FR3132050A1 - Procédé et dispositif de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un procédé de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation (105) d’un véhicule automobile, sur un dispositif (100) mettant en œuvre un tel procédé, ainsi que sur un véhicule automobile comprenant un tel dispositif. Figure pour l’abrégé : 1
Description
La présente invention concerne le domaine des systèmes informatiques et électroniques qui sont embarqués à bord des véhicules automobiles pour améliorer l’ergonomie et le confort des véhicules ainsi que leur autonomie. L’invention porte en particulier sur un procédé de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile. L’invention concerne également un dispositif mettant en œuvre un tel procédé. L’invention s’applique aux véhicules automobiles tels que les véhicules terrestres à moteur, notamment les voitures, les poids-lourds, les véhicules utilitaires, etc.
On sait que la plupart des véhicules automobiles sont équipés d’appareillages de chauffage et/ou de climatisation pour réchauffer ou refroidir l’habitacle des véhicules. On sait aussi que de tels appareillages permettent généralement un mode de fonctionnement manuel, dans lequel c’est le conducteur et/ou un utilisateur du véhicule qui règle manuellement la température et la ventilation selon ses préférences, et un mode de fonctionnement automatique, dans lequel le fonctionnement des moyens de chauffage et/ou de climatisation sont régulés de manière automatique en fonction d’une température de consigne et en tenant compte de la température à l’extérieur du véhicule et de la température dans l’habitacle, températures qui sont généralement mesurées au moyen de capteurs de température agencés dans les véhicules de manière appropriée (e.g. au niveau de la console centrale pour la mesure de la température de l’habitacle et au niveau d’un rétroviseur extérieur pour la mesure de la température extérieure). Cependant, un tel mode de fonctionnement automatique des appareillages de chauffage et/ou de climatisation connus reste donc relativement basique et, en particulier, il ne tient généralement pas compte de critères plus évolués qui peuvent définir de manière plus précise le confort thermique des occupants d’un véhicule automobile. A cause de cela, les appareillages de chauffage et/ou de climatisation connus se retrouvent parfois à chauffer et/ou refroidir les habitacles des véhicules de manière inconfortable et/ou disproportionnée lorsqu’ils fonctionnent selon leur mode de fonctionnement automatique. Par exemple, même si l’habitacle d’un véhicule est chauffé et/ou refroidi en fonction d’une température de consigne à priori confortable, un utilisateur peut tout de même éprouver la sensation d’avoir trop chaud ou trop froid si seulement certaines parties de son corps ne sont pas réchauffées ou refroidies de manière approprié. De même, il est inutile de chauffer et/ou refroidir tout l’habitacle d’un véhicule en fonction d’une température intérieure mesuré par un unique capteur disposé au niveau de la console centrale lorsque l’on considère que la sensation de confort thermique découle plus largement du réchauffage et/ou du refroidissement approprié de seulement certaines parties du corps des occupants du véhicule. En ce sens, lorsqu’ils fonctionnent selon leur mode de fonctionnement automatique, les appareillages de chauffage et/ou de climatisation connus sont donc susceptibles de générer aussi bien une sensation d’inconfort pour les occupants des véhicules qu’un gaspillage d’énergie qui entraîne immanquablement une diminution de l’autonomie des véhicules et un amenuisement des ressources énergétiques.
L’invention vise à pallier ces inconvénients. L’invention a en effet pour but de fournir un procédé et un dispositif qui contribuent pour permettre de minimiser l’inconfort et le gaspillage d’énergie potentiellement induits par un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile fonctionnant selon un mode de fonctionnement automatique. Par ce biais, l’invention vise aussi bien à améliorer l’ergonomie, le confort et l’autonomie des véhicules automobiles, notamment électriques, qu’à lutter contre le gaspillage des ressources énergétiques.
Ces buts sont atteints, selon un premier objet de l’invention, au moyen d’un procédé de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape consistant à acquérir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule ;
- une étape consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule ;
- une étape consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule ;
- une étape consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule ;
- une étape consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule ; et
- une étape consistant à gérer le fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation en fonction des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique.
Selon une variante, l’étape i) peut être réalisée en interagissant avec un appareillage de détection qui comprend au moins un capteur pour mesurer la température à l’extérieur du véhicule.
Selon une autre variante, l’étape ii) peut être réalisée en déterminant une valeur de la variation du flux thermique entrant dans l’habitacle du véhicule en tenant compte de l’apport calorifique fourni par le rayonnement solaire, une valeur de la variation du flux thermique sortant de l’habitacle et une valeur de la variation du flux thermique généré par l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation.
Selon une autre variante, l’étape iii) peut être réalisée en utilisant le modèle de Gagge.
Selon une autre variante, l’étape iv) peut être réalisée au moyen d’un module d’apprentissage préalablement entraîné par apprentissage supervisé.
Selon une autre variante, l’étape v) peut comprendre une étape consistant à déterminer au moins une valeur courante d’un indice de vote moyen prévisible et au moins une valeur courante d’un pourcentage prévisible d’insatisfaits.
En outre, l’invention a également pour objet un dispositif de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, le dispositif comprenant au moins une unité de traitement d’informations, comprenant au moins un processeur, et un support de stockage de données configurés pour mettre en œuvre un procédé tel que décrit ci-dessus.
De plus, l’invention a aussi pour objet un programme comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé tel que décrit ci-dessus lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur et/ou un processeur.
Par ailleurs, l’invention a aussi pour objet un support utilisable dans un ordinateur, sur lequel un programme tel que décrit ci-dessus est enregistré.
Enfin, l’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif tel que décrit ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
Selon l’invention, un dispositif 100 de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 d’un véhicule automobile est illustré schématiquement sur la . Le dispositif 100 selon l’invention est un dispositif informatique, qui comprend une unité de traitement d’informations 101, comprenant un ou plusieurs processeurs, un support de stockage de données 102, une interface d’entrée et sortie 103 permettant la réception et l’émission de données (et/ou signaux) et un module d’apprentissage 104, qui comprend au moins un réseau de neurones artificiels. De manière avantageuse, le module d’apprentissage 104 est entraîné par apprentissage supervisé pour être en mesure de déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant d’un véhicule automobile (e.g. tête, tronc, bras, jambes, pieds, etc.) à partir de données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule qui l’alimentent.
Selon certains modes de réalisation, le dispositif 100 selon l’invention est hébergé sur un ou plusieurs des calculateurs ou autres unités de commande électroniques d’un véhicule automobile. Selon le mode de réalisation préféré, celui illustré sur la , le dispositif 100 selon l’invention est hébergé sur un calculateur d’un véhicule automobile et il interagit, par le biais de son interface d’entrée et sortie 103, avec un calculateur d’un appareillage de climatisation et/ou de chauffage 105 du véhicule et avec un appareillage de détection 106, qui comprend au moins un capteur 107 pour mesurer la température à l’extérieur du véhicule. Alternativement, le dispositif 100 selon l’invention fait partie intégrante d’un calculateur d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 d’un véhicule automobile et il interagit par le biais de son interface d’entrée et sortie 103 avec un appareillage de détection 106, qui comprend au moins un capteur 107 pour mesurer la température à l’extérieur du véhicule. Selon encore une autre alternative, le dispositif 100 selon l’invention fait partie intégrante d’un calculateur d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 d’un véhicule automobile qui inclut un appareillage de détection 106, qui comprend au moins un capteur 107 pour mesurer la température à l’extérieur du véhicule.
Selon l’invention, tous les éléments décrits ci-dessus contribuent pour permettre au dispositif 100 selon l’invention de mettre en œuvre un procédé de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile, tel que décrit ci-dessous en lien avec la .
Selon une première étape 201 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention acquiert des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention interagit avec l’appareillage de détection 106, qui mesure la température à l’extérieur du véhicule au moyen de son capteur 107.
Ensuite, selon une deuxième étape 202 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention détermine des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule, qui ont été acquises lors de l’étape 201 précédente du procédé selon l’invention. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention applique un modèle de la thermodynamique de l’habitacle du véhicule pour déterminer une valeur de la variation du flux thermique entrant dans l’habitacle du véhicule en tenant compte de l’apport calorifique fourni par le soleil à travers les parois de l’habitacle, une valeur de la variation du flux thermique sortant de l’habitacle et une valeur de la variation du flux thermique généré par l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation. Plus spécifiquement, au cours de cette deuxième étape 202 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention détermine, entre autres, les termes des équations suivantes :
Cpwall out. d(Twall out)/dt = Qconv wall out + Qrad wall out – Qcond out + Qsol
où Cpwall out est la capacité thermique de la paroi externe du véhicule, Twall out est la température de la paroi externe du véhicule, Qconv wall out est la puissance thermique par convection au niveau de la paroi externe, Qrad wall out est la puissance thermique par radiation au niveau de la paroi externe, Qcond wall outest la puissance thermique par conduction au niveau de la paroi externe et Qsol est la puissance d’ensoleillement absorbée par la paroi externe,
Cpwall in. d(Twall in)/dt = Qcon d in– Qcon v wall in– Qrad wall in
où Cpwall inest la capacité thermique de la paroi interne du véhicule, Twall inest la température de la paroi interne du véhicule, Qcon d inest la puissance thermique par conduction au niveau de la paroi interne, Qcon v wall inest la puissance thermique par convection au niveau de la paroi interne et Qrad wall inest la puissance thermique par radiation au niveau de la paroi interne, et
Vcab. ( ucab. ∂(ρcab)/∂t + ρcab. ∂(ucab)/∂t)
où Vcabest le volume d’air dans l’habitacle, ucabest l’énergie interne de l’air dans l’habitacle et ρcabest la densité de l’air dans l’habitacle.
Ensuite, selon une troisième étape 203 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention détermine des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule qui ont été déterminées au cours de l’étape 202 précédente du procédé selon l’invention. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention utilise le modèle de Gagge, qui implique de résoudre les termes de l’équation suivante :
S = M – E + R + C – W
où S est le taux de réchauffement ou de refroidissement du corps, M est le taux net de chaleur produit par métabolisme, E est la chaleur perdue par évaporation, R est la chaleur gagnée ou perdue par radiation, C est la chaleur gagnée ou perdue par convection et W est le travail accompli.
Puis, selon une quatrième étape 204 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention détermine des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule, qui ont été déterminées au cours de l’étape 203 précédente du procédé selon l’invention. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention utilise son module d’apprentissage 104, qui, comme mentionné ci-dessus, a été préalablement entraîné par apprentissage supervisé pour pouvoir, à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule, déterminer les données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule. En d’autres termes, par cette étape, le procédé selon l’invention est en mesure de déterminer la température cutanée de certaines parties du corps d’un occupant du véhicule (e.g. tête, tronc, bras, jambes, pieds, etc.) uniquement à partir des données déterminées lors de l’étape précédente qui concernent la température cutanée moyenne d’un occupant. Par cette étape, le dispositif 100 selon l’invention permet d’éviter l’utilisation d’une multitude de capteurs pour déterminer la température dans l’habitacle à divers endroits où se situent généralement les parties du corps d’un occupant du véhicule. De plus, en se basant au cours de l’étape 203 précédente uniquement sur un modèle mono-segment (Gagge), modèle qui est plus simple que les modèles multisegments qui permettent de déterminer directement la température de parties du corps d’un humain dans un environnement, le dispositif 100 selon l’invention minimise la puissance de calcul qui est nécessaire pour pouvoir déterminer la température cutanée des parties du corps d’un occupant du véhicule. En outre, grâce à cette étape, le dispositif 100 selon va être en mesure de déterminer de manière plus précise le confort thermique de l’occupant du véhicule en étant en mesure de déterminer celui-ci pour plusieurs parties de son corps, ce qui va permettre une gestion plus économique du fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105.
En effet, selon une cinquième étape 205 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention détermine des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule, qui ont été déterminées au cours de l’étape 204 précédente du procédé selon l’invention. Pour ce faire, le dispositif 100 selon l’invention utilise préférentiellement le modèle PMV/PPD (de l’anglais « Predicted Mean Vote » et « Predicted percentage of Disatisfied ») en déterminant donc, en fonction des données qui définissent donc la température cutanée en diverses parties du corps d’un occupant du véhicule, des données caractérisant au moins une valeur courante d’un indice de vote moyen prévisible et au moins une valeur courante d’un pourcentage prévisible d’insatisfaits. En procédant de la sorte, le dispositif 100 selon l’invention est donc en mesure d’estimer le confort thermique en une pluralité de parties du corps d’un occupant du véhicule, ce qui va lui permettre d’être beaucoup plus précis, et donc beaucoup plus économe, lors de la gestion du fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105. En effet, à ce stade du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention peut déjà, par exemple, différencier le confort thermique des bras d’un occupant du véhicule de celui des pieds de l’occupant.
Enfin, selon une sixième étape 206 du procédé selon l’invention, le dispositif 100 selon l’invention gère le fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 en fonction des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique, qui ont été déterminées au cours de l’étape 205 précédente du procédé selon l’invention. En d’autres termes, au cours de cette ultime étape, le dispositif 100 selon l’invention pilote le fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 du véhicule en fonction des estimations du confort thermique des parties du corps de l’occupant qu’il a antérieurement déterminées. Par exemple, lorsqu’il a établi au cours de l’étape précédente que c’est une partie du corps de l’occupant en particulier qui souffre d’inconfort thermique, le dispositif 100 selon l’invention pilote alors le fonctionnement de l’appareillage et/ou de climatisation 105 de sorte qu’il lutte principalement contre la situation inconfortable. C’est en ce sens que, selon les cas, le dispositif 100 selon l’invention est en mesure de gérer le fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation 105 du véhicule de manière plus économe, plus confortable et plus efficace.
Ainsi, grâce au procédé et au dispositif selon l’invention décrits ci-dessus, une solution est fournie pour minimiser l’inconfort et le gaspillage d’énergie potentiellement induits par un appareillage de chauffage et/ou de climatisation d’un véhicule automobile fonctionnant selon un mode de fonctionnement automatique. Par ce biais, l’invention améliore donc bel et bien l’ergonomie, le confort et l’autonomie des véhicules automobiles, notamment électriques, en luttant ainsi de manière indirecte mais concrète contre le gaspillage des ressources énergétiques.
Claims (10)
- Procédé de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation (105) d’un véhicule automobile, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
- une étape (201) consistant à acquérir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule ;
- une étape (202) consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température à l’extérieur du véhicule ;
- une étape (203) consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température dans l’habitacle du véhicule et au moins une valeur courante de l’humidité dans l’habitacle du véhicule ;
- une étape (204) consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée moyenne d’un occupant du véhicule ;
- une étape (205) consistant à déterminer des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique à partir des données caractérisant au moins une valeur courante de la température cutanée d’au moins une partie du corps d’un occupant du véhicule ; et
- une étape (206) consistant à gérer le fonctionnement de l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation (105) en fonction des données caractérisant au moins une valeur courante d’un paramètre de confort thermique.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’étape i) est réalisée en interagissant avec un appareillage de détection (106) qui comprend au moins un capteur (107) pour mesurer la température à l’extérieur du véhicule.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape ii) est réalisée en déterminant une valeur de la variation du flux thermique entrant dans l’habitacle du véhicule en tenant compte de l’apport calorifique fourni par le rayonnement solaire, une valeur de la variation du flux thermique sortant de l’habitacle et une valeur de la variation du flux thermique généré par l’appareillage de chauffage et/ou de climatisation (105).
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape iii) est réalisée en utilisant le modèle de Gagge.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape iv) est réalisée au moyen d’un module d’apprentissage (104) préalablement entraîné par apprentissage supervisé.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape v) comprend une étape consistant à déterminer au moins une valeur courante d’un indice de vote moyen prévisible et au moins une valeur courante d’un pourcentage prévisible d’insatisfaits.
- Dispositif (100) de gestion du fonctionnement d’un appareillage de chauffage et/ou de climatisation (105) d’un véhicule automobile, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins une unité de traitement d’informations (101), comprenant au moins un processeur, et un support de stockage de données (102) configurés pour mettre en œuvre un procédé selon l’une des revendications précédentes.
- Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
- Support utilisable dans un ordinateur, caractérisé en ce qu’un programme selon la revendication 8 y est enregistré.
- Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif selon la revendication 7.
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| ANONYMOUS: "ISO 7730:2005 Ergonomics of the thermal environment -- Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria", 15 November 2005 (2005-11-15), pages 1 - 52, XP009516092, Retrieved from the Internet <URL:https://www.iso.org/standard/39155.html> [retrieved on 2020] * |
| GAGGE: "Chapter 5 Rational Temperature Indices of Thermal Comfort - ScienceDirect", 31 December 1981 (1981-12-31), XP055957281, Retrieved from the Internet <URL:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0166111608710823?via=ihub> [retrieved on 20220902] * |
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