[1]Le domaine de la présente invention est celui des dispositifs électriques de chauffage et de circulation d’un liquide caloporteur, notamment pour une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d’un habitacle d’un véhicule automobile. Plus particulièrement, l’invention porte sur les dispositifs de chauffage électrique utilisés pour de telles installations dans des véhicules automobiles, électriques ou hybrides, équipés d’un réseau d’alimentation électrique à haute tension.

[2]Le chauffage de l’air destiné au traitement thermique de l’habitacle d’un véhicule automobile à moteur thermique est assuré par échange de chaleur entre un flux d’air et un liquide caloporteur, par le biais d’un radiateur. Dans le cas des véhicules hybrides ou électriques, ce sont généralement des dispositifs de chauffage électrique qui forment une source de calories et dans lesquels un courant électrique généralement à haute tension circule pour faire monter en température un élément électrique chauffant embarqué dans ce dispositif de chauffage. Le liquide caloporteur à chauffer traverse ainsi le dispositif de chauffage électrique et est mis au contact de l’élément électrique chauffant, il s’effectue alors un échange d’énergie calorifique entre l’élément électrique chauffant et le liquide caloporteur. Ce liquide caloporteur passe ensuite dans le radiateur disposé au sein de l’installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation afin de chauffer le flux d’air à destination de l’habitacle.

[3] L'élément électrique chauffant consiste habituellement en des moyens électriques de chauffe, par exemple une ou plusieurs résistances chauffantes. Afin d’alimenter et de contrôler un tel élément électrique chauffant, le dispositif électrique de chauffage comporte généralement un circuit imprimé électronique de contrôle. Cependant, dans certaines circonstances, la température de l’élément électrique chauffant peut atteindre des valeurs trop élevées, or une surchauffe de l’élément électrique chauffant risque de brûler le dispositif de chauffage. Ce genre de situation se produit par exemple lorsque le fluide caloporteur ne circule plus dans la chambre de chauffe du dispositif de chauffage au sein de laquelle est disposé l’élément électrique chauffant ou lorsqu’il n’y a plus assez de fluide caloporteur, à cause d’une fuite par exemple. Dans ce type de situation, la chaleur produite par l’élément électrique chauffant n’est pas évacuée convenablement. Ceci peut engendrer une augmentation trop importante de la température et par conséquent potentiellement générer un départ de feu au sein du dispositif de chauffage.

[4]Afin d’éviter une détérioration par brûlure du dispositif de chauffage suite à un excès de chaleur, ledit dispositif peut comporter un ou plusieurs fusibles thermiques permettant d’interrompre l’alimentation électrique dans le moyen électrique chauffant afin de baisser sa température lorsque celle-ci est trop élevée. Le chauffage du liquide caloporteur est également interrompu.

[5] Généralement, le fusible thermique est intégré au dispositif de chauffage grâce à des éléments de maintien qui permettent de positionner ledit fusible thermique à proximité de la chambre de chauffe pour contrôler l’évolution de la température de l’élément électrique chauffant disposé à l’intérieur de cette chambre de chauffe. L’ajustement de ces éléments de maintien peut s’avérer chronophage et fastidieux, il peut par ailleurs ajouter une complexité non négligeable lors de la phase de dimensionnement des pièces.

[6]Le but de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un dispositif électrique chauffant amélioré et permettant une installation plus rapide et aisée du fusible thermique sur le circuit imprimé disposé en son sein.

[7]La présente invention concerne donc un dispositif de chauffage électrique d’un liquide caloporteur pour véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage électrique comportant un boîtier délimitant :

• au moins une chambre de chauffe à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler le liquide caloporteur et dans laquelle s’étend au moins un élément électrique chauffant,

• un logement au sein duquel est disposé un circuit imprimé électronique de gestion, ledit logement étant disposé à l’extérieur de la chambre de chauffe, le logement comportant un fond étant formé au moins partiellement par la paroi externe de la chambre de chauffe, le dispositif de chauffage électrique étant caractérisé en ce que le circuit imprimé comporte, fixé à sa face en regard du fond du logement, un fusible thermique et en ce que le fond du logement comporte en regard du fusible thermique une zone délimitée comportant de la pâte thermique de telle sorte que le fusible thermique est plongé au moins partiellement dans la pâte thermique, la zone délimitée étant en contact thermique avec la paroi externe de la chambre de chauffe. [8]Une fixation directe du fusible thermique sur la face du circuit imprimé électronique en regard du fond du logement permet de placer le fusible thermique au plus près de la paroi externe la chambre de chauffe sans avoir recours à un élément de maintien, ce qui améliore la compacité du dispositif de chauffage tout en allégeant la phase de dimensionnement des composants qu’il abrite. Concernant la pâte thermique, en plus d’assurer un bon contact thermique entre le fusible thermique et le fond du logement formé au moins en partie par la paroi externe de la chambre de chauffe, la viscosité de la pâte thermique peut permettre de compenser les éventuels défauts de dimensionnement lors de l’assemblage du dispositif de chauffage. L’adhérence de la pâte thermique peut par ailleurs participer au maintien du fusible thermique à l’intérieur du dispositif de chauffage.

[9]Selon un aspect de l’invention, la zone délimitée se présente sous la forme d’une bassine au fond de laquelle est disposée la pâte thermique venant en contact avec le fusible thermique.

[10]Selon un autre aspect de l’invention, la bassine présente des bords configurés pour couvrir au moins partiellement le fusible thermique

[1 l]Selon un autre aspect de l’invention, les bords de la bassine sont à une distance du circuit imprimé qui est supérieure à la distance de formation d’arcs électriques.

[12]Selon un autre aspect de l’invention, le fond de la bassine présente une forme complémentaire à la forme du sommet du fusible thermique.

[13]Selon un autre aspect de l’invention, le fusible thermique est soudé sur le circuit imprimé.

[14]Selon un autre aspect de l’invention, la zone délimitée se situe au-dessus de la partie centrale de la chambre de chauffe.

[15]Selon un autre aspect de l’invention, le fusible thermique se situe dans la partie haute tension du circuit imprimé.

[16]Selon un autre aspect de l’invention, le fusible thermique se situe dans la partie basse tension du circuit imprimé.

[17]La présente invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage électrique d’un liquide caloporteur pour véhicule automobile, ledit dispositif de chauffage électrique comportant un boîtier délimitant : • au moins une chambre de chauffe à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler le liquide caloporteur et dans laquelle est destiné à s’étendre au moins un élément électrique chauffant,

• un logement au sein duquel est destiné à être disposé un circuit imprimé électronique de gestion, ledit logement étant disposé à l’extérieur de la chambre de chauffe, le fond du logement étant formé au moins partiellement par la paroi externe de la chambre de chauffe, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

• positionnement et fixation du fusible thermique sur le circuit imprimé, notamment par soudage,

• dépôt de la pâte thermique dans la zone délimitée sur le fond du logement réservée à cet effet,

• positionnement du circuit imprimé dans le logement de sorte que le fusible thermique plonge dans la pâte thermique déposée dans la zone délimitée sur le fond du logement.

[18]D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :

[19] [Fig 1] La figure 1 est une représentation schématique en perspective et en coupe du dispositif de chauffage électrique.

[20] [Fig 2] La figure 2 est une vue de détail du fusible thermique plongé dans la pâte thermique disposée dans la zone délimitée sur le fond du logement du dispositif de chauffage de la figure 1.

[21][Fig 3] La figure 3 est un organigramme d’un procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage électrique.

[22]Sur les différentes figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.

[23]Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d'autres réalisations. [24]Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère.

[25]Le dispositif de chauffage électrique 1 comporte un boîtier délimitant au moins une chambre de chauffe 3 avec une cavité à l’intérieur de laquelle est destiné à circuler le liquide caloporteur. Selon l’exemple illustré aux figures 1 à 3, le boîtier est de forme générale parallélépipédique tandis que la chambre de chauffe 3 a un profil cylindrique. La cavité à l’intérieur de laquelle circule le liquide caloporteur est également cylindrique. Il est cependant tout à fait possible d’imaginer d’autres formes pour la chambre de chauffe 3, par exemple parallélépipédique, sans sortir du cadre de la présente invention. La chambre de chauffe 3 est par exemple réalisé en aluminium ou tout autre matériau robuste avec une conductivité thermique relativement élevée.

[26]À l’intérieur de la cavité de cette chambre de chauffe 3 s’étend au moins un élément électrique chauffant 31 destiné à chauffer le liquide caloporteur. Cet élément électrique chauffant 31 peut par exemple comporter une ou plusieurs résistances électriques ayant un profil hélicoïdal, comme illustré par exemple sur la figure 2.

[27]Le dispositif de chauffage électrique 1 comporte également un logement 5 (visible par exemple sur la figure 2) au sein duquel est disposé un circuit imprimé 51 électronique de gestion. Ce logement 5 est disposé à l’extérieur de la chambre de chauffe 3. Le logement 5 comporte un fond 52 qui est au moins partiellement formé par la paroi externe de la chambre de chauffe 3, comme illustré notamment sur la figure 2. Cette disposition particulière du fond 52 du logement 5 au sein du dispositif de chauffage électrique 1 permet de rendre ce dernier particulièrement compact.

[28]Le circuit imprimé 51 électronique est notamment un circuit d’alimentation et de contrôle de l’élément électrique chauffant 31. Le dispositif de chauffage électrique 1 comporte ainsi au moins une connectique électrique permettant l’alimentation électrique du circuit imprimé 51, généralement en courant basse tension (par exemple de 12 à 48 V), et également de l’élément électrique chauffant 31, généralement en courant haute tension (par exemple pouvant aller au-delà de 500 V pour un véhicule électrique).

[29]Concernant le circuit imprimé 51, celui-ci comporte, fixé à sa face en regard du fond 52 du logement 5, un fusible thermique 53, comme illustré sur la figure 2. Le fusible thermique 53 peut se situer dans la partie haute tension du circuit imprimé 51 ou dans la partie basse tension du circuit imprimé 51, ceci dépend de l’architecture générale du dispositif de chauffage 1 et de celle du circuit imprimé 51. Cela peut également dépendre de l’emplacement de la chambre de chauffe 3 par rapport aux partie haute tension et basse tension du circuit imprimé 51. Le fusible thermique 53 est par exemple en série d’une part avec une alimentation électrique de l’élément chauffant 31 et d’autre part avec l’élément chauffant 31 lui-même.

[30]D’une manière générale, le fusible thermique 53 est placé à proximité de la chambre de chauffe 3, à l’endroit où la température est susceptible d’être la plus élevée qui peut notamment correspondre à la partie centrale de la chambre de chauffe, afin d’être sollicité le plus tôt possible en cas de dépassement d’une valeur seuil de la température pour prévenir une détérioration du dispositif de chauffage 1. Le fusible thermique 53 est configuré pour couper l’alimentation électrique dès que les températures au sein de la chambre de chauffe 3 dépassent un seuil prédéterminé.

[31]Le fusible thermique 53 est par exemple soudé sur le circuit imprimé 51. Souder le fusible thermique 53 directement sur le circuit imprimé 51 permet de s’affranchir de l’utilisation d’un élément de maintien supplémentaire, ce qui permet par ailleurs de gagner en compacité. Le soudage est une méthode de fixation fiable et économique.

[32]Le fond 52 du logement 5 comporte en regard du fusible thermique 53 une zone délimitée 30 comportant de la pâte thermique 55 de telle sorte que le fusible thermique 53 est plongé au moins partiellement dans la pâte thermique 55. On entend ici par « délimitée » le fait que la zone 30 comportant de la pâte thermique 55 ne s’étend que sur une portion définie sur le fond 52 du logement 5. La zone délimitée 30 se situe notamment au-dessus de la partie centrale de la chambre de chauffe 3. Là encore, ceci dépend de l’architecture générale du dispositif de chauffage 1 et de l’emplacement de la chambre de chauffe 3, ainsi que de l’agencement du circuit imprimé 51 et de la position du fusible thermique 53 sur ce circuit imprimé 51. [33]La zone délimité 30 est en contact thermique avec la paroi externe de la chambre de chauffe 3, c’est à dire que le transfert de chaleur depuis la chambre de chauffe 3 à travers sa paroi externe vers la zone délimitée 30 contenant la pâte thermique 55 dans laquelle est partiellement plongé le fusible thermique 53 est particulièrement efficace. Un transfert thermique efficace entre la chambre de chauffe 3, la zone délimité 30 et le fusible thermique 53 permet de repérer très tôt un éventuel dépassement de la valeur seuil de la température au sein de la chambre de chauffe 3.

[34] L’efficacité de ce transfert thermique dépend grandement de la pâte thermique 55 utilisée. La pâte thermique est choisie en fonction de plusieurs critères, le critère principal étant la conductivité thermique. Dans l’application envisagée ici, la pâte thermique a par exemple une conductivité thermique minimale qui est de 2 W/(m.K) (Watt par mètre-Kelvin). D’autres paramètres tels que sa viscosité, son adhérence aux surfaces, sa tenue dans le temps ou encore sa consistance dans des plages de températures données peuvent être pris en compte. Pour l’application envisagée ici, l’on peut par exemple sélectionner une pâte thermique à base de silicone qui est peu visqueuse et électriquement isolante.

[35]Afin de maximiser la cohésion entre la pâte thermique 55 et la zone délimitée 30, cette dernière peut se présenter sous la forme d’une bassine au fond de laquelle est disposée la pâte thermique 55 venant en contact avec le fusible thermique 53, ce mode de réalisation particulier est plus particulièrement illustré sur les figures 2 et 3. La bassine peut présenter une forme en quadrilatère, comme dans le cas des figures 2 et 3 par exemple, mais elle peut également être de forme ronde ou ovale. La forme de la bassine peut notamment dépendre de celle du sommet du fusible thermique 53. Plus précisément, le fond de la bassine présente une forme complémentaire à la forme du sommet du fusible thermique 53 afin de maximiser la surface d’échange thermique entre ces deux éléments.

[36]Ainsi, selon un premier mode de réalisation, le fond de la bassine est par exemple plat et le sommet du fusible thermique 53 l’est aussi. Un fond plat de la bassine permet une distribution homogène de la pâte thermique 55 à l’intérieur de celle-ci. Un fond plat permet également de limiter la quantité de pâte thermique 55 nécessaire pour assurer une coopération adéquate entre le fusible thermique 53 et la bassine qui forme la zone délimitée 30. [37]Selon un autre mode de réalisation de la bassine et du fusible thermique 53, ce dernier présente par exemple un sommet bombé, par exemple convexe, tandis que la bassine présente alors un fond avec une cavité, par exemple concave.

[38]Par ailleurs, la bassine peut présenter des bords 32 configurés pour couvrir au moins partiellement le fusible thermique 53. Les bords 32 permettent également d’éviter un débordement de la pâte thermique 55 en dehors de la zone délimitée 30 lorsque le fusible thermique 53 est plongée dedans.

[39]En outre, un sommet des bords 32 de la bassine se situent notamment à une distance du circuit imprimé 51 supérieure à la distance de formation d’arcs électriques. Cette distance de sécurité est intimement liée à la tension qui parcourt le circuit imprimé 51, elle est généralement de l’ordre du millimètre.

[40]Dans tous les cas, et indépendamment de la forme choisie pour la bassine dans ce mode de réalisation, au moins une partie de la bassine qui forme la zone délimitée 30 est en contact thermique avec la paroi externe de la chambre de chauffe 3 qui forme au moins une partie du fond 52 du logement 5, ceci est notamment illustré sur la figure 3.

[41]Selon un mode de réalisation spécifique, la bassine peut venir de matière avec la chambre de chauffe 3 et, le cas échéant, avec le logement 5. Dans ce cas, ces éléments du dispositif de chauffage 1 sont notamment réalisés lors d’un même procédé de fabrication, par exemple par moulage. La bassine et la chambre de chauffe 3 peuvent être réalisées en aluminium ou avec un alliage comprenant de l’aluminium.

[42]Selon un autre mode de réalisation, la bassine peut être une pièce rapportée. Dans ce cas, le matériau utilisé pour la bassine peut éventuellement être différent de celui utilisé pour la chambre de chauffe 3, mais dans tous les cas les matériaux utilisés permettent un bon transfert thermique.

[43]La figure 3 montre un organigramme d’un procédé de fabrication d’un dispositif de chauffage électrique 1 tel que décrit précédemment.

[44]Le procédé comporte les étapes suivantes :

• une première étape 101 de positionnement et de fixation du fusible thermique 53 sur le circuit imprimé 51, notamment par soudage,

• une deuxième étape 102 de dépôt de la pâte thermique 55 dans la zone délimitée 30 sur le fond 52 du logement 5 réservée à cet effet, et · une troisième étape 103 de positionnement du circuit imprimé 51 dans le logement 5 de sorte que le fusible thermique 53 plonge dans la pâte thermique 55 déposée dans la zone délimitée 30 sur le fond 52 du logement 5.

[45]Un tel procédé comporte donc un nombre d’étapes 101, 102 et 103 relativement restreint, ce qui peut se traduire par un gain de temps lors de la fabrication du dispositif de chauffage 1. Ce dernier se démarque par une compacité avantageuse qui peut faciliter son installation au sein du véhicule automobile. L’intégration et le maintien en position du fusible thermique 53 est facilité grâce au soudage de ce composant sur le circuit imprimé 51 avant l’installation du circuit imprimé 51 dans le logement 5 au sein du dispositif de chauffage 1 et grâce à l’exploitation des propriétés diverses de la pâte thermique 55.