FR3140797A1 - Désembuage de pare-brise de véhicule automobile - Google Patents

Abstract

L’invention propose un système de chauffage (20) pour véhicule automobile présentant un habitacle (16) destiné à abriter au moins un occupant et un pare-brise (14) délimitant l'habitacle ; le système de chauffage comprenant une unité de contrôle (24) et un générateur (30) de flux d'air chaud vers l’habitacle et vers le pare-brise, des moyens d’acquisition (50) de données de température d’occupant, et un module de partage (32) du flux d'air chaud entre le pare-brise et l'habitacle. L'unité de contrôle calcule un bilan thermique d’occupant en fonction des données de température ; contrôle le module de partage ; définit une proportion du flux d’air chaud entre le pare-brise et l’habitacle de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2.

Description

Désembuage de pare-brise de véhicule automobile

L'invention concerne un système de chauffage de véhicule automobile. Plus précisément, l'invention propose un système de chauffage adapté pour souffler de l'air chaud contre le pare-brise et dans l'habitacle d'un véhicule automobile. L'invention propose également un véhicule avec un système de chauffage. L'invention a également trait à un procédé de chauffage de véhicule automobile

Afin d'améliorer le confort des occupants, un véhicule automobile est muni d'un système chauffant centralisé. Le système chauffant comporte généralement un ventilateur aspirant l'air de l'environnement, et une pompe à chaleur réchauffant cet air avant de l'injecter dans l'habitacle via différentes bouches de ventilation. Cette configuration permet de contrôler la température tout en limitant la consommation d'énergie primaire du véhicule automobile. En parallèle du chauffage de l'air, le système est apte à déshumidifier l'air entrant.

Lorsqu'il stationne en condition froide et humide, la surface intérieure du pare-brise est susceptible de s'embuer. Lorsque la température devient négative, une couche de givre peut alors se former côté l'intérieur.

Or, la buée comme le givre forment une pellicule limitant la vision vers l'extérieur, ce qui perturbe le confort de conduite. Cela altère la perception de l'environnement au travers du pare-brise, et donc la sécurité d'utilisation du véhicule. Une méthode pour les traiter est justement d'employer le système chauffant en soufflant de l'air chaud contre le pare-brise ; côté habitacle. Sur commande de l'utilisateur, le givre ou la buée s'évaporent en y dirigeant un maximum de flux d'air chaud produit.

Le document FR2897016A1 présente un véhicule automobile de type électrique ou hybride avec un système de conditionnement de l'air apte à désembuer le parebrise du véhicule. Le système de conditionnement en température de l'air de l'habitacle permet d'assurer le confort des passagers ainsi que des fonctions réglementaires supplémentaires telles que le désembuage et le dégivrage des surfaces vitrées. Le système de conditionnement comprend une pompe à chaleur réversible qui conditionne en température respectivement une boucle de distribution et une boucle de rejet. La boucle de distribution est connectée à au moins un échangeur avec l'air entrant dans l'habitacle, la boucle de rejet est connectée à un échangeur avec l'air extérieur.

Le document FR3085068A1 présente un système de gestion thermique à pompe à chaleur au dioxyde de carbone pour véhicule à énergie nouvelle. Le système inclut un compresseur électronique de dioxyde de carbone, un échangeur de chaleur à condensation, un détendeur électronique de dioxyde de carbone, un échangeur de chaleur par évaporation, un ensemble CVC, un échangeur de chaleur de batterie d'alimentation, un échangeur de chaleur d'extrémité avant du véhicule, un ventilateur électronique, quatre pompes à eau électroniques, sept vannes d'eau électroniques, deux vases d'expansion d'eau. Des fonctions telles que chauffage, refroidissement, déshumidification et désembuage du système sont allouées via un circuit d'eau pour maintenir un système de réfrigération stable. En particulier, ce système permet de fournir de l'air chaud et sec, puis de l'introduire dans le véhicule pour éliminer la buée sur une fenêtre.

Cependant d’un point de vue thermique, de telles solutions restent peu confortables pour les occupants du véhicule. Par ailleurs, l'activation de la fonction de désembuage/dégivrage s'accompagne d'une forte ventilation. Cette dernière émet un niveau sonore élevé qui nuit au confort acoustique des passagers. Lorsque le véhicule avance par temps froid, le pare-brise est d’autant plus refroidi par l’air extérieur ; ce qui limite le chauffage de l’habitacle par l’air chaud soufflé contre le pare-brise.

L'invention a pour objectif de résoudre au moins partiellement un des problèmes techniques rencontrés dans l'état de l'art. En particulier, l'invention a pour objectif d'améliorer le confort thermique d’un occupant d'un véhicule automobile. L'invention a également pour objectif d'optimiser le traitement d'une surface interne de pare-brise, le confort thermique et le confort acoustique d'un véhicule automobile.

Selon un premier aspect, l’invention propose un système de chauffage pour véhicule automobile présentant un habitacle destiné à abriter au moins un occupant, et un pare-brise délimitant l'habitacle ; le système de chauffage comprenant une unité de contrôle et un générateur de flux d'air chaud apte à chauffer l’habitacle et le pare-brise ;remarquable en ce quele système de chauffage comprend en outre des moyens d’acquisition configurés pour acquérir des données de température ; un module de partage du flux d'air chaud entre le pare-brise et l'habitacle selon une proportion de partage ; l'unité de contrôle étant apte à calculer de manière itérative un bilan thermique d’occupant au moins en fonction des données de température ; et étant configurée pour définir la proportion de partage du module de partage de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie.

L’invention améliore le confort thermique dans le véhicule pour au moins un ou chaque occupant puisqu’une quantité d’énergie thermique est allouée au chauffage de l’habitacle. Ce partage d’énergie est effectué en même temps que la fonction de traitement du pare-brise.

On a bien compris que l’invention estime un critère de confort, au moins basé sur une température, puis attribue une quantité du souffle d’air chaud pour l’habitacle et une autre quantité pour le pare-brise ; afin d’atteindre un niveau de confort prédéfini en un laps de temps prédéterminé. L’invention offre un pilotage dynamique de la chaleur dans le véhicule pour répondre à deux fonctions en simultané.

Préférentiellement, les données de température comprennent une température intérieure dans l’habitacle, et une température extérieure.

Préférentiellement, les moyens d’acquisition sont également configurés pour acquérir : au moins un taux d’humidité, et/ou un débit d’air d’habitacle ; et/ou une vitesse de déplacement ; l'unité de contrôle étant apte à calculer un bilan thermique d’occupant en fonction du au moins un taux d’humidité, et/ou du débit d’air d’habitacle ; et/ou de la vitesse de déplacement.

Préférentiellement, les moyens d’acquisition sont également configurés pour acquérir des données physiologiques d’occupant ; l'unité de contrôle étant apte à calculer un bilan thermique d’occupant en fonction des données physiologiques.

Préférentiellement, les données physiologiques comprennent des données de rythme cardiaque.

Préférentiellement, les données physiologiques comprennent une température d’occupant.

Préférentiellement, les moyens d’acquisition comprennent une caméra adaptée pour mesurer au moins un rythme cardiaque d’occupant

Préférentiellement, les moyens d’acquisition comprennent une caméra adaptée pour mesurer une température de peau d’occupant.

Préférentiellement, l’unité de contrôle est configurée pour détecter plusieurs occupants dans l’habitacle via la caméra, pour calculer un bilan thermique pour chaque occupant en fonction des données de température, pour calculer une moyenne des bilans thermiques des occupants, et pour définir la proportion du flux d’air chaud entre le pare-brise et l’habitacle de manière à ce que la moyenne des bilans thermiques atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.

Préférentiellement, le générateur de flux d'air chaud comprend une première pompe à chaleur et une deuxième pompe à chaleur, l’unité de contrôle étant configurée pour activer la première pompe à chaleur et/ou la deuxième pompe à chaleur de manière à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.

Préférentiellement, le générateur de flux d'air chaud comprend un ventilateur ; l'unité de contrôle étant configurée pour contrôler une vitesse de rotation du ventilateur de sorte à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.

Préférentiellement, l’unité de contrôle est configurée de sorte à modifier progressivement la proportion de partage, notamment en augmentant la proportion d’air chaud vers l’habitacle et en diminuant la proportion d’air chaud vers le pare-brise ; de manière à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.

Préférentiellement, le bilan thermique comprend un besoin de chauffage d'occupant en fonction des données de température et optionnellement de données physiologiques, pour comparer le besoin de chauffage à un besoin cible, et pour contrôler le module de partage de sorte à réduire un écart entre le besoin de chauffage et un besoin cible.

Préférentiellement, la durée prédéfinie est comprise entre 3 minutes et 10 minutes.

Préférentiellement, la durée prédéfinie est comprise entre 4 minutes et 6 minutes.

Préférentiellement, les moyens d’acquisition comprennent une caméra.

Préférentiellement, la paroi extérieure délimite l’habitacle.

Préférentiellement, le système de chauffage est apte à détecter en simultané plusieurs passagers dans l'habitacle, les moyens d'obtention sont configurés pour obtenir des données physiologiques de chacun desdits passagers, et l'unité de contrôle est configurée pour contrôler le module de partage en fonction de données physiologiques de chacun desdits passagers, notamment grâce à une moyenne des bilans thermiques des passagers.

Préférentiellement, le ventilateur est commun à la première pompe à chaleur et à la deuxième pompe à chaleur.

Préférentiellement, la première pompe à chaleur est associée à l'habitacle, et la deuxième pompe à chaleur est associée au pare-brise.

Préférentiellement, la température intérieure comprend une température d’air d’habitacle et/ou une température de paroi intérieure d’habitacle.

Préférentiellement, la température extérieure comprend une température d’air extérieur, et/ou une température de paroi extérieure.

Selon un autre aspect, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un pare-brise, un habitacle et un système de chauffage,remarquable en ce quele système de chauffage est conforme à l'invention, et en ce que et le module de partage comprend un volet apte à partager le flux d’air chaud entre le pare-brise et l’habitacle.

Selon un autre aspect, l’invention propose un procédé de chauffage pour véhicule automobile avec un habitacle et un pare-brise délimitant l'habitacle, le système de chauffage comprenant une unité de contrôle et un générateur de flux d'air chaud pour chauffer l’habitacle et le pare-brise ;remarquable en ce quele procédé de chauffage comprend les étapes suivantes : génération du flux d'air chaud; acquisition de données de température; calcul itératif d’un bilan thermique d’occupant, par l'unité de contrôle, en fonction des données de température ; et définition de la proportion de partage du module de partage de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie ; partage, par le module de partage, du flux d'air chaud entre le pare-brise et l'habitacle selon la proportion de partage.

Préférentiellement, le système de chauffage est conforme à l’invention.

Préférentiellement, le procédé de chauffage est également un procédé de désembuage et de dégivrage de pare-brise.

Selon un autre aspect, l’invention propose un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de chauffage selon l’invention.

Selon un autre aspect, l’invention propose un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de chauffage selon l’invention.

L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence aux figures annexées et énumérées ci-dessous.

La est une vue de profil d’un véhicule automobile selon l’invention.

La montre un système de chauffage de véhicule automobile selon l’invention.

La représente un diagramme d'un procédé de chauffage avec un système de chauffage de véhicule automobile selon l’invention.

La est un graphique de la variation temporelle de la différence d’un seuil d’équilibre thermique par rapport à un bilan thermique d’occupant pour un système de chauffage de véhicule automobile selon l'invention.

Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le système de chauffage, le véhicule automobile ou d’autres étapes dans le procédé auquel il se rapporte. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». Les termes « externe » et « interne » désigneront respectivement ce qui est orienté vers l’extérieur du véhicule et vers l’intérieur du véhicule.

Dans la présente description, le terme « longitudinal », le terme « longitudinalement », le terme « transversal », et le terme « transversalement » sont employés selon le référentiel du véhicule, dans la configuration de montage. Le terme « longitudinal » correspond à la direction principale de déplacement du véhicule. Le terme « transversal » correspond à une direction perpendiculaire à la direction principale de déplacement du véhicule. Le terme « avant » est en référence au sens principal de déplacement du véhicule. Le terme « arrière » désigne l’opposé de l’avant du véhicule.

L’axe X représente la direction longitudinale, l’axe Y représente la direction transversale, et l’axe Z représente la direction verticale. Ces trois axes définissent un trièdre dont l’orientation est conservée au travers des figures.

Dans la présente description, les plages de valeurs comprennent les bornes qui les délimitent.

Au travers de la description, les différentes figures utilisent les mêmes signes de référence pour désigner des entités identiques ou similaires.

La représente un véhicule automobile 10 avec un système de chauffage 20 d’air.

Le véhicule automobile 10 comprend une structure 12 et plusieurs surfaces vitrées, dont un pare-brise 14. Le pare-brise 14 délimite l'avant de l'habitacle 16 du véhicule automobile 10. L'habitacle 16 est destiné à recevoir les occupants (non représentés). Il forme une cabine, ou un espace de vie du véhicule automobile 10. Ce dernier comprend en outre une façade avant 18 formant une zone d'échange thermique. Lorsque le véhicule automobile 10 circule, de l'air extérieur pénètre via la façade avant 18.

Afin d'assurer le confort des occupants, dont le conducteur et les passagers, le véhicule automobile 10 est équipé d’un système de chauffage 20. Le système de chauffage 20 peut être un système de conditionnement de l'air. Le système de chauffage 20 est apte à capter de l’air extérieur , c’est-à-dire provenant de l’environnement du véhicule automobile, et à le conduire dans l’habitacle 16 après traitement. Le traitement peut comprendre un réchauffement et optionnellement un assèchement. Le système de chauffage 20 peut effectuer des échanges thermiques au niveau de la façade avant 18.

Le véhicule automobile 10 comprend plusieurs parois extérieures 22 qui forment l’enveloppe externe du véhicule automobile 10. Celui-ci comprend également des parois intérieures qui délimitent l’habitacle 16. Les parois intérieures et extérieures peuvent être séparées par un vide d’air, ou par de l’isolant. Dans le cas des parois vitrées, une paroi extérieure forme également une paroi intérieure.

Les parois extérieures 22 comprennent une valeur d’isolation thermique prédéfinies. En complément, au moins une ou plusieurs ou chaque paroi extérieure 22 comprend un capteur de température apte à mesurer la température de ladite paroi.

Le système de chauffage 20 est piloté par une unité de contrôle 24. L’unité de contrôle 24 peut être un ordinateur tel l’ordinateur de bord du véhicule automobile, ou une carte électronique programmable. L'unité de contrôle 24 peut comprendre un calculateur 26 et un module de stockage 28. Le calculateur 26 peut être un microprocesseur. Le module de stockage 28 peut être un support d’enregistrement. Il peut s’agir d’un disque dur ou d’une mémoire amovible.

Le module de stockage 28 est apte à enregistrer un programme d’ordinateur. Le programme d’ordinateur comprend des instructions de code, qui lorsqu'elles sont exécutées par le calculateur 26, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de chauffage selon l’invention.

Selon une variante de l’invention, le programme d’ordinateur peut être enregistré sur un support d'enregistrement externe et/ou amovible. Le programme d’ordinateur du support d'enregistrement lisible par ordinateur comprend des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre le procédé de chauffage selon l’invention.

La présente un système de chauffage 20 pour un véhicule automobile. Le véhicule automobile peut correspondre à celui présenté en relation avec la . L’habitacle 16 est partiellement représenté.

Le système de chauffage 20 comprend un générateur 30 de flux d'air chaud et un module de partage 32 du flux d'air chaud entre le pare-brise 14 et l'habitacle 16. L’unité de contrôle 24 commande le module de partage 32 et y applique une proportion de partage de flux entre un flux dirigé vers le pare-brise 14, et un flux dirigé vers l’habitacle 16 ; ou encore entre un premier courant contre le pare-brise 14, et un deuxième courant directement dans l’habitacle 16, et à distance du pare-brise.

Le générateur 30 de flux d'air chaud comprend un ventilateur 34. Le ventilateur 34 est apte à aspirer de l’air extérieur, par exemple à la base du pare-brise 14 au niveau du capot moteur, et à l’injecter dans le véhicule automobile via le module de partage 32. Le déclenchement et la vitesse de rotation, donc le débit du ventilateur 34, sont pilotés par l’unité de contrôle 24.

Le générateur 30 comprend une première pompe à chaleur 36, et optionnellement une deuxième pompe à chaleur 38 (partiellement représentées). La configuration à double pompe à chaleur permet de disposer de plus de puissance de chauffe, et d’avoir différents rendements suivant l’écart de température entre la source chaude et la source froide. Chaque pompe à chaleur (36 ; 38) fonctionne avec un fluide compressible et apte à changer de phase. Chaque pompe à chaleur (36 ; 38) comprend un compresseur, un évaporateur, un détendeur et un condenseur 40 qui sont reliés par des conduites 42. Le ventilateur 34 est optionnellement commun aux deux pompes à chaleur (36 ; 38) ; et notamment aux deux condenseurs 40.

La première pompe à chaleur 36 est associée à l'habitacle 16, tandis que la deuxième pompe à chaleur 38 est associée au pare-brise 14. Selon une option, l’air peut être successivement chauffé par la première pompe 36 à chaleur puis par la deuxième pompe à chaleur 38. L’air chaud envoyé vers le pare-brise 14 peut directement être issu de la deuxième pompe à chaleur 38, ou passer en plus au travers de la première pompe à chaleur 36 afin d’être chauffé davantage.

Le module de partage 32 comprend un volet 44 apte à partager un flux d’air chaud entre le pare-brise 14 et l’habitacle 16. Le volet 44 est mobile entre une position fermée (représentée en pointillés) où tout l’air chaud sortant de la première pompe à chaleur 36 est envoyé vers l’habitacle 16. En position ouverte (représentée en trait plein), une partie de l’air chaud sortant de la première pompe à chaleur 36 est envoyée vers le pare-brise 14. Le volet 44 peut également gagner des positions intermédiaires afin d’ajuster le partage du flux d’air chaud vers le pare-brise 14 et l’habitacle 16. Ainsi, le module de partage 32 applique une répartition de partage du flux d’air chaud.

Le module de partage 32 forme une enceinte logeant les condenseurs 40. Il comprend également plusieurs sorties 46. Les sorties 46 comprennent éventuellement des clapets 48 de régulation de flux. En fonction de leurs orientations, les clapets 48 ferment plus ou moins le passage d’air chaud au travers des sorties 46 correspondantes. Les sorties 46 comprennent des sorties pare-brise orientant leurs flux d’air chaud contre le pare-brise ; et des sorties habitacle orientant leurs flux d’air chaud dans l’habitacle. Les sorties habitacles sont orientés de sorte à éviter le pare-brise 14. Elles peuvent être des sorties occupant, en direction des occupants.

Le système de chauffage 20 comprend des moyens d’acquisition 50. Les moyens d’acquisition 50 sont configurés pour acquérir des données d’air dans l’habitacle 16 et/ou une donnée physiologique d’au moins un occupant, ou de plusieurs occupants dans l’habitacle 16. Les moyens d’acquisition 50 sont aptes à acquérir des données de température. Les moyens d’acquisition 50 comprennent des moyens de mesure et/ou des moyens de communication. Ainsi, ils mesurent directement les données, ou les obtiennent via d’autres modules de mesures avec lesquels ils sont branchés ou en communication. Les moyens d’acquisition 50 communiquent avec, ou sont branchés à l’unité de contrôle 24.

Les moyens d’acquisition 50 comprennent des moyens optiques. Les moyens optiques comprennent au moins une caméra 52 adaptée pour mesurer au moins un rythme cardiaque d’occupant. La caméra 52 peut être équipée d’un module permettant de mesurer le rythme cardiaque d’au moins un ou de chaque occupant.

La caméra 52 peut être une caméra infrarouge, également appelée caméra thermique. La caméra thermique est apte à mesurer des données de température. La caméra thermique peut mesurer une température interne ou une température de peau d’occupant. La caméra 52 contribue, avec l’unité de contrôle 24, à détecter les différents occupants de l’habitacle 16.

Les moyens d’acquisition 50 comprennent également des capteurs internes 54, ou capteurs d’habitacle. Les capteurs internes 54 peuvent comprendre un ou plusieurs thermomètres, pour mesurer la température dans l’habitacle. Les capteurs internes peuvent également comprendre un hygromètre pour mesurer le taux d’humidité de l’air. Les capteurs internes peuvent comprendre un capteur de débit d’air d’habitacle.

Les moyens d’acquisition 50 peuvent également comprendre des capteurs externes 56. Les capteurs externes 56 peuvent mesurer des propriétés physiques de l’air externe ; dont la température extérieure et le taux d’humidité extérieur. Ils peuvent mesurer un rayonnement solaire chauffant au moins une des parois extérieures 22.

L'unité de contrôle 24 effectue un bilan thermique d’occupant en fonction des données de température. L'unité de contrôle 24 est configurée pour calculer de manière itérative la proportion de partage du module de partage de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie. Chaque bilan thermique d’occupant peut comprendre un besoin thermique d’occupant. La durée prédéfinie est calculée à partir d’un démarrage du véhicule automobile et/ou une initialisation du de l’unité de contrôle. Le bilan thermique est une variable qui évolue au cours du temps.

Selon une première approche, le bilan thermique est effectué en calculant une différence entre une température corporelle théorique et une température d’habitacle acquise. Dans ce contexte, le seuil d’équilibre thermique peut être considéré comme atteint lorsque la différence entre la température corporelle et la température de l’air d’habitacle est inférieure ou égale à 25°C, préférentiellement inférieure ou égale à 20°C, éventuellement inférieure ou égale à 15°C. Le taux d’humidité de l’air d’habitacle peut être employé pour pondérer la température de l’air d’habitacle.

Selon une autre approche, le bilan thermique peut être effectué à l’aide du modèle de Gagge ; qui permet une approche zone par zone. Ce modèle physiologique prend en compte : le taux net de chaleur produite par le métabolisme d’un occupant ; la chaleur perdue par évaporation ; la chaleur gagnée ou perdue par rayonnement ; la chaleur gagnée ou perdue par convection ; et le travail physiologique effectué. Le taux net de chaleur produite peut être estimé en fonction du rythme cardiaque d’occupant. Il peut être calculé à l’aide de données théoriques. Le modèle de Gagge fournit une température de peau et une température de corps d’occupant.

Alternativement le bilan thermique est effectué à l’aide d’un modèle physiologique de Zhang. Le modèle de Zhang apporte une approche globale qui allège les calculs.

De manière générale, l'unité de contrôle 24 est apte à prendre en compte l’émission de chaleur dans l’habitacle de chaque occupant afin de calculer l’appoint de chaleur nécessaire pour atteindre le seuil d’équilibre thermique dans la durée prédéfinie. Chaque occupant est alors considéré comme une source de chaleur. Puisque l’habitacle est apte à recevoir plusieurs occupants, l'unité de contrôle 24 peut calculer un besoin d’apport de chaleur à apporter à chaque occupant, et/ou une température d’habitacle à atteindre.

Pour estimer la proportion de partage qui permette de respecter l’objectif de la durée prédéfinie suivant une projection à l’instant présent, l’unité de contrôle 24 obtient la puissance instantanée de chauffage de chaque pompe à chaleur (36 ; 38). L’unité de contrôle 24 estime la quantité d’énergie à fournir à l’habitacle de sorte que son air atteigne une température à laquelle le seuil d’équilibre thermique soit atteint.

Ainsi, l'unité de contrôle 24 effectue un partage de calories entre le chauffage de l’habitacle, et le traitement en désembuage ou en dégivrage du pare-brise. En connaissant la puissance de chauffage, d’une capacité thermique de l’air d’habitacle, et sur la base d’une différence de température, l’invention permet d’atteindre une condition de confort en une période cible.

Selon une hypothèse de calcul, la température de l’air extérieur et la température de l’air d’habitacle sont égales, au moins au moment du démarrage du véhicule automobile ou lors d’une initialisation de l’unité de contrôle. Optionnellement, l’air de l’habitacle est chauffé en boucle fermée. Cette option limite réduit les besoins en énergie primaire.

L’unité de contrôle 24 est configurée pour obtenir au moins un des paramètres suivants : une température de paroi extérieure grâce à une sonde de température sur la paroi extérieure 22, une vitesse du véhicule calculée par l’ordinateur de bord, une température d’air extérieure au véhicule mesurée par une sonde de température extérieure, un degré d'humidité d'air extérieur.

Afin d’affiner le calcul de la proportion de partage, l’unité de contrôle 24 prend en compte les déperditions thermiques au travers des parois extérieures. En particulier, l'unité de contrôle 24 utilise : la température extérieure, le taux d’humidité de l’air extérieur, la conduction thermique des parois, la vitesse de déplacement du véhicule, l’énergie reçue par rayonnement solaire. De manière générale, l'unité de contrôle 24 effectue un bilan thermique des parois extérieures du véhicule. De même, elle peut effectuer un bilan thermique des parois intérieures de l’habitacle.

L'unité de contrôle 24 est également configurée pour calculer un bilan thermique pour chaque occupant, pour calculer une moyenne des bilans thermiques de chaque occupant, et pour définir la proportion du flux d’air chaud entre le pare-brise 14 et l’habitacle 16 de manière à ce que la moyenne des bilans thermiques atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie, par exemple en moins de 6 minutes. Chaque bilan thermique d’occupant peut comprendre un critère d’équilibre thermique d’occupant ou un score d’équilibre thermique d’occupant. Alternativement, la moyenne peut être remplacée par différentes formules mathématiques avec des formes quadratiques et/ou pondérées des bilans thermiques.

L’unité de contrôle 24 est configurée pour activer la première pompe à chaleur et/ou la deuxième pompe à chaleur de manière à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie. Ainsi, l’unité de contrôle 24 module la puissance de chaleur utilisée. Puisque les pompes à chaleur ont différents rendements selon les écarts de températures, une configuration à deux pompes à chaleur optimise la consommation d’énergie.

L’unité de contrôle 24 est configurée pour désactiver la première pompe à chaleur et/ou la deuxième pompe à chaleur, lorsque les conditions varient ; par exemple lorsque la température extérieure augmente, ou lorsque la température intérieure atteint un premier seuil de température. Ainsi, l’utilisation d’énergie est rationalisée.

L'unité de contrôle 24 est configurée pour recevoir une commande de chauffage de l'habitacle et une instruction de traitement du pare-brise 14. La commande et l’instruction peuvent provenir d’un des occupants grâce à une interface homme machine (non représentée). En cas de réception d'une instruction de traitement du pare-brise et en l'absence de commande de chauffage, l'unité de contrôle 24 est configurée de sorte à actionner la deuxième pompe à chaleur 38 en complément de la première pompe à chaleur 36 si la capacité de cette dernière ne permet pas de chauffer suffisamment, c’est-à-dire d’atteindre le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.

L'unité de contrôle 24 est configurée pour contrôler une vitesse de rotation du ventilateur 34 de sorte à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie. Lorsque le seuil d’équilibre thermique est atteint ou partiellement atteint, la vitesse de rotation est réduite afin de réduire le niveau sonore dans l’habitacle 16. Ainsi, le confort acoustique est optimisé en parallèle des autres aspects de confort. En complément, réduire la vitesse de rotation réduit le débit d’air, et favorise la montée en température de l’air chauffé puisque le renouvellement diminue. Ainsi, le seuil d’équilibre thermique est atteint plus rapidement.

L’unité de contrôle 24 est optionnellement configurée de sorte à modifier progressivement la répartition de partage, par exemple en augmentant la proportion d’air chaud vers l’habitacle 16 et en diminuant la proportion d’air chaud vers le pare-brise 14. Ce mode de contrôle permet d’adapter le partage de flux lorsque la température extérieure diminue, et que les déperditions thermiques augmentent ; par exemple en raison d’une vitesse de déplacement en augmentation.

La durée prédéfinie est comprise entre 3 minutes et 10 minutes, préférentiellement, la durée prédéfinie est comprise entre 4 minutes et 6 minutes.

La présente un diagramme d’un procédé de chauffage pour un véhicule automobile. Le véhicule automobile peut correspondre à celui présenté en relation avec l’une des figures 1 à 2.

Le procédé comprend les étapes suivantes, par exemple effectuées dans l’ordre qui suit.

Génération 100 du flux d'air chaud par le générateur.

Acquisition 102 de données de température, notamment par mesure ou par communication avec des moyens de mesure ;

Calcul 104 d’un bilan thermique d’occupant, par l'unité de contrôle, en fonction des données de température.

Définition 106 de la proportion de partage du module de partage de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie.

Partage 108, par le module de partage, du flux d'air chaud entre le pare-brise et l'habitacle selon la proportion de partage.

L’ordre des étapes peut être modifié. L’étape d’acquisition 102 peut être effectuée avant l’étape de génération 100. Selon une autre alternative, ces étapes sont effectuées en même temps.

L’étape d’acquisition 102 est effectuée en continu.

L’étape de calcul 104 est réalisée de manière itérative.

L’étape de définition 106 est effectuée itérativement. La proportion de partage peut être mise à jour en fonction de variation des données de température. La définition de la proportion de partage est avantageusement effectué chaque seconde.

La présente un graphique d’évolution de la différence D du seuil d’équilibre thermique par rapport au bilan thermique d’occupant du système de chauffage l’invention. Le système de chauffage correspond à ceux présentés en relation avec l’une des figures 1 à 3.

L’axe des abscisses correspond au temps exprimé en minutes. L’axe des ordonnées présente la différence D entre le seuil d’équilibre thermique et le bilan thermique d’occupant calculé et ajusté en temps réel grâce aux données de température. L’axe des ordonnées est exprimé selon une échelle variant de -3 à +3. Ce choix d’échelle permet de simplifier les calculs pour l’unité de contrôle tout en optimisant la précision.

Tel que représenté dans le présent graphique, le bilan thermique atteint le seuil d’équilibre thermique en environ 5 minutes. La valeur du bilan thermique fluctue sensiblement autour de la valeur du seuil d’équilibre thermique puisque la température devient ponctuellement négative.

Claims (10)

1. Système de chauffage (20) pour véhicule automobile (10) présentant un habitacle (16) destiné à abriter au moins un occupant, et un pare-brise (14) délimitant l'habitacle (16) ; le système de chauffage (20) comprenant une unité de contrôle (24) et un générateur (30) de flux d'air chaud apte à chauffer l’habitacle (16) et le pare-brise (14) ;caractérisé en ce quele système de chauffage (20) comprend en outre

   • des moyens d’acquisition (50) configurés pour acquérir des données de température ;
   • un module de partage (32) du flux d'air chaud entre le pare-brise (14) et l'habitacle (16) selon une proportion de partage ;
   • l'unité de contrôle (24) étant apte à calculer de manière itérative un bilan thermique d’occupant au moins en fonction des données de température ; et
   • étant configurée pour définir la proportion de partage du module de partage (32) de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie.
2. Système de chauffage (20) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les données de température comprennent une température intérieure dans l’habitacle (16), et une température extérieure.
3. Système de chauffage (20) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les moyens d’acquisition (50) sont également configurés pour acquérir : au moins un taux d’humidité, et/ou un débit d’air d’habitacle ; et/ou une vitesse de déplacement ; l'unité de contrôle (24) étant apte à calculer un bilan thermique d’occupant en fonction du au moins un taux d’humidité, et/ou du débit d’air d’habitacle (16) ; et/ou de la vitesse de déplacement.
4. Système de chauffage (20) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens d’acquisition (50) sont également configurés pour acquérir des données physiologiques d’occupant ; l'unité de contrôle (24) étant apte à calculer un bilan thermique d’occupant en fonction des données physiologiques ; les données physiologiques comprenant préférentiellement des données de rythme cardiaque.
5. Système de chauffage (20) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d’acquisition (50) comprennent une caméra (52) adaptée pour mesurer au moins un rythme cardiaque d’occupant.
6. Système de chauffage (20) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l’unité de contrôle (24) est configurée pour détecter plusieurs occupants dans l’habitacle (16) via la caméra (52), pour calculer un bilan thermique pour chaque occupant en fonction des données de température, pour calculer une moyenne des bilans thermiques des occupants, et pour définir la proportion du flux d’air chaud entre le pare-brise (14) et l’habitacle (16) de manière à ce que la moyenne des bilans thermiques atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.
7. Système de chauffage (20) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le générateur (30) de flux d'air chaud comprend une première pompe à chaleur (36) et une deuxième pompe à chaleur (38), l’unité de contrôle (24) étant configurée pour activer la première pompe à chaleur (36) et/ou la deuxième pompe à chaleur (38) de manière à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.
8. Système de chauffage (20) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le générateur (30) de flux d'air chaud comprend un ventilateur (34) ; l'unité de contrôle (24) étant configurée pour contrôler une vitesse de rotation du ventilateur (34) de sorte à ce que le bilan thermique atteigne le seuil d’équilibre thermique au bout de la durée prédéfinie.
9. Véhicule automobile (10) comprenant un pare-brise (14), un habitacle (16) et un système de chauffage (20),caractérisé en ce quele système de chauffage (20) est conforme à l'une des revendications 1 à 8, et en ce que et le module de partage (32) comprend un volet apte à partager le flux d’air chaud entre le pare-brise (14) et l’habitacle (16).
10. Procédé de chauffage pour véhicule automobile (10) avec un habitacle (16) et un pare-brise (14) délimitant l'habitacle (16), le système de chauffage (20) comprenant une unité de contrôle (24) et un générateur (30) de flux d'air chaud pour chauffer l’habitacle (16) et le pare-brise (14) ;caractérisé en ce quele procédé de chauffage comprend les étapes suivantes :

    • génération (100) du flux d'air chaud;
    • acquisition (102) de données de température;
    • calcul (104) itératif d’un bilan thermique d’occupant, par l'unité de contrôle (24), en fonction des données de température ; et
    • définition (106) de la proportion de partage du module de partage (32) de manière à ce que le bilan thermique atteigne un seuil d’équilibre thermique au bout d’une durée prédéfinie ;
    • partage (108), par le module de partage (32), du flux d'air chaud entre le pare-brise (14) et l'habitacle (16) selon la proportion de partage.