Brevet FR3158066A1 — publié le 20250711

L'invention concerne un procédé de pilotage automatique des éléments de confort thermique rapprochés implantés dans l’habitacle des véhicules automobiles en fonction de la position des volets d’entrée d’air du système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) équipant ces véhicules, caractérisé en ce que lesdits éléments de confort thermique sont activés en mode de refroidissement ou en mode de chauffage en fonction de la température extérieure et avant l’ouverture des volets. Figure de l’abrégé (Fig. 1) ProcÉdÉ de contrÔle DU CONFORT THERMIQUE ET DE LA QUALITÉ DE L’AIR DANS L’HABITACLE DES VÉHICULES AUTOMOBILES L'invention concerne, de façon générale, le domaine de l’aéraulique des véhicules automobiles et s’intéresse, plus particulièrement, à un procédé de contrôle du confort thermique dans l’habitacle en fonction de la température extérieure, de la qualité de son air ambiant et en vue d’une optimisation de la consommation électrique. Les véhicules automobiles sont généralement équipés d’un système de chauffage, ventilation et climatisation de l’habitacle (dit aussi HVAC pour « Heating, Ventilation and Air-Conditioning ») comprenant un module de pilotage du flux d'air entrant. Selon le type de véhicule, ce module est alimenté par des entrées d'air dont le flux est régulé par des volets et diffusé de façon répartie dans l’habitacle entre plusieurs voies. Ce système permet généralement un mode de fonctionnement assurant, à la fois, un recyclage et une régénération de l’air dans l’habitacle. Actuellement, pendant 80% de son temps de fonctionnement, le volet d’entrée d’air du module se trouve en position totalement ou partiellement ouverte, ne serait-ce que pour gérer l’humidité relative et supprimer la buée apparaissant sur le parebrise qui réduit la visibilité du conducteur Toutefois, afin d’optimiser la consommation électrique des véhicules, en particulier celle des véhicules électriques qui ne bénéficient pas de l’apport calorifique de la motorisation thermique, l’objectif est d’activer à l’avenir le système HVAC pendant 90% de son temps de fonctionnement en mode de recyclage total. En outre, les véhicules existants sont aussi équipés d’éléments de confort dits « rapprochés », chauffants ou refroidissants, qui viennent compléter les fonctions du système HVAC. Il s’agit par exemple d’un volant chauffant, de sièges chauffants, ventilés et/ou refroidissants, d’appuie-tête chauffant, de panneaux de garniture chauffante/refroidissante, positionnés à différents emplacements dans l’habitacle... Ces éléments de confort, qui participent eux-aussi au confort thermique de l’habitacle, contribuent à diminuer la quantité d’énergie électrique consommée par le seul système HVAC. Par conséquent, la consommation globale d’énergie électrique du véhicule s’en trouve réduite ce qui, pour les véhicules à motorisation électrique, permet d’augmenter avantageusement leur autonomie. Par ailleurs, les performances des moyens de filtration acoustique se sont considérablement améliorées ces dernières années. Or, ces moyens comprennent de nombreux joints d’isolation, montés principalement autour des ouvrants, qui rendent aujourd’hui les véhicules « étanches » aux bruits mais aussi à l’air. Dans ces conditions, l’objectif d’optimisation de la consommation électrique des véhicules par un pilotage fin du volet d’entrée d’air du système HVAC, notamment par une augmentation du temps de fonctionnement en mode de recyclage total avec les volets fermés, a pour conséquence directe d’élever la concentration en CO2 dans l’habitacle pour atteindre des valeurs qui peuvent s’avérer dangereuses pour la santé humaine. Ainsi, il a été démontré à titre expérimental, que dans un habitacle de véhicule où siègent deux personnes, avec un système HVAC en mode de recirculation d’air total (volets d’entrée d’air fermés), la concentration en CO2 passe de 1000 à 5000 ppm en 16 minutes. Ce phénomène est encore plus fort lorsque le nombre de passagers augmente. Or, il est admis qu’une concentration de 1000 à 2000 ppm de CO2 dans l’air provoque déjà chez l’homme une sensation d'engourdissement et que de 2000 à 5000 ppm de CO2, l'air en devenant vicié, provoque des céphalées, un effet de somnolence, des difficultés de concentration entraînant une perte d'attention, une accélération du rythme cardiaque et de légères nausées. Tous ces effets néfastes portent atteinte à la sécurité de la conduite et impactent en outre directement la santé des passagers (selon les normes de l’OMS). La demande de brevet JP2009280017A décrit un système de régulation de l’entrée d’air extérieur en fonction du niveau de CO2 à la fois dans l’atmosphère extérieure et dans l’habitacle. Cependant, ce système ne s’intéresse pas au pilotage et au contrôle d’éléments de confort thermique rapprochés qui compléteraient le système HACV, ni par conséquent, à leur éventuelle influence sur la consommation électrique du véhicule. Dans ce contexte, l’invention a consisté a développer un procédé de pilotage automatique des éléments de conforts rapprochés en fonction de la position du volet d’entrée d’air du système HVAC pour limiter l’inconfort résultant dans l’habitacle d’un air trop chaud ou trop froid selon l’environnement extérieur tout en cherchant, à la fois, à préserver la santé des occupants et à optimiser la consommation électrique du véhicule. Ce but est atteint, selon l’invention, au moyen d’un procédé de pilotage automatique des éléments de confort thermique rapprochés implantés dans l’habitacle des véhicules automobiles en fonction de la position des volets d’entrée d’air du système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) équipant ces véhicules, caractérisé en ce que lesdits éléments de confort thermique sont activés en mode de refroidissement ou en mode de chauffage en fonction de la température extérieure et avant l’ouverture des volets. Selon une caractéristique avantageuse de mise en œuvre du procédé de l’invention, une ouverture d’urgence des volets est activée lorsque la concentration en CO2 dans l’habitacle atteint une valeur prédéterminée. Selon une caractéristique complémentaire du procédé de l’invention, une ouverture d’urgence des volets est activée lorsque les vitres de l’habitacle sont embuées. Selon encore une caractéristique spécifique de mise en œuvre du procédé de l’invention, une fermeture d’urgence des volets est activée lorsque la concentration en polluants dans l’air extérieur atteint une valeur prédéterminée De préférence, les éléments de confort thermique sont activés en mode de refroidissement si la température extérieure est comprise entre à 19,5°C et 25,5°C en mode chauffage si la température extérieure est comprise entre 12°C et 18°C tout en maintenant les volets fermés pour assurer un recyclage total de l’air ambiant. Le cas échéant, à partir d’une température extérieure de 25°C avec ensoleillement, le système de climatisation et/ou les éléments de confort thermique rapprochés sont activés. Selon une variante de mise en œuvre du procédé de l’invention, le chauffage des éléments de confort thermique est poussé lorsque les volets sont en position d’ouverture partielle et que la température extérieure est comprise entre 9,5°C et 15,5°C. Selon une autre variante de mise en œuvre du procédé de l’invention, le refroidissement des éléments de confort thermique est plus ou moins forcé lorsque les volets sont en position d’ouverture partielle et que la température extérieure est comprise entre 22°C et 28°C. Un autre objet de l’invention est un système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) pour l’habitacle de véhicules automobiles équipés d’éléments de confort thermique rapprochés, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, des capteurs de CO2, des capteurs de la température intérieure et extérieure, un calculateur embarqué et un logiciel pour la mise en œuvre du procédé tel que défini ci-dessus. Encore une autre objet de l’invention est un véhicule automobile équipé d’un système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) du type ci-dessus. Dans son aspect le plus général, le procédé de pilotage de l’invention consiste à adopter, de façon automatique et par anticipation, un mode de fonctionnement des éléments de conforts rapprochés en fonction de la position à venir des volets d’entrée d’air du système HVAC. En anticipant l’ouverture partielle ou totale des volets d’entrée d’air, le procédé de l’invention permet ainsi d’améliorer le confort de l’habitacle qui peut se trouver dégradé en raison d’un air trop chaud ou trop froid selon la température de l’environnement extérieur. En effet, les différents changements de position des volets d’entrée d’air qui sont non désirés sont susceptibles de créer des désagréments pour les occupants du véhicule. En outre, le procédé de l’invention permet d’optimiser la consommation électrique du véhicule. Par ailleurs, la détection du CO2 dans l’habitacle au moyen de capteurs appropriés est devenue indispensable dans le cas des systèmes de climatisation utilisant ce gaz en remplacement des fluides frigorifiques du type R1234yf. En effet, la règlementation est en passe d’interdire ces fluides qui étaient encore utilisés jusqu’à aujourd’hui pour assurer la climatisation de la plupart des véhicules de particuliers. Le procédé de l’invention prévoit aussi l’émission d’alertes en cas de fuite de CO2 dans l’habitacle lorsque le système de climatisation utilise ce gaz afin de préserver la santé des occupants. En effet, le fonctionnement des volets en mode de recyclage total (volet fermés) peut engendrer une augmentation de la concentration de CO2 dans l’habitacle. Il en est de même lors du passage du véhicule dans un tunnel ou dans un embouteillage où le risque d’augmentation de la concentration en CO2 ou en polluants est important. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence à la figure annexée. FIG. 1 est un synoptique illustrant un mode de mise en œuvre préférentiel du procédé de l’invention pour le pilotage des éléments de confort thermique rapprochés. Le procédé de l’invention concerne le pilotage automatique des éléments de confort thermique dits « rapprochés ». Ces éléments qui équipent l’habitacle de certains véhicules automobiles ont une fonction de chauffage et/ou de refroidissement de divers composants de l’habitacle, tels que le volant, les sièges et accoudoirs, les appuie-têtes et, le cas échéant, divers panneaux de garniture intérieure. Ces éléments de confort thermique viennent compléter les fonctions du système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC). Le procédé de l’invention vise à adopter, par anticipation et de façon automatique, un mode de fonctionnement, en chauffage ou en refroidissement, éventuellement progressif, des éléments de conforts rapprochés en fonction de la position prévisible des volets d’entrée d’air du système HVAC. En effet, le confort de l’habitacle peut se trouver dégradé, indépendamment de la volonté des occupants, en raison d’un flux d’air entrant dans l’habitacle, du fait d’une ouverture partielle ou totale des volets, et dont la température est trop chaude ou trop froide selon la température de l’environnement extérieur. En outre, la fermeture totale des volets permet, certes, le recyclage de l’air ambiant, mais conduit à élever la concentration en CO2 dans l’habitacle et à vicier l’air ambiant, même en cas de filtration. Un exemple de mise en œuvre du procédé de l’invention est décrit ci-après et illustré par la FIG. 1 . Lorsque la température extérieure est chaude (supérieure à 27,5°C), voire très chaude (supérieure à 32,5°C), les volets du système de ventilation sont fermés pour effectuer le recyclage de l’air mais vont avoir tendance à s’ouvrir pour renouveler l’air dans l’habitacle et évacuer le CO2. Toutefois, la température dans l’habitacle risque alors de s’élever et de générer de l’inconfort pour les occupants. Le procédé de l’invention prévoit alors d’activer le refroidissement de tout ou partie des éléments de confort rapprochés avant l’ouverture des volets. La réfrigération de ces éléments (éventuellement progressive puis forcée jusqu’à 28°C), va permettre d’abaisser la température à environ 25°C dans l’habitacle de façon à lisser la sensation de confort lors de l’ouverture suivante des volets. Inversement, lorsque la température extérieure est froide (inférieure à 12,5°C), voire très froide (inférieure à 7°C),les volets du système de ventilation sont fermés mais vont avoir tendance à s’ouvrir pour, conjointement, renouveler l’air dans l’habitacle, assurer le désembuage du parebrise et des vitres en gérant un taux d’humidité relative (HR) trop élevé et évacuer le CO2. Dans ces conditions, la température dans l’habitacle risque alors de baisser et de générer de l’inconfort pour les occupants. Le procédé de l’invention prévoit alors d’activer le chauffage de tout ou partie des éléments de confort rapprochés avant l’ouverture des volets. L’activation du chauffage de ces éléments (éventuellement progressif et poussé jusqu’à 80°C), va permettre d’élever la température dans l’habitacle progressivement entre 12,5°C et 27,5°C et de la stabiliser, de préférence, à environ 25°C de façon à lisser la sensation de confort lors de l’ouverture postérieure des volets. Procédé de pilotage automatique des éléments de confort thermique rapprochés implantés dans l’habitacle des véhicules automobiles en fonction de la position des volets d’entrée d’air du système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) équipant ces véhicules, caractérisé en ce que lesdits éléments de confort thermique sont activés en mode de refroidissement ou en mode de chauffage en fonction de la température extérieure et avant l’ouverture des volets. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une ouverture d’urgence des volets est activée lorsque la concentration en CO2 dans l’habitacle atteint une valeur prédéterminée. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une ouverture d’urgence des volets est activée lorsque les vitres de l’habitacle sont embuées. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’une fermeture d’urgence des volets est activée lorsque la concentration en polluants dans l’air extérieur atteint une valeur prédéterminée. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits éléments de confort thermique sont activés en mode de refroidissement si la température extérieure est comprise entre à 19,5°C et 25,5°C en mode chauffage si la température extérieure est comprise entre 12°C et 18°C tout en maintenant les volets fermés pour assurer un recyclage total de l’air ambiant. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’à partir d’une température extérieure de 25°C avec ensoleillement, le système de climatisation et/ou les éléments de confort thermique rapprochés sont activés. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage des éléments de confort thermique est poussé lorsque les volets sont en position d’ouverture partielle et que la température extérieure est comprise entre 9,5°C et 15,5°C. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le refroidissement des éléments de confort thermique est plus ou moins forcé lorsque les volets sont en position d’ouverture partielle et que la température extérieure est comprise entre 22°C et 28°C. Système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) pour l’habitacle de véhicules automobiles équipé d’éléments de confort thermique rapprochés, caractérisé en ce qu’il comprend des capteurs de CO2, des capteurs de la température intérieure et extérieure, un calculateur embarqué et un logiciel pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes. Véhicule automobile équipé d’un système de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC) selon la revendication précédente.