffante, ou panneau radiant, pouvant mener à des risques de surchauffe locales incontrôlées ou à une température moyenne de la surface différente de l’optimum de confort.
La présente invention a pour objet de proposer des panneaux radiants améliorés à cet égard.
La présente invention concerne ainsi une structure chauffante destinée notamment à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant notamment un panneau radiant, la structure chauffante comprenant au moins une couche résistive agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche est traversée par un courant électrique, notamment cette structure comprenant en outre un réseau d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes de contact agencées pour être en contact électrique avec la couche résistive pour faire parcourir du courant électrique dans cette couche résistive, la couche résistive étant portée sur un substrat réalisé notamment dans un matériau souple, cette structure chauffante comportant un capteur de température solidaire du substrat et agencé pour participer à une mesure de température d’au moins une zone de la structure chauffante.
L’invention permet un contrôle en température sur l’ensemble de la surface de chauffe, en temps réel, dans la ou les zones souhaitées.
En mesurant la résistance due la couche de mesure, il est possible d’avoir une image de la température de la couche résistive.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur de température présente une résistance électrique qui varie en fonction la température. Ainsi le capteur de température est agencé pour permettre d’accéder à une mesure de température de ladite zone de la structure chauffante par la mesure de la résistance électrique du capteur de température, laquelle résistance est fonction de la température dans ladite zone de la structure chauffante.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur de température comporte une couche de mesure s’étendant dans la zone où la température doit être mesurée, et cette couche de mesure présente une résistance électrique variable en fonction de la température de la zone.
Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de mesure est réalisée dans un matériau à effet CTN (à Coefficient de température négatif) ou un matériau à effet CTP (à Coefficient de température positif).
Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau CTN présente la caractéristique que sa résistance électrique baisse quand la température augmente. Le matériau peut comporter par exemple un silicone semi-conducteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau CTP présente la caractéristique que sa résistance électrique augmente quand la température augmente. Notamment l’augmentation de la résistance peut présenter un saut lorsqu’une température seuil est atteinte. Le matériau CTP peut par exemple comporter une peinture à base de carbone.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur de température, notamment la couche de mesure, couvre au moins 10%, notamment au moins 20%, ou encre 30% ou 40% de la superficie de la structure chauffante, notamment de la superficie du substrat.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur de température, notamment la couche de mesure, couvre au moins 10%, notamment au moins 20%, ou encre 30% ou 40% de la superficie de la structure chauffante, notamment de la superficie de la couche résistive.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure s’étend sur une zone de la structure chauffante qui est susceptible de chauffer, notamment la couche de mesure est agencée en interaction thermique avec la couche résistive de sorte à mesurer la température d’au moins certaines zones de cette couche résistive.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure, qui est une couche surfacique, s’étend majoritairement en regard de la couche résistive, notamment la couche de mesure est en regarde de la couche résistive sur au moins 90% de la superficie de la couche de mesure.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente une épaisseur suffisamment fine pour ne pas endommager la qualité perçue en visuel ou haptique de la surface une fois décorée pour des panneaux visibles d’un intérieur véhicule.
Par exemple l’épaisseur de la couche de mesure est comprise entre 10 microns à 200 microns, notamment entre 40 et 200 microns.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente une forme choisie pour mesurer la température de la couche résistive dans des zones susceptibles de chauffer le plus en fonctionnement de cette couche résistive.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente une forme avec au moins un coude de changement de direction, notamment plusieurs coudes.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente une forme en serpentin.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure se présente sous forme de plusieurs serpentins.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente au moins une section rectiligne, notamment plusieurs sections rectilignes.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche de mesure présente des ramifications.
L’invention concerne encore un procédé de contrôle de la température d’une couche résistive, dans le cas d’une utilisation d’un matériau CTP pour former le capteur de température en interaction thermique avec la couche résistive, le procédé comportant l’étape de détecter le dépassement d’un seuil de température (Tc) localement ou globalement sur la couche résistive, et à partir de ce seuil, activer, le cas échéant, une régulation en température, cette régulation pouvant être choisie parmi un arrêt de l’alimentation, une régulation en PWM, une réduction de la tension d’alimentation notamment.
L’invention concerne encore un procédé de contrôle de la température d’une couche résistive, dans le cas d’une utilisation d’un matériau CTN pour former le capteur de température en interaction thermique avec la couche résistive, le procédé comportant les étapes de mesurer la température globale du panneau et de contrôler l’alimentation du panneau notamment en temps réel en fonction de la température moyenne observée.
Selon l’un des aspects de l’invention, le capteur de température est isolé électriquement de la couche résistive, notamment par une couche isolante ou une feuille isolante.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante comporte un substrat, notamment textile, thermoplastique, non-tissé, sur lequel est présente la couche de mesure réalisée notamment par impression, sérigraphie ou lamination d’un matériau, notamment CTP ou CTN.
En variante, la couche de mesure comporte un film de matériau, notamment un matériau laminé.
En variante encore, la structure chauffante comporte un substrat textile notamment tissé ou tricoté, sur lequel sont tricotés/brodés/cousus des fils ayant des propriétés CTN ou CTP.
Dans un exemple de mise en œuvre de l’invention, la couche de mesure en forme de serpentin est inséré en contact thermique avec la couche résistive susceptible de chauffer.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est présente sur une face du substrat, et le capteur de température est présent sur une face opposée du substrat.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive et le capteur de température sont présents sur une même face du substrat.
Dans ce cas, de préférence, la structure comporte un isolant entre la couche résistive et le capteur de température.
En variante, le capteur de température comporte un thermocouple, ou notamment sonde de température formée par un composant rapporté.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’une au moins des électrodes de distribution est rectiligne sur une partie au moins de sa longueur, et les électrodes de contact qui sont associées à cette électrode de distribution se raccordant, par exemple perpendiculairement, à cette électrode de distribution.
Bien entendu, les électrodes de distribution peuvent présenter des formes différentes, notamment courbes avec des arrondis. Les électrodes de distribution peuvent parallèles entre elles ou non.
Selon l’un des aspects de l’invention, le réseau d’électrodes comporte au moins deux électrodes de distribution qui sont parallèles entre elles sur au moins une partie de leur longueur, et leurs électrodes de contact associées sont disposées entre ces deux électrodes de distribution et sont alternées avec une inter-distance qui décroit en lien avec la décroissance de la tension présente entre les paires d’électrodes de manière à maintenir sensiblement uniforme la puissance électrique entre les paires d’électrodes de contact.
Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes de contact disposées entre deux électrodes de distribution, ces électrodes de contact faisant partie d’un même groupe d’électrodes de contact, présente seulement deux valeurs d’inter-distance, ou au moins trois valeurs ou plus valeurs d’inter-distance.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive est une couche déposée sur un substrat, notamment par sérigraphie, cette couche résistive s’étendant notamment entre les deux électrodes de distribution associées au groupe d’électrodes de contact.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive comporte notamment du carbone.
Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes sont réalisées en matériau conducteur, notamment métallique tel que de l’encre chargée de particules conductrices, notamment de particules d’argent ou de cuivre. Si on le souhaite, les électrodes sont des rubans adhésifs métalliques, par exemple en cuivre. Le cas échéant, ces électrodes pourront éventuellement être réalisées par dépôt d’un matériau sur le substrat
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive associée au groupe d’électrodes de contact est une couche continue, ou en variante comporte une pluralité d’éléments résistifs discrets formant cette couche.
Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes de contact d’un même groupe présentent la même longueur.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante comporte un substrat qui porte la couche résistive et les électrodes. Le substrat est de préférence d’épaisseur inférieure à 1 cm, pour une superficie de plusieurs cm2 au moins.
L’invention a encore pour objet un composant d’habitable de véhicule automobile, notamment un composant pour être intégré à une portière du véhicule, ou notamment des parties de planche de bord, d’habillage de cave à pied, de pavillon, d’accoudoir, comportant une structure chauffante, notamment un panneau radiant, telle que précitée.
Selon l’un des aspects de l’invention, le composant d’habitacle qui comprend la structure chauffante, par exemple le panneau radiant, est agencé pour chauffer par radiation thermique (panneau radiant) ou par conduction thermique ou contact thermique (structure chauffante par contact), et non par chauffage par convection, par exemple par de la chaleur transportée par de l’air en mouvement. Notamment la structure chauffante n’est traversée par aucun flux d’air destiné à refroidir ou chauffer l’habitacle. De préférence, le panneau est déconnecté de système de mise en mouvement d’air.
La structure chauffante et l’HVAC du véhicule peuvent, si on le souhaite, être contrôlés de manière coordonnée.
Le composant forme par exemple un élément d’une boite à gant ou un panneau de portière de véhicule, ou de toit d’habitacle.
L’invention a encore pour objet une structure chauffante ayant une couche résistive et des électrodes pour chauffer cette couche, cette structure étant configurée pour être intégrée dans un composant d’habitacle qui comporte un décor visible depuis l’intérieur de l’habitacle, ce décor étant par exemple un habillage de l’habitable, tel que par exemple un tissu, un cuir ou un revêtement esthétique.
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une structure chauffante destinée notamment à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant notamment un panneau radiant, la structure chauffante comprenant au moins une couche résistive agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche est traversée par un courant électrique, cette structure comprenant en outre un réseau d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes de contact agencées pour être en contact électrique avec la couche résistive pour faire parcourir du courant électrique dans cette couche résistive, les électrodes de contact et la couche résistive sont portées sur un substrat réalisé dans un matériau souple capable de prendre une forme prédéterminée par déformation, ce substrat étant notamment également extensible. Notamment les éléments de la structure chauffante forment un ensemble extensible, à savoir le substrat, la couche résistive et les électrodes de contact sont extensibles et flexibles.
Selon l’un des aspects de l’invention, les électrodes de contact sont formées par des fils enchevêtrés, notamment tissés ou tricotés, sur ou dans un substrat respectivement tissé ou tricoté. Les fils conducteurs formant les électrodes de contact sont au contact de la couche résistive.
Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat est un non tissé. Ce non-tissé peut comporter un mélange de fibres en polypropylène et/ou de fibres en polyester. D’autres fibres peuvent être utilisées, par exemple des fibres naturelles.
En variante, le substrat est un tissu, notamment avec des files extensibles, ou une structure tricotée.
Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat peut être une feuille de plastique souple ou une mousse telle que TPU (thermoplastique polyuréthane.
Avantageusement pour rester sensiblement invisible et/ou imperceptible, les électrodes de contact et/ou la couche résistive doivent être suffisamment mince, notamment avec une épaisseur inférieure à 100 microns, et être flexibles. Ces électrodes et la couche résistive peuvent comporter une encre conductrice extensible et/ ou être à l’intérieur du substrat.
Selon l’un des aspects de l’invention, la couche résistive peut comporter une feuille résistive extensible, une couche de peinture résistive ou une encre résistive. La feuille résistive est une feuille capable de dégager de la chaleur lorsqu’elle est parcourue par un courant électrique.
Selon l’un des aspects de l’invention, l'encre conductrice peut être ajoutée sur le substrat par sérigraphie, offset, impression par jet d'encre, estampage à chaud et transfert, électrodéposition.
Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat peut être un élément de décoration de l’habitacle, notamment un élément visible pour des passagers dans l’habitacle. Ce type de substrat décoratif peut être choisi parmi : un substrat en cuir ou simili-cuir, contenant notamment du PVC, un textile qui peut être du type 3D ou non, un film plastique décoratif.
L’invention concerne également une structure chauffante destinée notamment à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant notamment un panneau radiant, la structure chauffante comprenant un ensemble de fils enchevêtrés dont certains fils forment des fils conducteurs chauffants agencés pour produire de la chaleur lorsque ces fils chauffants sont parcourus par un courant électriques.
Dans un exemple de réalisation de l’invention, le substrat peut être un textile extensible qui incorpore des fils comme matériau chauffant. En variante, le substrat peut être un textile extensible ou un tricot extensible qui incorpore des fils utilisés comme électrodes de contact et la couche résistive est placée à la surface. L'encre résistive est assemblée par exemple sur le textile par laminage, sérigraphie ou estampage à chaud et transfert.
Le substrat peut être une structure tricotée avec l’un au moins des fils suivants : des fils non étirables pour le substrat, des fils conducteurs non étirables pour des électrodes, des fils de cuivre simple brin ou multibrins, un fil conducteur en cuivre et des fils non conducteurs pour des raisons de résistance mécanique ou de facilité de fabrication.
La structure tricotée présente l’avantage que, même si le fil de support et le fil conducteur qui forme par exemple une électrode ne sont pas étirables, la structure du point de tricot rend la structure tricotée étirable. Avec un fil de cuivre non étirable, la possibilité d'allongement du tricot est d'environ 14% par exemple.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante comporte un circuit de distribution électrique comportant des électrodes de distribution qui transportent le courant des connecteurs vers les électrodes de contact qui sont au contact par exemple d’une couche résistive.
Les électrodes de contact et de distribution sont par exemple en fils de cuivre.
Lorsque le substrat est tissé, la caractéristique extensible peut être obtenu soit par l’agencement de la structure tissée, à savoir par la technique de tissage, soit par le caractère intrinsèque étirable des fils utilisés pour le tissage.
Notamment, si l'allongement potentiel du fil conducteur est différent de celui des fibres principales du tissu, l'extrémité de chaque conducteur doit rester libre de se déplacer à l'intérieur ou à l'extérieur du tissu.
Si plusieurs électrodes de contact sont reliées ensemble à l’une des électrodes de distribution, la connexion entre l’électrode de distribution et les électrodes de contact peut être réalisée en intégrant l’électrode de distribution dans la trame de tissage et les électrodes de contact dans la chaine de tissage ou inversement. Grâce à un passage alternatif sur les deux côtés de la structure tissée, la connexion entre électrodes est sécurisée.
Afin d'avoir un procédé de fabrication continu de la structure tricotée ou tissée, il est possible de connecter les deux côtés des électrodes de contact aux électrodes de distribution puis de neutraliser électriquement une portion de ces électrodes de contact de l’électrode de distribution par une coupe des fils des électrodes de contact en les estampant dans un zone estampée, ou en intégrant un isolant électrique à l’emplacement où la connexion électrique doit être interrompue dans une zone interrompue.
En variante, il est possible d’avoir un connecteur à la fin de chaque électrode de contact, ou une électrode de distribution externe reliant toutes les électrodes de contact ensemble.
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’une structure chauffante, comportant les étapes de tisser ou tricoter un substrat et de prévoir sur le substrat des zones chauffantes ou radiantes formées par des fils tissés ou tricotés avec le substrat, ou en déposant une couche résistive sur le substrat.
L’invention permet par exemple de fournir une structure chauffante formant une pièce décorée d’un intérieur d’un véhicule automobile, pièce de forme complexe. Ces surfaces complexes peuvent présenter des courbures selon les axes dans les trois dimensions.
Selon une manière désavantageuse de faire, n’utilisant pas l’invention, la surface peut être décorée avec une couche de film plastique, de cuir ou de textile qui rend visible toute aspérité ou faiblesse de l’épaisseur de la surface. Cela entraîne une sensation de dommage dans la conception de la pièce.
Un problème avec cette manière de faire, c’est qu’une interposition d'un matériau de lissage entre la structure chauffante et la surface de décoration entraîne une isolation thermique qui réduit la température de la surface de décoration et réduit ainsi la puissance de chauffage fournie à l'environnement de la cabine.
La puissance électrique requise pour avoir une puissance de chauffage suffisante (par exemple supérieure à 500 W / m²) donnant une sensation positive de confort sous une tension basse (par exemple inférieure à 50 Volts) nécessite une section suffisante de lignes conductrices difficiles à dissimuler derrière une couche décorative.
L’invention permet d’avoir une structure chauffante à la fois avec de très faibles défauts d'épaisseur, et extensible pour s'adapter à la forme complexe tout en restant sensiblement imperceptible.
Il est entendu que l’ensemble des caractéristiques et configurations précédemment ne sont en rien limitatives. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
La figure 1 est une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’un panneau radiant selon un exemple de réalisation de l’invention;
La figure 2 est une représentation schématique de composants incluant le panneau radiant de l’invention,
La figure 3 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention,
La figure 4 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention,
La figure 5 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention,
La figure 6 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention
La figure 7 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention
La figure 8 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention
La figure 9 est une représentation schématique d’une autre structure chauffante de l’invention.
La figure 1 représente panneau radiant 1, formant une structure chauffante au sens de l’invention, agencé pour être installé à l’intérieur d’un habitacle 3 d’un véhicule.
Le panneau radiant 1 comprend une couche résistive 4 agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche 4 est traversée par un courant électrique.
La couche résistive 4 est par exemple une peinture acrylique chargée de particules conductrices ou semi conductrices. La charge conductrice est par exemple sous la forme de paillettes de carbone et de graphite.
Ce panneau 1 comprend en outre un réseau d’électrodes 5 comportant une pluralité d’électrodes de contact 6 agencées pour être en contact électrique avec la couche résistive 4 pour faire parcourir du courant électrique dans cette couche résistive 4.
Ces électrodes de contact 6 sont agencées avec une inter-distance D1, D2 … Di entre électrodes successives, inter-distance qui est variable.
Ces électrodes de contact 6 sont rectilignes et parallèles entre elles dans l’exemple décrit.
Le réseau d’électrodes 5 comprend des électrodes de distribution 8 agencées pour conduire du courant électrique, l’une de ces électrodes 8 étant reliée d’une source électrique 9 par exemple de polarité électrique positive, vers les électrodes de contact 6. L’autre électrode de distribution 8 est reliée à l’autre polarité, étant par exemple reliée à une masse.
Le courant électrique passe ainsi dans une électrode de distribution 8, qui le distribue dans les électrodes de contact 6. Le courant circule ensuite dans la couche résistive 4 avant d’être collecté par les électrodes de contact 6 reliées à l’autre électrode de distribution 8.
Plusieurs électrodes de contact 6 se raccorde à une même électrode de distribution 8.
Les électrodes de distribution 8 sont rectilignes sur une partie de sa longueur, voire toute leur longueur, et les électrodes de contact 6 qui sont associées à ces électrodes de distribution 8 se raccordant perpendiculairement à cette électrode de distribution 8 associée.
Ici le réseau d’électrodes 5 comporte deux électrodes de distribution 8 qui sont parallèles entre elles, et leurs électrodes de contact 6 associées sont disposées entre ces deux électrodes de distribution 8 et sont alternées avec une inter-distance D1, D2.. Di qui décroit en lien avec la décroissance de la tension U1, U2… Ui présente entre les paires d’électrodes 6 de manière à maintenir sensiblement uniforme la puissance électrique entre les paires d’électrodes de contact.
Les électrodes de contact 6 disposées entre les deux électrodes de distribution 8, ces électrodes de contact faisant partie d’un même groupe 14 d’électrodes de contact, présente une pluralité de valeurs d’inter-distance D1, D2 … Di. Dans l’exemple décrit, nous avons D1>D2>D3> D4, et U1>U2>U3> U4 pour les tensions entre les électrodes 6.
La couche résistive 4 est une couche déposée sur un substrat 16, notamment par sérigraphie, cette couche résistive 4 s’étendant notamment entre les deux électrodes de distribution 8 associées au groupe d’électrodes de contact.
Les électrodes 6 et 8 sont réalisées en matériau conducteur, notamment métallique tel que de l’encre chargée de particules conductrices, notamment de particules d’argent ou de cuivre.
Dans l’exemple décrit, la couche résistive 4 associée au groupe d’électrodes de contact est une couche continue sensiblement rectangulaire. D’autres formes sont bien entendu envisageables.
Les électrodes de contact 6 d’un même groupe 14 présentent la même longueur. En variante, les électrodes 6 peuvent être de longueur différentes.
Dans un exemple non illustré, plusieurs paires d’électrodes de distribution 8 peuvent être prévues, et il y a alors plusieurs groupe 14 d’électrodes de contact 6.
Un composant d’habitable 19 de véhicule automobile, notamment un composant pour être intégré à une portière du véhicule, est prévu avec un panneau radiant 1. Plusieurs composants peuvent être revus dans l’habitacle.
Le composant 19 peut comportant une couche de décoration appliquée sur le panneau radiant. La couche de décoration peut par exemple être imperméable à de l’air, étant par exemple du cuir.
Les électrodes de distribution 8 peuvent, si on le souhaite, avoir des formes plus complexes, avec par exemple un ou plusieurs coudes arrondis reliant des portions rectilignes.
Dans l’exemple décrit, toutes les valeurs Ui d’inter-distance d’un groupe 15 sont différentes. En variante, il est possible que certaines valeurs inter-distance d’un même groupe sont identiques, et non toutes différentes.
Le substrat peut être une feuille ou une toile par exemple.
Les électrodes de contact 6 et leurs électrodes de distribution 8 associées sont agencées à la manière de peignes imbriqués.
Dans une variante, la structure chauffante est utilisée dans un composant d’habitacle, étant un accoudoir pour passager, cette structure pouvant réchauffer le bras d’un passager par contact thermique.
Dans l’exemple décrit, le substrat 16 est extensible. Notamment les éléments de la structure chauffante forment un ensemble extensible, à savoir le substrat 16, la couche résistive 4 et les électrodes de contact 6 sont extensibles et flexibles.
Les électrodes de contact 6 sont formées par des fils enchevêtrés, notamment tissés ou tricotés, sur un substrat 16 respectivement tissé ou tricoté.
Les fils conducteurs formant les électrodes de contact 6 sont au contact de la couche résistive 4.
Dans un autre exemple de l’invention, le substrat est un non tissé. Ce non-tissé peut comporter un mélange de fibres en polypropylène et/ou de fibres en polyester. D’autres fibres peuvent être utilisées, par exemple des fibres naturelles.
En variante, le substrat 16 est un tissu, notamment avec des files extensibles, ou une structure tricotée.
Selon l’un des aspects de l’invention, le substrat peut être une feuille de plastique souple ou une mousse telle que TPU (thermoplastique polyuréthane.
On a représenté sur la figure 3 une structure chauffante 30 destinée notamment à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, cette structure étant un panneau radiant, la structure chauffante comprenant un ensemble de fils enchevêtrés dont certains fils 31 forment des électrodes de distribution 32, encore appelées Busbar an anglais, et d’autre fils enchevêtrés 33 froment des électrodes de contact 34.
Le substrat 35 sur lequel sont formées les électrodes 32 et 34 est ici une structure tricotée 35 qui incorpore des fils utilisés comme électrodes de contact et la couche résistive 36 est placée à la surface. L'encre résistive est assemblée par exemple sur le textile par laminage, sérigraphie ou estampage à chaud et transfert.
Le substrat 35 comporte l’un au moins des fils suivants : des fils non étirables pour le substrat, des fils conducteurs non étirables pour des électrodes, des fils de cuivre simple brin ou multibrins, un fil conducteur en cuivre et des fils non conducteurs pour des raisons de résistance mécanique ou de facilité de fabrication.
La structure chauffante 30 comporte un circuit de distribution électrique 39 comportant des électrodes de distribution 32 qui transportent le courant des connecteurs vers les électrodes de contact 34 qui sont au contact par exemple d’une couche résistive.
Les électrodes de contact 34 et de distribution 32 sont par exemple en fils de cuivre.
Lorsque le substrat 35 est tricoté, la caractéristique extensible peut être obtenu soit par l’agencement de la structure tricotée, à savoir par la technique de tricotage, soit par le caractère intrinsèque étirable des fils utilisés pour le tricotage.
Notamment, si l'allongement potentiel du fil conducteur est différent de celui des fibres principales du tricot, l'extrémité de chaque conducteur doit rester libre de se déplacer à l'intérieur ou à l'extérieur du tricot.
On considère A le nombre d'électrodes de contact 34 se raccordant à l’une des électrodes de distribution 32 et B est le nombre de fils utilisés pour chaque électrode de contact, les électrodes de distribution ont ainsi AxB fils tricotés. Les fils tricotés des électrodes de distribution sont tricotés pour également former des éléments de connexion.
Afin d'avoir un procédé de fabrication continu de la structure tricotée ou tissée, il est possible de connecter les deux côtés des électrodes de contact 34 aux électrodes de distribution 32 puis de neutraliser électriquement une portion de ces électrodes de contact de l’électrode de distribution par une coupe des fils des électrodes de contact en les estampant, comme représenté par les zones 41 sur la figure 4, ou en intégrant un isolant électrique dans une zone 42 illustré sur la figure 5, à l’emplacement où la connexion électrique doit être interrompue. Les figures 4 et 5 illustrent des substrats tissés 45.
Il est possible d’avoir un connecteur à la fin de chaque électrode de contact 36, ou une électrode de distribution externe reliant toutes les électrodes de contact ensemble.
Les fils utilisés pour les électrodes de distribution sont de diamètre plus important que les fils utilisés pur former les électrodes de contact, ou fils de chauffage.
Dans le cas d’utilisation de fils de chauffage, il n’est pas obligatoire d’avoir une couche résistive, par exemple une couche d’encre résistive.
Si plusieurs électrodes de contact 34 sont reliées ensemble à l’une des électrodes de distribution 32, comme illustré sur la figure 3, la connexion entre l’électrode de distribution 32 et les électrodes de contact 34 peut être réalisée en intégrant l’électrode de distribution dans la trame de tissage et les électrodes de contact dans la chaine de tissage ou inversement. Grâce à un passage alternatif sur les deux côtés de la structure tissée, la connexion entre électrodes est sécurisée.
On a représenté sur la figure 6 un exemple de réalisation de l’invention dans lequel la structure chauffante 1 comporte un capteur de température 200 solidaire du substrat 16 et agencé pour participer à une mesure de température d’au moins une zone 201 de la structure chauffante 1.
Le capteur de température 200 présente une résistance électrique qui varie en fonction la température. Ainsi le capteur de température 200 est agencé pour permettre d’accéder à une mesure de température de ladite zone de la structure chauffante 1 par la mesure de la résistance électrique du capteur de température 200, laquelle résistance est fonction de la température dans ladite zone 201 de la structure chauffante.
Le capteur de température 200 comporte une couche de mesure 202 s’étendant dans la zone 201 où la température doit être mesurée, et cette couche de mesure 202 présente une résistance électrique variable en fonction de la température de la zone.
Selon l’un des aspects de l’invention, cette couche de mesure 202 est réalisée dans un matériau à effet CTN (à Coefficient de température négatif) ou un matériau à effet CTP (à Coefficient de température positif).
Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau CTN présente la caractéristique que sa résistance électrique baisse quand la température augmente. Le matériau peut comporter par exemple un silicone semi-conducteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, le matériau CTP présente la caractéristique que sa résistance électrique augmente quand la température augmente. Notamment l’augmentation de la résistance peut présenter un saut lorsqu’une température seuil est atteinte. Le matériau CTP peut par exemple comporter une peinture à base de carbone.
La couche de mesure 202 couvre au moins 10%, notamment au moins 20%, ou encre 30% ou 40% de la superficie de la structure chauffante, notamment de la superficie du substrat 16.
La couche de mesure 202 s’étend sur une zone 201 de la structure chauffante qui est susceptible de chauffer, notamment la couche de mesure est agencée en interaction thermique avec la couche résistive de sorte à mesurer la température d’au moins certaines zones de cette couche résistive 4.
La couche de mesure 202, qui est une couche surfacique, s’étend majoritairement en regard de la couche résistive, notamment sur au moins 90% de la superficie de la couche de mesure.
La couche de mesure 202 présente une épaisseur comprise entre 40 et 200 microns.
La couche de mesure 202 présente une forme choisie pour mesurer la température de la couche résistive dans des zones susceptibles de chauffer le plus en fonctionnement de cette couche résistive.
La couche de mesure 202 présente une forme en serpentin.
L’invention permet un procédé de contrôle de la température d’une couche résistive, dans le cas d’une utilisation d’un matériau CTP pour former le capteur de température 200 en interaction thermique avec la couche résistive, le procédé comportant l’étape de détecter le dépassement d’un seuil de température (Tc) localement ou globalement sur la couche résistive 4, et à partir de ce seuil, activer, le cas échéant, une régulation en température, cette régulation pouvant être choisie parmi un arrêt de l’alimentation, une régulation en PWM, une réduction de la tension d’alimentation notamment.
L’invention concerne encore un procédé de contrôle de la température d’une couche résistive, dans le cas d’une utilisation d’un matériau CTN pour former le capteur de température en interaction thermique avec la couche résistive, le procédé comportant les étapes de mesurer la température globale du panneau et de contrôler l’alimentation du panneau notamment en temps réel en fonction de la température moyenne observée.
Comme on peut le voir sur la figure 7, le capteur de température 200 comporte une couche de mesure 202 isolée électriquement de la couche résistive 4 portée par le substrat 16, par une couche isolante ou une feuille isolante 210. Dans l’ordre, on trouve donc le substrat 16 comme décrit plus haut, par exemple en non tissé, la couche résistive 4, la couche isolante 210 et la couche de mesure 202. Ici, la couche résistive 4 et le capteur de température 202 sont présents sur une même face du substrat 16.
Selon l’un des aspects de l’invention, la structure chauffante comporte un substrat 16, notamment textile, thermoplastique, non-tissé, sur lequel est présente la couche de mesure réalisée notamment par impression, sérigraphie ou lamination d’un matériau, notamment CTP ou CTN.
En variante, la couche de mesure 202 comporte un film de matériau, notamment un matériau laminé.
En variante encore, la structure chauffante comporte un substrat textile 16 notamment tissé ou tricoté, sur lequel sont tricotés/brodés/cousus des fils ayant des propriétés CTN ou CTP.
Selon l’un des aspects de l’invention, comme illustré sur la figure 8, la couche résistive est présente sur une face du substrat 16, et le capteur de température 200 est présent sur une face opposée du substrat 16. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire d’avoir une couche isolante puisque le substrat, par exemple en non tissé, est ici une couche isolante agencée pour isoler la couche résistive 4 du capteur de température 202.
Comme illustré sur la figure 9, en variante, le capteur de température comporte un thermocouple 230, ou notamment sonde de température formée par un composant rapporté, ce capteur étant agencé pour être placé sur le substrat 16 sur une face opposée à la couche résistive 4.
Claims (9)
- Structure chauffante (1) destinée à être installée à l’intérieur d’un habitacle d’un véhicule, la structure chauffante (1) comprenant au moins une couche résistive agencée pour produire un dégagement thermique lorsque cette couche est traversée par un courant électrique, la couche résistive étant portée sur un substrat (16), cette structure chauffante comportant un capteur de température (200) solidaire du substrat (16) et agencé pour participer à une mesure de température d’au moins une zone (201) de la structure chauffante.
- Structure chauffante selon la revendication précédente, dans laquelle le capteur de température (200) présente une résistance électrique qui varie en fonction la température.
- Structure chauffante selon la revendication précédente, dans laquelle le capteur de température comporte une couche de mesure (202) s’étendant dans la zone où la température doit être mesurée, et cette couche de mesure présente une résistance électrique variable en fonction de la température de la zone.
- Structure chauffante selon la revendication précédente, dans laquelle cette couche de mesure est réalisée dans un matériau à effet CTN (à Coefficient de température négatif) ou un matériau à effet CTP (à Coefficient de température positif).
- Structure chauffante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le capteur de température (200) couvre au moins 10% de la superficie de la structure chauffante, notamment de la superficie du substrat.
- Structure chauffante selon l’une des revendications 3 à 5, dans laquelle la couche de mesure (202) présente une forme avec au moins un coude de changement de direction, notamment plusieurs coudes.
- Structure chauffante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la couche de mesure (202) présente une forme en serpentin.
- Structure chauffante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle le capteur de température (200) est isolé électriquement de la couche résistive, notamment par une couche isolante ou une feuille isolante.
- Structure chauffante selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la couche résistive est présente sur une face du substrat, et le capteur de température (200) est présent sur une face opposée du substrat.
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