Brevet FR3088259A1 — publié le 20200515

L'invention concerne un système de gestion du confort thermique dans un habitacle de véhicule, notamment automobile. L'invention concerne également un procédé de gestion thermique mis en oeuvre par un tel système de gestion thermique. La présente invention concerne la mise en oeuvre de nouveaux moyens et stratégies de contrôle et gestion du confort thermique à bord de véhicules automobiles. La gestion du confort au sein d'un véhicule fait l'objet de nombreux développements pour répondre aux évolutions de la mobilité et au souci de rationaliser le plus possible la consommation d'énergie liée au confort, en particulier sur les véhicules électriques. Cela impose notamment de prendre en compte une grande variété d'échanges thermiques entre l'environnement et les passagers au sein de l'habitacle, que ce soit en nature de ces échanges (convection, rayonnement, contact) ou zones du corps (tête, cou, torse, bras, mains, etc.). On s'intéresse plus particulièrement ici aux échanges thermiques par contact direct entre divers équipements de l'habitacle et une ou plusieurs zones du corps d'un passager. Les passagers installés au sein d'un habitacle de véhicule automobiles peuvent être en contact avec différents équipements, tels qu'un volant, un siège, un pommeau de levier de vitesses, un repose-bras. Les conditions d'échanges thermiques par contact avec l'un de ces équipements contribuent fortement aux sensations thermiques (chaud, neutre, froid) et au ressenti thermique général (ce ressenti pouvant être agréable ou désagréable). Cela est particulièrement vrai lorsqu'un usager vient d'entrer dans un habitacle exposé au froid ou à la chaleur. Des dispositifs de chauffage ou de refroidissement connus de l'homme du métier (par exemple : un siège chauffant, ventilé ou rafraîchissant, un volant ou un appui chauffants) peuvent moduler les échanges thermiques par contact 2 afin d'amener plus rapidement la personne au confort thermique, ou au contraire afin de la maintenir au confort thermique. Ces dispositifs sont soit commandés par le passager, soit par des capteurs de température qui vont réguler automatiquement une plage ou niveau de température de fonctionnement du 5 dispositif de chauffage ou de refroidissement. Ces capteurs de température sont placés dans le siège ou sur un élément à proximité de la zone où a lieu le contact entre le passager et l'équipement concerné. Cependant, l'information de température à proximité de la zone de contact ne suffit pas à évaluer correctement l'intensité des échanges thermiques 10 entre le passager et l'équipement. En effet, ces échanges thermiques dépendent de nombreux autres facteurs difficiles à mesurer : l'habillement de la personne (nombre, nature et épaisseur des couches de vêtement), les zones et pression d'appui du corps au niveau du contact, la température de peau de la personne résultant de son activité métabolique, et de divers paramètres physiologiques 15 (Indice de masse corporelle, thermogénèse, frilosité...). Afin d'évaluer plus précisément l'impact des contacts sur le confort et le ressenti thermiques des passagers, il faut connaître le flux thermique échangé dans la zone concernée qui est transmis vers le corps (terme qui sera noté positif dans le cas d'un chauffage), ou qui est extrait du corps (terme qui sera noté 20 négatif dans le cas d'un refroidissement). En outre, ce flux thermique varie fortement, selon notamment l'habillement ou la force d'appui de la personne. Il participe directement au bilan des échanges thermiques de la personne avec son environnement et détermine aussi la sensation thermique locale, le corps étant plus particulièrement sensible au flux de chaleur qu'à la température au niveau 25 du contact. L'invention vise à améliorer la gestion du confort thermique dans un habitacle de véhicule par la prise en compte des flux thermiques par contact entre un équipement de l'habitacle et une partie du corps du passager. 3 La présente invention a ainsi pour objet un système de gestion du confort thermique dans un habitacle de véhicule, notamment automobile, système comprenant une unité de traitement agencée pour : - acquérir une donnée représentative du flux thermique par contact 5 (PCont) entre un équipement de l'habitacle et une partie du corps d'un passager, la partie du corps étant habillée ou non, déterminer une valeur d'un indice de confort thermique TCI de ce passager en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact, 10 commander au moins un actionneur thermique agencé pour agir sur une ou plusieurs zones de contact entre l'équipement de l'habitacle et la partie du corps de ce passager, en fonction au moins de ladite valeur de l'indice de confort thermique (TCI) et de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact. 15 Selon un aspect de l'invention, l'indice de confort thermique TOI résulte de la combinaison : d'un indice de confort thermique stationnaire (TC1s) basé sur un bilan des échanges thermiques de ce passager, en fonction au moins de ladite 20 donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact, - d'un indice de confort thermique dynamique (TC1d) représentatif d'un ou plusieurs déséquilibres thermiques locaux et transitoires, inconfortables ou confortables, en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact. 25 Les indices de confort thermique stationnaires et dynamiques (TCIs, TCId) expriment un ressenti thermique global (ie. sur l'ensemble du corps) ou local (ie. sur une zone du corps) et seront fonction notamment : - de la chaleur à extraire du corps, qu'elle soit produite, absorbée ou 30 apportée sur la zone concernée, en particulier du fait de l'activité métabolique, 4 de la chaleur échangée avec l'environnement extérieur, que ce soit par convection, rayonnement infrarouge, contact, respiration ou sudation, en particulier du fait de la mise en oeuvre d'actionneurs thermiques. 5 L'indice de confort dynamique global TCId est constitué de la somme des contributions de termes TCId(i), chacun étant représentatif d'un stress thermique inconfortable ou d'un stimulus thermique confortable sur une zone (i) du corps du passager. L'indice de confort dynamique TCId est de la forme : TCId = s [ai x TCId(i)] 10 où ai est un coefficient qui module le signe et l'intensité de l'influence du terme TCId(i) sur l'indice de confort dynamique global TCId. Selon un aspect de l'invention, l'indice de confort thermique global TCI de la personne est défini comme une combinaison linéaire de l'indice de confort 15 stationnaire TCIs et de l'indice de confort dynamique TCId : TCI = a x TCIs + (1-a) x TCId où a est un coefficient qui permet de pondérer l'influence des deux termes TCIs et TCId sur le confort thermique global ressenti. Le coefficient a peut varier en fonction des situations et en particulier du contexte d'usage du véhicule. 20 Suivant les cas, la stratégie de gestion du confort thermique va donc consister à : réaliser et maintenir la neutralité thermique, c'est-à-dire avoir la chaleur à extraire égale à la chaleur échangée, avec une température de peau 25 dite de confort (ie. la personne n'a ni chaud, ni froid). La consigne de réalisation sera alors d'avoir la valeur des deux indices de confort thermique égale à zéro, soit lois = 0 et TCId = 0, objectif qui sera privilégié en régime stationnaire. détecter la présence d'un déséquilibre ou d'un inconfort thermique 30 transitoire, lorsqu'un ou plusieurs termes TCId(i) de l'indice de confort 5 dynamique TCId dévient dans une certaine plage, en signe et intensité: Seuil(i)1 8 prY1) combinée avec une caméra NIR (Near Infra Red camera, en anglais) opérant dans le proche infrarouge (longueur d'onde Ambient Temperature) et négativement si la personne est réchauffée (SkinTO 8 pm) combinée avec une caméra NIR (Near Infra Red camera, en anglais) opérant dans le proche infrarouge (longueur d'onde REVENDICATIONS1. Système de gestion du confort thermique (1) dans un habitacle de véhicule, notamment automobile, ledit système comprenant une unité de traitement (2) agencée pour : acquérir une donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) entre un équipement de l'habitacle (3, 5, 7, 9) et une partie du corps d'un passager, la partie du corps étant habillée ou non, déterminer une valeur d'un indice de confort thermique (TOI) de ce passager en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact, commander les actionneurs thermiques (103, 105, 107, 109) agencés pour agir sur une ou plusieurs zones de contact entre l'équipement de l'habitacle (3, 5, 7, 9) et la partie du corps de ce passager, en fonction au moins de ladite valeur de l'indice de confort thermique (TCI) et de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact. 2. Système de gestion du confort thermique (1) selon la revendication 1 dans lequel l'indice de confort thermique TOI est fonction : d'un indice de confort thermique stationnaire (TC1s) basé sur un bilan des échanges thermiques de ce passager, en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact, d'un indice de confort thermique dynamique (TC1d) représentatif d'un ou plusieurs déséquilibres thermiques locaux et transitoires, inconfortables ou confortables, en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact. 28 3. Système de gestion du confort thermique (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les actionneurs thermiques (103, 105, 107, 109) sont agencés pour appliquer un stimulus local sur la ou les zones de contact entre l'équipement de l'habitacle (3, 5, 7, 9) et la partie du corps de ce passager 5 concernée, de manière à modifier la donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) en fonction de la valeur de l'indice de confort thermique stationnaire (TCIs) préalablement déterminée par l'unité de traitement (2) et de la valeur courante d'un indice de confort dynamique (TCId), ces deux indices étant fonction de PCont. 10 4. Système de gestion du confort thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux thermique par contact (PContO) utilisé comme valeur cible pour maintenir le confort thermique à la neutralité thermique est obtenu par la relation suivante : 15 PContO = METs0 - PResp&Sweat où : METsO est une valeur représentative de l'activité métabolique de la personne au repos ou faiblement active, ramenée à la surface d'échange du corps avec l'extérieur (W/m2), 20 PResp&Sweat représente les flux de chaleur échangés par respiration, évaporation et sudation, ramené à la surface d'échange du corps avec l'extérieur. 5. Système de gestion du confort thermique (1) selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux thermique par contact (PCont) utilisé comme valeur cible pour amener la personne au confort thermique est obtenu par la relation suivante : PCont = PContO + (PContM - PContO) x Exp (-t/tR) avec : 30 PContO est la valeur cible du flux thermique de contact pour maintenir le confort thermique à la neutralité thermique, 29 PContM est la valeur cible du flux thermique de contact au démarrage, compris entre -150 et +200 W/m2, tR est la constante de temps qui sert à moduler la dynamique d'amortissement du flux, typiquement de quelques dizaines de secondes 5 à quelques minutes, t est le temps écoulé après le démarrage ou un changement important de condition thermique. 6. Système de gestion du confort thermique (1) selon l'une 10 quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité de traitement (2) est agencée pour acquérir également une donnée représentative d'un stress thermique facial de ce passager, à savoir l'écart de températures maximal (ATf) entre deux zones du visage de ce passager, en particulier entre le nez et les joues et ou le front. 15 7. Système de gestion du confort thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'actionneur thermique (103, 105, 107, 109) est agencé pour appliquer un stimulus thermique local sur la ou les zones de contact entre l'équipement de l'habitacle (3, 5, 7, 9) et la partie 20 du corps de ce passager, de manière à modifier la donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) en fonction de la valeur de l'indice de confort thermique (TCI). 8. Système de gestion du confort thermique (1) selon la 25 revendication 7, dans lequel la donnée représentative du flux thermique par contact (PContO) est modifiée de façon à être comprise entre +25 W/m2 et +75 W/m2 lorsque la valeur de l'indice de confort thermique (TCI) est comprise entre -1 et +1, de préférence la valeur de l'indice de confort thermique (TCI) est comprise entre -0,5 et +0,5. 30 9. Système de gestion du confort thermique selon la revendication 7, dans lequel la donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) est 30 modifiée de façon à être comprise entre +50 W/m2 et +200 W/m2 lorsque la valeur de l'indice de confort thermique ICI est supérieure à +1. 10. Système de gestion du confort thermique (1) selon la 5 revendication 7, dans lequel la donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) est modifiée de façon à être comprise entre -150 W/m2 et +50 W/m2 lorsque la valeur de l'indice de confort thermique TCI est inférieure à -1. 11. Procédé de gestion du confort thermique (200) pour un habitacle 10 de véhicule, notamment automobile, ledit procédé comportant les étapes suivantes : - acquérir (201) une donnée représentative du flux thermique par contact (PCont) entre un équipement de l'habitacle (3, 5, 7, 9) et une partie du corps d'un passager, la partie du corps étant habillée ou non, 15 - déterminer (203) une valeur d'un indice de confort thermique (TCI) de ce passager en fonction au moins de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact, - commander (205) les actionneurs thermiques (103, 105, 107, 109) agencés pour agir sur une ou plusieurs zones de contact entre l'équipement de 20 l'habitacle (3, 5, 7, 9) et la partie du corps de ce passager, en fonction au moins de ladite valeur de l'indice de confort thermique (TCI) et de ladite donnée (PCont) représentative du flux thermique par contact.