Brevet FR3086215A1 — publié le 20200327

PROCEDE DE DETERMINATION D'UN PARAMETRE DE QUALITE D'AIR POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention a pour objet un procédé de détermination d'un paramètre de qualité d'air, notamment pour un système de qualité d'air de véhicule automobile. Un système de qualité d'air d'un véhicule automobile permet une dépollution de l'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule automobile. Ce système est soit intégré à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile, soit un module spécialement dédié. io Dans un cas comme dans l'autre, le système comprend généralement un purificateur d'air, tel qu'un filtre et/ou un ioniseur, permettant d'assainir le flux d'air qui le parcourt avant de pénétrer dans l'habitacle du véhicule. Le système de qualité d'air s'avère donc important pour la santé des utilisateurs du véhicule automobile. 15 Plus généralement, le niveau de qualité d'air est un paramètre primordial pour la santé de chacun et le système de qualité d'air doit être le plus fiable possible afin de garantir un air le plus sain possible dans le véhicule automobile. Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement à ces 20 inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination d'un paramètre de qualité d'air, notamment pour un système de qualité d'air de véhicule automobile, comprenant une étape de recueil de plusieurs indices de qualité d'air, chaque indice de qualité d'air étant associé à un polluant 25 donné, une étape de regroupement des indices de qualité d'air en fonction d'un d'impact sur la santé humaine et/ou animale de sorte à obtenir un indice associé à chaque impact, dit indice d'impact, et une étape de détermination dudit paramètre de qualité d'air à partir desdits indices 2 d'impact, appelé indice multipolluant. Ainsi, il est possible de déterminer avec une grande précision le niveau de qualité de l'air dans le véhicule ou à proximité du véhicule grâce à la détermination de l'indice multipolluant qui prend en compte spécifiquement s les effets négatifs sur la santé des utilisateurs du véhicule automobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit flux d'air est choisi parmi un flux d'air extérieur au véhicule automobile et un flux d'air intérieur au véhicule automobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'indice multipolluant est un maximum d'une moyenne des indices d'impact. Selon une autre caractéristique de l'invention, la moyenne est une moyenne arithmétique, une moyenne pondérée ou une moyenne quadratique. Selon une autre caractéristique de l'invention, lequel les impacts sur la santé sont choisis parmi un impact sur les poumons, le coeur, l'asthme. Selon une autre caractéristique de l'invention, le polluant est choisi parmi le dioxyde de soufre SO2, le dioxyde d'azote NO2, l'ozone 03, la matière particulaire et le monoxyde de carbone CO. Selon une autre caractéristique de l'invention, un indice d'asthme prend en compte l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre SO2 et l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2, un indice des poumons prend en compte l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé à l'ozone, et un indice de coeur prend en compte l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'indice multipolluant est déterminé par la formule suivante : 3 f max jmax(AQIpmio,AQIpm2,$)2 + AQM, ' où AQ/NO2 est l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2, AQ/s02 est l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre S02, AQ/pmio, est l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de 5 diamètre inférieur à 10 pm, AQ/pfi,j2,5 est l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de diamètre inférieur à 2,5 pm, AQ/03 est l'indice de qualité d'air associé à l'ozone, et AQ/co est l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une io étape de comparaison de la valeur de l'indice multipolluant à une valeur seuil et une étape de protection des utilisateurs du véhicule selon le résultat de l'étape de comparaison. L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comprenant une suite d'instructions mettant en oeuvre les étapes du 15 procédé tel que décrit précédemment lorsqu'elles sont exécutées par un processeur. L'invention a également pour objet un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur comprenant un programme d'ordinateur tel que décrit précédemment. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels \IAQ1k02 + Aeo, jIllaX(AWpfincy4Wpm2,5)2 + Aeo - la figure 1 illustre un chronogramme des étapes d'un procédé selon la présente invention ; 4 - la figure 2 illustre un tableau de base de données pour la mise en oeuvre du procédé de la figure 1 ; - la figure 3 illustre un chronogramme des étapes d'un procédé permettant de déterminer un indice de qualité d'air pour le procédé 5 de la figure 1 ; et - la figure 4 illustre des courbes d'évolution d'un indice de qualité d'air en fonction du temps déterminées à partir du tableau de la figure 2; et - la figure 5 illustre une évolution d'une concentration à t=0 en io fonction de l'indice de qualité d'air obtenue à partir du tableau de la figure 2 et comprenant un point correspondant au paramètre de qualité d'air ainsi obtenu par le procédé des figures 1 et 3. Système de qualité d'air L'invention a pour objet un procédé de détermination d'un paramètre de 15 qualité d'air, notamment pour un système de qualité d'air de véhicule automobile. Le système de qualité d'air permet une dépollution de l'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule automobile. Le système est soit intégré à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou 20 climatisation du véhicule automobile, soit un module spécialement dédié. Le système comprend de préférence un purificateur d'air, tel qu'un filtre et/ou un ioniseur, permettant d'assainir un flux d'air qui le parcourt avant de pénétrer dans l'habitacle du véhicule. Le système de qualité d'air comprend avantageusement un volet disposé 25 en amont du purificateur d'air relativement au flux d'air. Le volet est monté pivotant entre une position d'ouverture dans laquelle le volet laisse passer le flux d'air au travers du purificateur d'air et une 5 position d'obturation dans laquelle le volet interdit au flux de traverser le purificateur d'air. En complément ou en alternative, le système de qualité d'air comprend également un volet de commande de circulation d'un flux d'air issu de 5 l'habitacle, autrement appelé air recyclé. Le volet est pivotant entre une position d'ouverture dans laquelle le volet laisse passer le flux d'air recyclé à nouveau dans l'habitacle au travers du purificateur d'air et une position d'obturation dans laquelle le volet interdit au flux de pénétrer dans l'habitacle. io De préférence, le système de qualité comprend également un capteur de détection et de quantification d'un ou plusieurs types de polluant dans un flux d'air pour un véhicule automobile. Le flux d'air est choisi parmi un flux d'air extérieur au véhicule automobile e un flux d'air intérieur au véhicule automobile. 15 Le polluant peut être sous forme de gaz ou de matière particulaire. Par matière particulaire, on entend toute particule de dimension suffisamment faible pour être transportée par l'air et être inhalées. Par exemple, la matière particulaire comprend un mélange de spores, de pollen, de fumée de cigarettes, de carbone. 20 On désigne par l'appellation « PM10 » les particules dont le diamètre est inférieur à 10 km et par l'appellation « PM2,5 » les particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 pm. Selon la valeur déterminée pour le paramètre de qualité d'air, dépendant, comme il sera expliqué ultérieurement, du résultat de la mesure du capteur 25 de détection et quantification de polluant, on pivote le volet du purificateur d'air et/ou du volet d'air recyclé. Indice de qualité d'air 6 Un indice de qualité d'air est un paramètre de qualité d'air permettant de caractériser de manière simple et globale la qualité de l'air d'une agglomération urbaine. Il est sans unité. On le désigne sous la forme AQI pour « Air Quality Index » en anglais (Indice de qualité d'air) dans la suite 5 de la demande. L'AQI est calculé sur la base de seuils réglementaires définis par une autorité nationale ou internationale. On définit selon la présente invention un indice de qualité d'air AQI associé à un polluant donné. 10 Ainsi, dans la suite de la demande, on désigne par AQ/No, l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2, AQISO2 l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre SO2, AQ/pmio, l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de diamètre inférieur à 10 pm, AQ/pm2,o l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de diamètre inférieur à 2,5 pm, 15 AQ/03 l'indice de qualité d'air associé à l'ozone, et AQ/co l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone. Indice multipolluant Comme illustré sur la figure 1, le procédé de détermination d'un paramètre de qualité d'air est référencé 10. 20 Le procédé 10 comprend une étape 20 de recueil de plusieurs indices de qualité d'air AQI, chaque indice de qualité d'air étant associé à un polluant donné, comme déjà indiqué. Cette étape 20 sera détaillée ultérieurement en référence avec les figures 3 et 4. 25 Le procédé 10 comprend également une étape 30 de regroupement des indices de qualité d'air en fonction d'un d'impact sur la santé humaine et/ou animale de sorte à obtenir un indice associé à chaque impact, dit indice 7 d'impact, noté AQII. Le procédé 10 comprend également une étape 40 de détermination du paramètre de qualité d'air à partir des indices d'impact AQII. Le paramètre ainsi déterminé est appelé indice multipolluant, noté AQIM. s Etape de détermination des AQII Au cours de cette étape, on associe chaque AQI à un ou plusieurs types d'effets négatifs sur la santé des utilisateurs du véhicule automobile. Par exemple, on peut définir un indice d'asthme, noté AQII(asthme), prenant en compte l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre SO2 io et l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2. On peut également définir un indice des poumons, prenant en compte l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé à l'ozone, et noté AQII(poumons). On peut aussi définir un indice de coeur prenant en compte l'indice de 15 qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone, et noté AQII(cceur). L'invention n'est bien entendu pas limitée aux indices AQII(asthme), AQII(poumons) et AQII(coeur) et d'autres types de polluants que ceux cités peuvent être considérés comme ayant un impact sur un ou plusieurs AQI. 20 Etape de détermination de l'AQIM De préférence, l'indice multipolluant AQIM est un maximum d'une moyenne des indices d'impact AQII. La moyenne est avantageusement une moyenne arithmétique, une moyenne pondérée ou une moyenne quadratique. 25 Par exemple, l'AQIM est déterminé par la moyenne quadratique suivante : 8 f max Jmax(AQIPMio,AQIPM2s)2 + AQM, ' Ainsi, le paramètre déterminé par le procédé selon la présente invention permet de tenir compte spécifiquement des polluants les plus néfastes, selon leur(s) impact(s). 5 On note que, selon le type de moyenne utilisée et/ou selon le type de pondération, il est possible de personnaliser l'AQIM selon l'environnement voire même l'utilisateur du véhicule automobile. Etape de détermination des AQI Selon un premier mode de réalisation, chaque AQI utilisé est déterminé io par des agences nationales ou internationales (cf. arrêté du 22 juillet 2004 relatif aux indices de qualité de l'air et le décret ministériel du 21 octobre 2010). Des tableaux, tels que celui de la figure 2, sont mis au point, qui compilent des mesures de concentration de chaque type de polluant cité ci 15 -avant acquises pendant une durée donnée, ainsi que les indices de qualité d'air AQI en découlant. Sur la figure 2, le tableau indique les concentrations en pg/m3 de matière particulaire PM10 et PM2,5 acquises sur 1h et sur 24h respectivement ; ainsi que les AQI associés. 20 Selon un deuxième mode de réalisation, on souhaite affiner la valeur de l'AQI. En effet, on peut considérer que ces AQI ne sont pas représentatifs des mesures en temps réel dont le véhicule a besoin pour protéger efficacement ses utilisateurs, sachant notamment qu'en France, le délai moyen de trajet ..11(1Q1k02 + Aeo, jIllaX(AWpfincy4Wpm2,5)2 + Aeo 9 en voiture est de 25 min. Grâce au procédé selon la présente invention, on peut à tout moment évaluer un AQI représentatif du niveau de pollution. Dans la description qui va suivre du procédé, on cherche à déterminer en 5 l'AQI en temps réel, c'est-à-dire en temps nul, l'AQI étant le paramètre de qualité d'air obtenu par le procédé. Néanmoins, l'invention ne se limite pas à ce temps nul et le procédé permet de déterminer l'AQI à chaque temps souhaité, par exemple 25 min. Comme visible sur la figure 3, l'étape 30 correspond au procédé de io détermination d'un paramètre de qualité d'air selon l'invention, référencé 1. Le procédé 1 comprend une étape de détermination d'une concentration d'au moins un type de polluant à un temps donné t, dite concentration modélisée, par modélisation mathématique d'une évolution en fonction du temps de ladite concentration d'au moins un polluant donné en fonction du 15 temps t. Dans l'exemple qui va être illustré en référence à la figure 5, le polluant surveillé est la matière particulaire PM10. Cette étape est désignée par l'abréviation CONC(t) et référencée 2 sur la figure 3. 20 Comme déjà indiqué, le procédé illustré s'intéresse à un temps nul, c'est- à-dire t=0, afin d'obtenir l'AQI en temps réel. A l'issue de l'étape CONC(t), on connait la concentration à t=0, notée Co. Ensuite, le procédé comprend une étape 3 de détermination d'une évolution de ladite concentration modélisée Co en fonction de l'AQI, et notée 25 AQI(Co). Le procédé 1 comprend également une étape 4 de mesure d'une concentration dans un flux d'air dudit au moins un type de polluant, dite 10 concentration mesurée Cmes, par le capteur de détection et quantification de polluant. Cette étape est désignée par l'abréviation MES sur la figure 3. Le procédé 1 comprend également une étape 5 de détermination de 5 l'AQI à partir de la concentration mesurée Cmes et de l'évolution de l'indice de qualité d'air en fonction de la concentration modélisée AQI(Co). Cette étape est désignée par l'abréviation DET sur la figure 3. Chacune des étapes mentionnées va maintenant être détaillée. Etape 2 10 Au cours de cette étape, l'évolution de l'AQI en fonction du temps est modélisée par une équation mathématique appropriée. Il a été déterminé par la Demanderesse qu'une fonction exponentielle décroissante assure une bonne modélisation de l'évolution de l'AQI. Néanmoins, l'invention ne se limite bien entendu pas à ce type de 15 fonction. L'équation préférentielle est la suivante : C(t) = Co, + (Co - Coo)e-tir , où C(t) est la concentration modélisée, t est le temps, COE, est la valeur de la concentration modélisée à un temps infini, Co est la valeur de la 20 concentration à temps nul et z est une constante de temps. Comme visible sur la figure 4, une courbe C(t) d'évolution de la concentration en PM10 (notée [PM10] en ordonnée, tandis que le temps est noté t en abscisse), est obtenue pour chaque valeur 25, 50, 75 et 100 de l'AQI. 25 La courbe C(t) pour AQI=25 est référencée 31, la courbe C(t) pour AQI-50 est référencée 32, la courbe C(t) pour AQI-75 est référencée 33 et 11 la courbe C(t) pour AQI=100 est référencée 34. Ainsi, la modélisation mathématique permet d'obtenir les valeurs de Cu' Co et r pour chaque courbe 31 à 34. Selon une autre variante, on considère une fonction de type : 5 C(t) = a. tb, où a est la valeur de concentration sur une moyenne sur un temps donné, de préférence de 1h, et b est un paramètre d'identification de la fonction Le calcul de l'AQI temps réel se fait en moyenne glissante sur une temps donné, par exemple de 10sec, ce qui permet également de lisser d'éventuels bruits de mesure des capteurs. Dans ce cas, Co sera équivalent du C(10sec). Ce qui, à partir de seuils de recommandation de l'OMS permet d'obtenir les formules suivantes pour les PM2.5 et PM10 : PM2.5(t) = 35.t-0,14 15 PM10 (t) = 90. t0,164 Pour les autres seuils des tables de l'AQI, il faut changer le facteur a et/ou le facteur b. Les valeurs de Co sont indiquées ci-dessous pour la deuxième option pour les PM10: AQI 0 25 50 75 100 Co 0 D= C= B= A= 65 pg/m3 130 pg/m3 236 pg/m3 473 pg/m3 20 Etape 3 Au cours de cette étape, on obtient l'évolution de Co en fonction de l'AQI, 12 comme illustré sur la figure 5. L'évolution de Co est modélisée par une fonction mathématique, de préférence polynomiale selon l'équation suivante : Co = K3. (AQI)3 + K1.(AQ1)2 + K2. AQ1, 5 où K1 et K2 et K3 sont des constantes. Par exemple, si la norme de l'AQI européenne est prise en compte, alors les formules des concentrations de PM2,5, dioxyde d'azote et PM10 sont les suivantes : [PM2,5] = 0,0038.(AQI)2 + 0,1859.(AQI), 10 [NO2] = 0,0386.(AQI)2 - 0,0234.(AQI), [PMI 0] = 0,0006.(AQ03 - 0,0651.(AQ02 + 2,0738.(AQI). Ainsi, une seule courbe permet de déterminer la valeur de l'indice de qualité d'air AQI selon la mesure obtenue, comme il va être expliqué ci-dessous en relation avec l'étape 5. 15 Etape 4 Au cours de cette étape, comme déjà indiqué, on mesure la concentration Cmes dans un flux d'air, soit à l'extérieur du véhicule, soit à l'intérieur du véhicule. La mesure de concentration dans un flux d'air interne permet de 20 connaître l'AQI interne, tandis que la mesure de concentration dans un flux d'air externe permet de connaître l'AQI externe. Etape 5 Au cours de cette étape, on reporte la valeur de la concentration mesurée Cmes dans la courbe de la figure 5 et on en déduit l'AQI associé, 25 noté AQImes sur la figure 5. 13 Chaque AQImes est ensuite utilisé pour la détermination de l'AQIM comme déjà décrit. Etapes ultérieures Avantageusement, le procédé comprend une étape de comparaison de la 5 valeur de l'indice multipolluant AQIM à une valeur seuil et une étape de protection des utilisateurs du véhicule selon le résultat de l'étape de comparaison. La valeur seuil correspond avantageusement à une valeur de concentration maximale recommandée par une autorité nationale ou io internationale. Au cours de l'étape de protection, on pivote le volet du purificateur d'air et/ou du volet d'air recyclé par exemple, et/ou on déclenche le purificateur d'air et/ou on affiche la valeur déterminée de l'AQI. Par exemple, si l'AQIM est supérieur à la valeur seuil, on ferme le volet 15 d'air recyclé. En variante ou en combinaison, si l' AQIM est supérieur à la valeur seuil, on peut prévoir de déclencher le purificateur d'air. En variante ou en combinaison, on compare l' AQIM du flux d'air interne et l' AQIM du flux d'air externe, l'étape de protection consistant à alimenter 20 l'habitacle exclusivement en air le plus sain, c'est-à-dire dont l' AQIM est le plus faible. Bien entendu, l'invention n'est REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un paramètre de qualité d'air, notamment pour un système de qualité d'air de véhicule automobile, comprenant : s - une étape (20) de recueil de plusieurs indices de qualité d'air, chaque indice de qualité d'air étant associé à un polluant donné, - une étape (30) de regroupement des indices de qualité d'air en fonction d'un d'impact sur la santé humaine et/ou animale de sorte à obtenir un indice associé à chaque impact, dit indice d'impact, et 10 - une étape (40) de détermination dudit paramètre de qualité d'air à partir desdits indices d'impact, appelé indice multipolluant. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit flux d'air est choisi parmi un flux d'air extérieur au véhicule automobile et un flux d'air intérieur au véhicule automobile. 15 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel l'indice multipolluant (AQIM) est un maximum d'une moyenne des indices d'impact (AQII). 4. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la moyenne est une moyenne arithmétique, une moyenne pondérée ou une moyenne 20 quadratique. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les impacts sur la santé sont choisis parmi un impact sur les poumons, le coeur, l'asthme. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le 25 polluant est choisi parmi le dioxyde de soufre SO2, le dioxyde d'azote NO2, l'ozone 03, la matière particulaire et le monoxyde de carbone CO. 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel un indice d'asthme 15 prend en compte l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre SO2 et l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2, un indice des poumons prend en compte l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé à l'ozone, et un indice de coeur prend en compte l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire et l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone. 8. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'indice multipolluant est déterminé par la formule suivante : f max jmax(AQIpmio,AQIpm2,$) + AQM, '2 io où AQ/NO2 est l'indice de qualité d'air associé au dioxyde d'azote NO2, AQ/502 est l'indice de qualité d'air associé au dioxyde de soufre SO2, AQ/pmio, est l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de diamètre inférieur à 10 pm, AQ/pm2,5 est l'indice de qualité d'air associé à la matière particulaire de diamètre inférieur à 2,5 pm, AQ/03 est l'indice de 15 qualité d'air associé à l'ozone, et AQ/co est l'indice de qualité d'air associé au monoxyde de carbone. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant une étape de comparaison de la valeur de l'indice multipolluant à une valeur seuil et une étape de protection des utilisateurs du véhicule selon le résultat 20 de l'étape de comparaison. 10. Programme d'ordinateur comprenant une suite d'instructions mettant en oeuvre les étapes du procédé de pilotage selon l'une des revendications précédentes lorsqu'elles sont exécutées par un processeur. 'IAQIZ02 + AQI,L2 jMaX(AWpfinotilWpm2,5)2 + Aeo 11. Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur comprenant 16 un programme d'ordinateur selon la revendication précédente.