EP4719792A1

EP4719792A1 - Système de traitement d'air pour véhicule automobile pourvu d'un filtre hepa

Info

Publication number: EP4719792A1
Application number: EP24725552.4A
Authority: EP
Inventors: Denis Dumur
Original assignee: Stellantis Auto SAS
Current assignee: Stellantis Auto SAS
Priority date: 2023-05-25
Filing date: 2024-04-15
Publication date: 2026-04-08
Also published as: FR3149076A1; WO2024240999A1

Abstract

L'invention concerne un système de traitement d'air (1) pour véhicule comportant un conduit d'admission en air extérieur (2), un conduit de recirculation de l'air habitacle (3), un conduit de diffusion (4) débouchant dans l'habitacle (H) et dans lequel est agencé un groupe moto-ventilateur (5), au moins un premier filtre à air (6) monté dans ledit conduit d'admission en air extérieur, ainsi qu'au moins un premier volet de pilotage du flux d'air (7) agencé à l'interface entre la sortie dudit conduit d'admission, celle dudit conduit de recirculation et l'entrée dudit conduit de diffusion, ledit premier volet étant mobile entre une position d'ouverture dans laquelle lesdits conduits d'admission et de diffusion sont reliés fluidiquement et une position de fermeture dans laquelle lesdits conduits de recirculation et de diffusion sont reliés fluidiquement; caractérisé en ce qu'il comporte un second filtre à air de type HEPA (8) monté dans ledit conduit de recirculation.

Description

Titre de l'invention : Système de traitement d’air pour véhicule automobile pourvu d’un filtre HEPA

[Domaine technique]

[1] La présente invention revendique la priorité de la demande française 2305186 déposée le 25 mai 2023 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. La présente invention concerne d’une manière générale les systèmes de traitement de l’air au sein de l’habitacle des véhicules automobiles.

[2] L'invention vise en particulier un tel système de traitement d’air pour véhicule automobile pourvu d’un filtre à air de type HEPA (pour « High Efficiency Particules Arresting » en langue anglaise se traduisant en français par [filtre] à haute efficacité contre les particules aériennes).

[Technique antérieure]

[3] De manière connue, un véhicule automobile comprend un système de traitement de l’air au sein de l’habitacle de ce véhicule afin d’assurer le confort des passagers.

[4] Désigné généralement sous l’acronyme HVAC (pour Heating, Ventilation and Air-Conditioning en langue anglaise se traduisant par chauffage, ventilation et climatisation), un tel système de traitement d’air comporte classiquement :

- un conduit d’admission en air extérieur dont l’entrée est reliée fluidiquement à l’extérieur du véhicule ;

- un conduit de recirculation de l’air habitacle dont l’entrée est reliée fluidiquement à l’intérieur de l’habitacle du véhicule ; et

- un conduit de diffusion dont la sortie est reliée fluidiquement à l’intérieur de l’habitacle du véhicule.

[5] Le système traitement d’air HVAC comporte également un groupe moto- ventilateur agencé dans ledit conduit de diffusion, ainsi qu’au moins un premier filtre à air monté dans le conduit d’admission en air extérieur ou dans le conduit de diffusion. [6] Un tel système de traitement d’air HVAC comporte en outre un volet de pilotage du flux d’air agencé à l’interface entre la sortie du conduit d’admission en air extérieur, la sortie du conduit de recirculation et l’entrée du conduit de diffusion.

[7] Ce volet de pilotage est mobile entre une position d’ouverture dans laquelle lesdits conduits d’admission en air extérieur et de diffusion sont reliés fluidiquement de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle provienne uniquement de l’extérieur du véhicule, et une position de fermeture dans laquelle lesdits conduits de recirculation et de diffusion sont reliés fluidiquement de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle soit uniquement de l’air recyclé.

[8] L’actionnement de ce volet de pilotage du flux d’air peut être généralement piloté soit de manière manuelle par le conducteur ou le passager avant via des organes de commandes mécaniques ou tactiles, soit de manière automatisée via le module de supervision du système de traitement d’air HVAC.

[9] Afin d’améliorer la qualité l’air habitacle, il est également connu, notamment du US10525395B2, de disposer dans le conduit d’admission en air extérieur un filtre à air de type HEPA (pour « High Efficiency Particules Arresting » en langue anglaise se traduisant en français par [filtre] à haute efficacité contre les particules aériennes).

[10] Un tel filtre HEPA est apte à filtrer au moins 99,95 % des particules fines, invisibles à l’œil nu, d’un diamètre supérieur ou égal à 0,3 micromètre (pm).

[11] Afin de compenser les pertes de charges générées par ces filtres HEPA, ces derniers doivent présenter des dimensions surfaciques relativement importantes pouvant atteindre voire dépasser les 30 dm², de sorte qu’ils sont ainsi généralement implantés dans le compartiment moteur du véhicule situé sous le capot avant.

[12] Ces pertes de charges importantes entraînent également une augmentation conséquente de la puissance électrique absorbée par le groupe moto-ventilateur pour un débit d’air donné en sortie de filtre.

[13] Cette puissance électrique s’avère particulièrement importante durant les phases de refroidissement rapides lancées par exemple au démarrage des véhicules présentant une température habitacle très élevée conséquence d’une exposition prolongée l’été en plein soleil. [14] Lors d’une telle phase de refroidissement rapide, les pertes de charges causées par le filtre HEPA (et qui évoluent suivant le carré du débit d’air en entrée de ce filtre) sont en effet particulièrement conséquentes puisque le groupe moto- ventilateur fonctionne alors à sa puissance électrique maximale afin que le débit d’air entrant dans l’habitacle soit le plus élevé possible (environ 500 kg/h) de sorte à assurer un refroidissement rapide de cet habitacle.

[15] On comprend dès lors que l’implantation d’un tel filtre HEPA nécessite un surdimensionnement du groupe moto-ventilateur dont la puissance maximale de fonctionnement doit être supérieure à celle d’un groupe moto-ventilateur classique équipant les véhicules dépourvus de ce type de filtre.

[16] Outre le surcoût et l’augmentation du bruit de fonctionnement engendrés par ce surdimensionnement du groupe moto-ventilateur, l’inconvénient majeur de l’implantation d’un tel filtre HEPA réside dans la surconsommation électrique générée, ce critère étant particulièrement sensible dans le cas des véhicules électriques pour lesquels la perte d’autonomie peut s’avérer relativement importante (de l’ordre de 10 à 20%).

[Exposé de l’invention]

[17] La présente invention vise donc à améliorer la situation.

[18] Elle propose à cet effet un système de traitement d’air pour véhicule automobile comportant un conduit d’admission en air extérieur, un conduit de recirculation de l’air habitacle, un conduit de diffusion débouchant dans l’habitacle dudit véhicule et dans lequel est agencé un groupe moto-ventilateur, au moins un premier filtre à air monté dans ledit conduit d’admission en air extérieur, ainsi qu’au moins un premier volet de pilotage du flux d’air agencé à l’interface entre la sortie dudit conduit d’admission, celle dudit conduit de recirculation et l’entrée dudit conduit de diffusion, ledit premier volet étant mobile entre une position d’ouverture dans laquelle lesdits conduits d’admission et de diffusion sont reliés fluidiquement et une position de fermeture dans laquelle lesdits conduits de recirculation et de diffusion sont reliés fluidiquement ; caractérisé en ce qu’il comporte un second filtre à air de type HEPA monté dans ledit conduit de recirculation. [19] Ce positionnement particulier du second filtre à air de type HEPA permet d’éviter que ce dernier ne soit sollicité lorsque le groupe moto-ventilateur générant de l’air pulsé dans l’habitacle est alimenté en air extérieur, de sorte notamment à limiter les pertes de charges et à optimiser la consommation électrique dans les phases de refroidissement rapide où le groupe moto-ventilateur fonctionne à sa puissance électrique maximale.

[20] Selon des caractéristiques préférées dudit système de traitement d’air selon l’invention :

- ledit système de traitement d’air comporte un second volet de pilotage du flux d’air agencé dans ledit conduit de recirculation en amont dudit second filtre HEPA et mobile entre une position par défaut d’ouverture dans laquelle ce conduit de recirculation est entièrement ouvert et une position de fermeture dans laquelle ce même conduit de recirculation est fermé ;

- ledit système de traitement d’air est apte à fonctionner dans un mode de refroidissement rapide dans lequel ledit premier volet de pilotage occupe sa position d’ouverture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle provienne uniquement de l’extérieur du véhicule et ledit groupe moto-ventilateur fonctionne à sa puissance électrique maximale de sorte qu’un débit d’air maximal entre dans l’habitacle ;

- ledit second volet de pilotage, ouvert par défaut, est configuré pour venir occuper sa position de fermeture lorsque ledit mode de refroidissement rapide est activé ;

- ledit mode de refroidissement rapide est configuré pour s’activer de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle est supérieure à une température seuil prédéterminée ;

- ledit système de traitement d’air est apte à fonctionner dans un mode de convergence thermique dans lequel ledit premier volet de pilotage occupe sa position de fermeture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle soit uniquement de l’air recyclé ayant traversé ledit second filtre HEPA ;

- ledit mode de convergence thermique est configuré pour s’activer de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle est inférieure ou égale à une température seuil prédéterminée ;

- ledit second filtre HEPA est de classe H13 ; et/ou

- la face amont dudit second filtre HEPA est recouverte d’un pré-filtre antistatique. [21] L’invention vise également sous un second aspect, un véhicule automobile comportant un tel système de traitement d’air.

[Brève description des dessins]

[22] L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée de plusieurs exemples de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels [Fig 1] représente une vue schématique d’un système de traitement d’air HVAC selon l’invention pour véhicule automobile.

[Description détaillée]

[23] Destiné à être installé dans le compartiment moteur d'un véhicule automobile, le système HVAC de traitement de l’air 1 illustré schématiquement sur la figure 1 comporte :

- un conduit d’admission en air extérieur 2 dont l’entrée est reliée fluidiquement à l’extérieur E du véhicule ;

- un conduit de recirculation de l’air habitacle 3 dont l’entrée est reliée fluidiquement à l’intérieur de l’habitacle H du véhicule ; et

- un conduit de diffusion 4 dont la sortie est reliée fluidiquement à l’intérieur de l’habitacle H du véhicule.

[24] Dans la suite de cette description, les termes « amont » et « aval » utilisés pour caractériser la position de certains éléments du système de traitement de l’air 1 seront à considérer par rapport au sens de circulation du flux d’air dans ces conduits 2, 3 et 4.

[25] Le système traitement d’air HVAC 1 comporte également un groupe moto- ventilateur 5 agencé dans le conduit de diffusion 4, ainsi qu’un premier filtre à air habitacle 6 monté dans le conduit d’admission 2 et chargé de retenir certaines particules polluantes en suspension dans l’air extérieur.

[26] Ce premier filtre à air habitacle 6 est avantageusement constitué par un filtre à haute efficacité (HE) permettant de filtrer les polluants gazeux tels que des composés organiques volatils (COV), les poussières et les particules fines telles que celles de diamètre moyen de 2,5 pm (PM 2,5) et celles de diamètre moyen 10 pm (PM 10). [27] Ce premier filtre 6 peut également être constitué par un simple filtre à pollen, un filtre à charbon actif permettant de filtrer de neutraliser les odeurs, ou encore un filtre au Polyphénol assurant un filtrage plus efficace des allergènes. Ce filtre 6 peut également être constitué d’une pluralité de couches, chaque couche assurant la fonction d’un des filtres définis précédemment.

[28] Le système de traitement d’air HVAC 1 comprend en outre un premier volet de pilotage du flux d’air 7 agencé à l’interface entre la sortie du conduit d’admission 2, la sortie du conduit de recirculation 3 et l’entrée du conduit de diffusion 4.

[29] Ce premier volet de pilotage 7 est mobile via un actionneur motorisé non représenté entre :

- une position d’ouverture dans laquelle les conduits d’admission 2 et de diffusion 4 sont reliés fluidiquement de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle H provienne uniquement de l’extérieur E du véhicule, et

- une position de fermeture dans laquelle les conduits de recirculation 3 et de diffusion 4 sont reliés fluidiquement de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle H soit uniquement de l’air recyclé.

[30] Ce volet de pilotage 7 peut également de manière avantageuse venir occuper au moins une position intermédiaire entre ses positions d’ouverture et de fermeture, de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle soit constitué par un mélange d’air provenant de l’extérieur E du véhicule et d’air recyclé (configuration dite de

« recirculation partielle).

[31] Selon l’invention, le système HVAC de traitement de l’air 1 comporte également un second filtre à air habitacle de type HEPA 8 monté dans le conduit de recirculation de l’air habitacle 3.

[32] Ce second filtre HEPA 8 est avantageusement de classe H13 de sorte à assurer le filtrage d’au moins 99,95 % des particules fines, invisibles à l’œil nu, d’un diamètre supérieur ou égal à 0,3 micromètre (pm).

[33] Selon des variantes de réalisation, ce second filtre HEPA 8 peut être d’une classe encore plus efficace (par exemple, de classe H14 assurant le filtrage d’au moins 99,995 % des particules fines, invisibles à l’œil nu, d’un diamètre supérieur ou égal à 0,3 micromètre). [34] De préférence, la face amont de ce second filtre HEPA 8 est recouverte d’un pré-filtre antistatique 9 destiné à retenir le plus gros des particules aspirées, de sorte à éviter que ce filtre HEPA 8 ne soit trop rapidement saturé ou obstrué.

[35] Ce second filtre HEPA 8 est par ailleurs implanté avantageusement dans le compartiment moteur du véhicule situé sous le capot avant, de sorte que les conduits de recirculation de l’air habitacle 3 et de diffusion 4 traversent le tablier, non représenté, séparant le compartiment moteur et l’habitacle.

[36] Le système HVAC de traitement de l’air 1 comporte par ailleurs un module de supervision non représenté apte à gérer, de manière autonome ou en fonction d’ordres de commandes transmis par les passagers du véhicule, le fonctionnement du groupe moto-ventilateur 5 afin d’adapter le débit d’air pulsé sortant de ce dernier ainsi que le fonctionnement du premier volet de pilotage du flux d’air 7.

[37] Constitué de préférence par le BSI du véhicule (pour « Boîtier de Servitude Intelligent ») également appelé VSM (pour « Vehicle Supervisor Module » en anglais) dans la terminologie courante, ce module de supervision comporte un calculateur doté d’un ou de plusieurs microprocesseurs interconnectés, ainsi qu’un module mémoire comprenant de la mémoire non volatile et non volatile.

[38] Ce module de supervision est apte à faire fonctionner le système HVAC de traitement d’air 1 du véhicule dans un mode de refroidissement rapide dans lequel :

- le premier volet de pilotage 7 occupe sa position d’ouverture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle H provienne uniquement de l’extérieur E du véhicule, et

- le groupe moto-ventilateur 5 fonctionne à sa puissance électrique maximale de sorte à ce qu’un débit d’air maximal entre dans cet habitacle H.

[39] Ce mode de refroidissement rapide peut par exemple être configuré pour s’activer de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle est supérieure à une température seuil prédéterminée (par exemple comprise entre 35 et 40°C). On peut également envisager que ce mode de refroidissement rapide puisse être activée manuellement par un passager du véhicule.

[40] De par le positionnement du second filtre HEPA 8 dans le conduit de recirculation 3, celui-ci n’est donc pas sollicité lorsque ce mode de refroidissement rapide est activé de sorte que les pertes de charges sont contenues et qu’un débit d’air suffisant en entrée habitacle (environ 500 kg/h) puisse être obtenu sans surdimensionnement du groupe moto-ventilateur 5 (et donc avec une consommation électrique limitée ainsi qu’un coût et un bruit de fonctionnement réduits).

[41] Le système HVAC de traitement d’air 1 comporte également un second volet de pilotage du flux d’air 10 agencé dans le conduit de recirculation 3 en amont du second filtre H EPA 8 et mobile, via un actionneur motorisé non représenté, entre une position par défaut d’ouverture dans laquelle ce conduit de recirculation 3 est entièrement ouvert et une position de fermeture dans laquelle ce même conduit de recirculation 3 est fermé.

[42] Ce second volet de pilotage du flux d’air 10, ouvert par défaut, est configuré pour venir occuper sa position de fermeture lorsque le mode de refroidissement rapide est activé, de sorte à réduire l’intensité des bruits parasites générés.

[43] Le module de supervision est également apte à faire fonctionner le système HVAC de traitement d’air 1 du véhicule dans un mode de convergence thermique dans lequel le premier volet de pilotage 7 occupe sa position de fermeture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle H soit uniquement de l’air recyclé ayant traversé le second filtre H EPA 8.

[44] Ce mode de convergence thermique configuré pour atteindre dans l’habitacle H une température de consigne prédéfinie, peut par exemple être activé de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle H est inférieure ou égale à une température seuil prédéterminée (avantageusement la même que celle associée au déclenchement du mode de refroidissement rapide). On peut également envisager que ce mode de convergence thermique rapide puisse être activé manuellement par un passager du véhicule.

[45] Dans ce mode de convergence thermique où le second volet de pilotage du flux d’air 10 est ouvert, le second filtre HEPA 8 est sollicité de sorte à assurer une qualité d’air optimale dans l’habitacle H.

[46] Le différentiel entre la température intérieure de l’habitacle H et celle de consigne étant moindre que dans le mode de refroidissement rapide, la réduction du débit d’air en entrée habitacle causée par les pertes de charges plus conséquentes engendrées par la traversée de ce second filtre HEPA 8 n’est plus problématique. [47] Les dimensions surfaciques de ce second filtre HEPA peuvent ainsi être réduites en comparaison des filtres HEPA utilisés dans les véhicules actuels et se rapprocher de celles des filtres à haute efficacité (HE) en étant comprises par exemple entre 5 et 10 dm², ce qui permet un gain de place sensible facilitant leur implantation dans le compartiment moteur du véhicule.

[48] Afin de réduire le bruit de fonctionnement, le module de supervision sera avantageusement configuré de sorte à réduire progressivement la puissance électrique du groupe moto-ventilateur 5 au fur et à mesure de la diminution du différentiel entre la température au sein de l’habitacle H et la température extérieure. [49] Selon des variantes de réalisation non représentées, le système de traitement d’air selon l’invention peut par exemple être dépourvu du second volet de pilotage du flux d’air tel que 10.

[50] De nombreuses variantes de réalisation sont bien entendu envisageables et on rappelle à cet égard que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d’exécution à la portée de l'homme du métier, i

Claims

Revendications

[Revendication 1 ] Système de traitement d’air (1 ) pour véhicule automobile comportant un conduit d’admission en air extérieur (2), un conduit de recirculation de l’air habitacle (3), un conduit de diffusion (4) débouchant dans l’habitacle dudit véhicule (H) et dans lequel est agencé un groupe moto- ventilateur (5), au moins un premier filtre à air (6) monté dans ledit conduit d’admission en air extérieur (2), ainsi qu’au moins un premier volet de pilotage du flux d’air (7) agencé à l’interface entre la sortie dudit conduit d’admission (2), celle dudit conduit de recirculation (3) et l’entrée dudit conduit de diffusion (4), ledit premier volet (7) étant mobile entre une position d’ouverture dans laquelle lesdits conduits d’admission (2) et de diffusion (4) sont reliés fluidiquement et une position de fermeture dans laquelle lesdits conduits de recirculation (3) et de diffusion (4) sont reliés fluidiquement ; caractérisé en ce qu’il comporte un second filtre à air de type HEPA (8) monté dans ledit conduit de recirculation (3).

[Revendication 2] Système de traitement d’air (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comporte un second volet de pilotage du flux d’air (10) agencé dans ledit conduit de recirculation (3) en amont dudit second filtre HEPA (8) et mobile entre une position par défaut d’ouverture dans laquelle ce conduit de recirculation (3) est entièrement ouvert et une position de fermeture dans laquelle ce même conduit de recirculation (3) est fermé.

[Revendication 3] Système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il est apte à fonctionner dans un mode de refroidissement rapide dans lequel :

- ledit premier volet de pilotage (7) occupe sa position d’ouverture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle (H) provienne uniquement de l’extérieur du véhicule, et

- ledit groupe moto-ventilateur (5) fonctionne à sa puissance électrique maximale de sorte qu’un débit d’air maximal entre dans l’habitacle (H).

[Revendication 4] Système de traitement d’air (1) selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit second volet de pilotage (10), ouvert par défaut, est configuré pour venir occuper sa position de fermeture lorsque ledit mode de refroidissement rapide est activé.

[Revendication 5] Système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit mode de refroidissement rapide est configuré pour s’activer de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle (H) est supérieure à une température seuil prédéterminée.

[Revendication 6] Système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il est apte à fonctionner dans un mode de convergence thermique dans lequel ledit premier volet de pilotage (7) occupe sa position de fermeture de sorte que l’air pulsé pénétrant dans l’habitacle (H) soit uniquement de l’air recyclé ayant traversé ledit second filtre HEPA (8).

[Revendication 7] Système de traitement d’air (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit mode de convergence thermique est configuré pour s’activer de manière automatisée lorsque la température au sein de l’habitacle (H) est inférieure ou égale à une température seuil prédéterminée.

[Revendication 8] Système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit second filtre HEPA (8) est de classe H13.

[Revendication 9] Système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face amont dudit second filtre HEPA (8) est recouverte d’un pré-filtre antistatique (9).

[Revendication 10] Véhicule automobile comportant un système de traitement d’air (1 ) selon l’une des revendications 1 à 9.