FR2976855A1 - Dispositif et procede de climatisation d'une zone de l'habitacle. - Google Patents

Abstract

Dispositif de climatisation d'une zone, notamment arrière, de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant des moyens de chauffage de la zone arrière de l'habitacle et des moyens de commande (3) de chauffage. Les moyens de chauffage comprennent au moins un panneau rayonnant (1, 2) monté au moins en partie sur le dos d'un siège avant (Av) du véhicule automobile, et les moyens de commande (3) comprennent des moyens de régulation (4) permettant de réguler la température des moyens de chauffage au moins à partir de la température à l'extérieur du véhicule, de la température à l'intérieur de l'habitacle, de l'ensoleillement, de la détection de la présence d'au moins un passager (Pa) sur les places arrière (Ar), et/ou de la détection de la vitesse et de la température d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle.

Description

B 11-0951 FR 1 Dispositif et procédé de climatisation d'une zone de l'habitacle. L'invention concerne la climatisation d'une zone de l'habitacle d'un véhicule automobile, et plus particulièrement le chauffage des places arrière d'un véhicule automobile. Dans un véhicule automobile, les places arrière sont généralement chauffées par de l'air chaud soufflé à des sorties situées à l'avant de l'habitacle, ou par de l'air chaud soufflé à des sorties dédiées aux places arrière. Lorsqu'il n'existe pas de sorties dédiées aux places arrière, le confort thermique aux places arrière est très dégradé par rapport aux places avant à cause du manque d'air chaud. Lorsque ces sorties existent, le confort thermique aux places arrière reste néanmoins en retrait de celui atteint aux places avant à cause d'un débit d'air soufflé plus faible au niveau des places arrière qu'au niveau des places avant. I1 est ainsi difficile d'atteindre le confort thermique simultanément aux places avant et arrière, le tout dans un temps acceptable et/ou avec une consommation d'énergie acceptable. Pour atteindre le confort thermique souhaité pour un passager installé sur les places arrière, le débit d'air soufflé généralement nécessaire est important. Ce débit d'air soufflé important induit l'utilisation de conduits de section importante, un boîtier de chauffage/climatisation de taille plus encombrante que pour un système de chauffage des places avant, et un ventilateur plus puissant afin de souffler l'air chaud sur toute la longueur du conduit jusqu'aux sorties situées au niveau des places arrière. Le boîtier et les conduits permettant d'acheminer l'air aux places arrière sont situés dans des espaces confinés qui pourraient être utilisés pour l'implantation de packs de batteries supplémentaires permettant d'augmenter l'autonomie d'un véhicule automobile à traction électrique. Par arbitrage au niveau de l'architecture, du coût et de la prestation, lorsqu'ils existent, les conduits pour le chauffage des places arrière sont aujourd'hui très petits, ce qui empêche d'obtenir un débit d'air suffisant satisfaisant les objectifs de confort thermique.

Par ailleurs, des pertes thermiques sont générées le long des conduits, dégradant le rendement, notamment pendant la phase de mise en action durant laquelle les conduits sont généralement à une température faible, et dégradant la consommation de ces systèmes de chauffage. Dans un véhicule automobile à traction thermique, la source de puissance du système de chauffage est l'énergie thermique dissipée par le moteur thermique du véhicule automobile sur le circuit de refroidissement lorsque celui-ci est chaud quelques instants après le démarrage. La consommation énergétique du système de chauffage n'est donc pas un critère d'ordre 1 du fait de la surabondance de puissance disponible. Cependant, même si cette source d'énergie semble gratuite, elle ne l'est pas entièrement si l'on considère le ralentissement de la montée en température du groupe motopropulseur qui engendre une surconsommation et des problèmes de dépollution. Dans un véhicule automobile à traction électrique ou hybride, la source d'énergie destinée au chauffage est en grande partie l'électricité délivrée par les batteries de traction. Le chauffage de l'habitacle, notamment des places arrière, prélève par conséquent l'énergie à la même source que la chaîne de traction. Un système de chauffage ayant besoin d'une consommation énergétique élevée pénalisera donc fortement l'autonomie du véhicule automobile. Par ailleurs, un véhicule automobile doté d'un système de traction électrique possède généralement un plancher plan à cause des batteries qui sont logées sous la caisse. Par conséquent, l'intégration de conduits dédiés aux places arrière est très complexe. En effet, le volume nécessaire aux conduits dédiés aux places arrière sera amputé au volume disponible pour les batteries. I1 est connu d'utiliser des panneaux résistifs chauffant pour le chauffage des places arrière, notamment des nappes chauffantes montées sur le dossier des sièges avant en regard des places arrière. Le document FR 2 691 344 décrit un exemple d'un tel système. Cependant, ce système ne permet que le chauffage des pieds d'un passager à l'arrière.

Le document JP 2 053 643 décrit un autre système de chauffage des places arrière utilisant une nappe chauffante intégrée sur la face arrière du dossier d'un siège avant. Le document JP 2008/006955 décrit un système de chauffage des places arrière utilisant une source chaude telle qu'une lampe associée à un réflecteur permettant de diriger le rayonnement lumineux vers les jambes, et plus particulièrement les zones sous les genoux, pour le chauffage des jambes de passagers arrière. Cependant, aucun de ces dispositifs ne comprend de moyens permettant de tenir compte de l'énergie consommée par le système et permettant de réduire la consommation et ainsi d'augmenter l'autonomie du véhicule automobile, notamment d'un véhicule automobile à traction électrique. L'invention propose de pallier aux inconvénients mentionnés en proposant une climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile permettant d'obtenir, notamment en hiver, un confort thermique dans une zone spécifique de l'habitacle, en particulier aux places arrière, le plus rapidement possible, tout en minimisant le besoin énergétique du chauffage et en réduisant le volume nécessaire à un dispositif de climatisation Selon un aspect, il est proposé un dispositif de climatisation d'une zone, notamment arrière, de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant des moyens de chauffage de ladite zone de l'habitacle et des moyens de commande de chauffage.

Selon une caractéristique générale, les moyens de chauffage comprennent au moins un panneau rayonnant monté au moins en partie sur le dos d'un siège avant du véhicule automobile, et les moyens de commande comprennent des moyens de régulation permettant de réguler la température des moyens de chauffage au moins à partir de la température à l'extérieur du véhicule, de la température à l'intérieur de l'habitacle, de l'ensoleillement, de la détection de la présence d'au moins un passager sur les places arrière, et/ou de la vitesse et de la température d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle.

Les moyens de régulation permettent ainsi d'optimiser la consommation d'énergie par les moyens de chauffage. En effet, en adaptant la consommation électrique des moyens de chauffage en fonction des différents paramètres cités les moyens de régulation permettent de définir une température de chauffage optimale des moyens de chauffage par rapport à la température souhaitée par le ou les passagers arrière. Les moyens de régulation permettent ainsi de chauffer plus rapidement les places arrière tout en consommant une énergie électrique moindre que des moyens de chauffage qui ne sont pas associés à des moyens de régulation. La détection de la présence d'au moins un passager sur les places arrière permet de déterminer s'il est nécessaire de chauffer les places arrière ou non. La détection de la vitesse et de la température d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle permet de combiner le chauffage du panneau rayonnant au chauffage par air soufflé provenant de zones à l'avant ou à l'arrière de l'habitacle. Le panneau rayonnant peut avantageusement comprendre des fils conducteurs chauffants tissés dans la housse du siège avant. Dans un autre mode de réalisation, le panneau rayonnant peut avantageusement comprendre une nappe chauffante disposée entre la housse du siège et la garniture du siège. De préférence, les moyens de chauffage comprennent un panneau isolant destiné à être intercalé entre le panneau rayonnant et la garniture du siège.

Le panneau isolant permet ainsi d'empêcher que la chaleur ne se diffuse au travers du siège avant et ne gêne le passager avant. De plus, ce panneau isolant permet de conserver la chaleur rayonnée par les moyens de chauffage pour le chauffage des places arrière. Le dispositif comprend de préférence des moyens de sécurité permettant de couper l'alimentation des moyens de chauffage si la température des moyens de chauffage est supérieure à un seuil de température. Ces moyens de sécurité permettent d'éviter toute surchauffe des moyens de chauffage qui pourraient entraîner une dégradation du siège avant ou un risque de brûlure des fibres du siège voire du passager arrière s'il venait à toucher le dossier du siège avant. Avantageusement, les moyens de chauffage peuvent comprendre au moins un panneau rayonnant supplémentaire monté sur l'intérieur d'une porte accédant sur les places arrière, et/ou un accoudoir des places arrière. En combinant ainsi plusieurs panneau rayonnant installés à différents endroit autour de la zone où le passager arrière est assis, le confort thermique du passager arrière peut être ressenti plus rapidement par celui-ci et la consommation d'énergie électrique consommée réduite. En effet, en disposant des moyens de chauffage à différentes localisations, le chauffage de la place arrière est plus rapide et le confort thermique peut être atteint de façon plus optimisée.

Les moyens de chauffage peuvent avantageusement comprendre un panneau rayonnant ou une zone du panneau rayonnant disposé sous le siège avant de manière à rayonner de la chaleur vers les pieds d'un passager arrière. En attribuant ainsi un panneau rayonnant, ou en disposant une zone du panneau rayonnant au chauffage des pieds du passager arrière, le confort thermique ressenti par le passager arrière sera atteint plus rapidement. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de climatisation d'une zone, notamment arrière, de l'habitacle d'un véhicule automobile, dans lequel on mesure les paramètres environnants comprenant au moins la température à l'extérieure du véhicule, la température à l'intérieur de l'habitacle, l'ensoleillement extérieur, la détection de la présence d'au moins un passager sur les places arrière, la vitesse et la températures d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle. Selon une caractéristique générale, on commande la température désirée dans ladite zone de l'habitacle à partir des paramètres environnants, et on alimente un panneau rayonnant de manière à émettre une chaleur correspondant à la chaleur désirée.

Avantageusement, le panneau rayonnant peut être divisé en différentes zones, et on commande la température des différentes zones de manière indépendante. Ainsi il est possible de chauffer de manière plus importante les pieds du passager arrière qu'une zone autour des genoux. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de mise en oeuvre et de modes de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de climatisation d'une zone arrière de l'habitacle d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation ; - la figure 2 présente de manière schématique un exemple d'implantation de moyens de chauffage de la zone arrière dans l'habitacle du véhicule automobile selon un mode de réalisation ; - la figure 3 illustre de manière schématique un exemple de procédé de climatisation de la zone arrière de l'habitacle d'un véhicule automobile selon un mode de mise en oeuvre.

Sur la figure 1 est représenté de manière schématique, à titre d'exemple, un dispositif de climatisation d'une zone arrière de l'habitacle d'un véhicule automobile. Le dispositif de climatisation de la zone arrière de l'habitacle comprend deux panneaux rayonnants 1 et 2 respectivement montés sur le dossier des sièges avant Av du véhicule automobile comme illustré sur la figure 2. Chaque panneau rayonnant 1 et 2 comprend une nappe chauffante disposée entre la housse du siège avant Av et la garniture du siège. Les panneaux 1 et 2 peuvent comporter un panneau isolant disposé entre la nappe chauffante et la garniture permettant d'empêcher que la chaleur rayonnée par les panneaux rayonnants 1 et 2 ne se propage au travers du siège Av gênant les passagers avant. Le panneau isolant, intercalé ainsi entre la housse du siège et la garniture du siège, permet également de conserver la chaleur rayonnée pour le chauffage de la zone arrière. La nappe chauffante peut être fixée dans le siège Av à l'aide d'adhésif. Le panneau isolant peut aussi comporter un film réfléchissant sur sa face située côté panneau rayonnant.

Les panneaux rayonnants 1 et 2 peuvent également être réalisés à partir de fils conducteurs chauffants tissés dans une partie de la housse du siège destinée à couvrir le dossier d'un siège avant Av. Les panneaux rayonnants 1 et 2 sont couplés à des moyens de commande 3 de chauffage aptes à déterminer la quantité de courant électrique à délivrer à chaque panneau rayonnant 1 et 2 pour qu'ils délivrent la quantité de chaleur nécessaire à l'établissement de la température de confort souhaitée par les passagers Pa à l'arrière. En effet, un panneau rayonnant est un système de chauffage produisant de la chaleur à partir d'une source d'alimentation électrique. Une fois alimenté, il délivre de la chaleur à tout objet en vis-à-vis par rayonnement thermique, le rayonnement thermique résultant de l'augmentation de la température du panneau rayonnant générée par la quantité de courant électrique reçue. Les moyens de commande 3 reçoivent en entrée une consigne de température de confort, Tconfortl et Tconfort2, souhaitée par chaque passager Pa arrière à partir desquelles la quantité de chaleur nécessaire est déterminée. Les moyens de commande 3 comprennent, par ailleurs, des moyens de régulation 4. Les moyens de régulation 4 régulent la température de chaque panneau rayonnant 1 et 2 à partir de paramètres environnants. Lors de la mise en marche des panneaux rayonnants 1 et 2, par exemple en hiver, un courant électrique important est consommé par les panneaux rayonnants 1 et 2 afin de monter rapidement le panneau à une température de surface cible. Une fois le confort thermique souhaité atteint, une régulation permet de contrôler précisément la température des panneaux rayonnants 1 et 2 pour qu'il n'y ait pas de variations intempestives du confort thermique. Lors de cette régulation, le courant électrique consommé devient très faible.

Les moyens de commande 3 sont, en effet, couplés à différents moyens de mesure permettant de mesurer des paramètres relatifs à l'environnement du passager arrière Pa et à l'environnement du véhicule automobile. Les moyens de commande 3 sont ainsi couplés à un capteur de température 5 extérieure, une sonde de température 6 intérieure, un capteur d'ensoleillement 7, deux capteurs de présence 8 et 9, un débitmètre 10 et une sonde de température 11 d'air soufflé. Dans une alternative, les informations relatives au débit et à la température d'air soufflé peuvent provenir du contrôleur de climatisation, basé sur la demande de ventilation. Le capteur de température 5 extérieure permet ainsi de mesurer la température à l'extérieur du véhicule automobile et d'estimer la différence entre la température à l'extérieur du véhicule et la température à l'intérieur de l'habitacle du véhicule déterminée par la sonde de température 6 intérieure. La sonde de température 6 intérieure peut, par exemple, être montée sur le rétroviseur intérieur. Le capteur d'ensoleillement 7 permet de mesurer la puissance d'ensoleillement extérieur et ainsi de pondérer la commande de chauffage. En effet, un véhicule subissant un ensoleillement fort sera susceptible de chauffer plus rapidement que si l'ensoleillement est faible, et de soumettre en plus les passagers déjà exposés à l'ensoleillement à un rayonnement thermique contribuant au chauffage de ces passagers. On peut, ainsi, tenir compte du chambrage du véhicule pour la commande et la régulation du chauffage des panneaux rayonnants 1 et 2. Le chambrage correspond à la quantité d'énergie calorifique accumulée dans l'habitacle d'un véhicule automobile. Les capteurs de présence 8 et 9 permettent de détecter la présence d'un ou deux passagers à l'arrière du véhicule automobile et ainsi de déterminer si le chauffage des places arrière Ar à l'aide des panneaux rayonnants 1 et 2 est nécessaire ou superflu. Selon qu'il y ait un ou deux passagers Pa à l'arrière ou personne, les moyens de commandes peuvent ainsi commander l'alimentation électrique d'un ou deux panneaux rayonnants 1 et 2 ou couper l'alimentation des panneaux rayonnants 1 et 2.

Ces capteurs de présence 8 et 9 permettent d'optimiser la consommation énergétique des panneaux rayonnants 1 et 2, et ainsi d'augmenter l'autonomie du véhicule automobile. En effet, s'il n'y a par exemple aucun passager Pa à l'arrière du véhicule, il n'est pas nécessaire de chauffer la zone arrière de l'habitacle, le confort thermique n'étant souhaité que pour le conducteur et éventuellement le passager à l'avant. Le débitmètre 10, ou l'information relative au débit d'air, permet d'avoir la vitesse et la quantité d'air soufflé par les moyens de chauffage par air chaud à l'avant de l'habitacle et éventuellement à l'arrière. L'association du débitmètre 10 à la sonde de température 11 d'air soufflé, ou des informations relatives au « débit » et à la « température », permet de réguler la quantité de chaleur nécessaire à délivrer par les panneaux rayonnant 1 et 2 pour obtenir rapidement le confort thermique souhaité au niveau de la zone arrière de l'habitacle, et de réguler la quantité de chaleur délivrée par les panneaux rayonnants 1 et 2 pour conserver le confort thermique, une fois celui-ci établi. Le dispositif comprend également, comme cela est représenté sur la figure 1, des moyens de sécurité 12 permettant de couper l'alimentation des panneaux rayonnants 1 et 2 si leur température est supérieure à un seuil de température, seuil. Les moyens de sécurité 12 comprennent respectivement pour chaque panneau rayonnant 1 et 2 un capteur de température 13 et 14 délivrant respectivement en sortie la température mesurée sur un panneau rayonnant à des moyens de comparaisons 15 et 16 qui reçoivent également en entrée un seuil de température, seuil. Pour chaque panneau rayonnant 1 et 2, si la température mesurée est supérieure au seuil de température, seuil, les moyens de comparaison 15 ou 16 associés délivrent un signal de coupure de l'alimentation électrique dudit panneau rayonnant. Ce signal peut être délivré aux moyens de commande 3 qui commande la coupure d'alimentation du panneau rayonnant 1 ou 2 comme représenté sur la figure 1, ou bien directement sur un interrupteur commandé couplé entre l'alimentation électrique et le panneau rayonnant 1 ou 2. Comme cela est illustré sur la figure 2, les panneaux rayonnants 1 et 2 peuvent comprendre deux zones commandées de manière indépendante, une zone G rayonnant de la chaleur vers les jambes du passager arrière, et une zone P apposée sous le siège avant et rayonnant de l'énergie calorifique vers les pieds du passager arrière. Ces deux zones P et G peuvent comprendre des commandes de température de confort indépendante permettant de désigner une température distincte pour chaque zone. Sur la figure 3 est représenté de manière schématique un procédé de climatisation de la zone arrière de l'habitacle d'un véhicule automobile selon un mode de mise en oeuvre. Dans une première étape 301, les moyens de commande 3 reçoivent une consigne de température de confort souhaitée par le passager Pa arrière. Dans une étape suivante 302, les moyens de commande 3 reçoivent un signal de présence délivré par un capteur de présence 8 ou 9 permettant de déterminer si un passager Pa est assis sur les places arrière Ar du véhicule automobile. Si le signal indique qu'il n'y a aucun passager, les panneaux ne sont pas alimentés. Sinon, dans une étape suivante 303, les moyens de commande 3 déterminent une température de chauffage des panneaux rayonnants 1 et 2 à partir des mesures reçues de température extérieure, de température intérieure et d'ensoleillement. Dans une étape suivante 304, les moyens de commande 3 corrigent la température de chauffage en tenant compte de la température et de la quantité d'air soufflé dans l'habitacle par des moyens de soufflage d'air chaud.

Les moyens de commande 3 régulent ensuite la température de chauffage des panneaux rayonnants 1 et 2 à l'aide des moyens de régulation 4 et en recommençant ce procédé. Selon le mode de mise en oeuvre, le procédé de chauffage peut être mis en route automatiquement par les moyens de commande en fonction des paramètres environnants, ou bien manuellement par un passager Pa arrière en tenant compte des paramètres environnants pour la détermination de la température de chauffage des panneaux rayonnants 1 et 2.

La climatisation de l'habitacle du véhicule automobile ainsi réalisée permet d'obtenir rapidement un confort thermique aux places arrière, tout en minimisant le besoin énergétique du système de chauffage et en réduisant le volume nécessaire à l'implantation dudit système de chauffage. La possibilité de supprimer les conduits d'air de chauffage débouchant aux places arrière permet de libérer de la place pour, par exemple, des packs de batteries supplémentaires permettant d'augmenter l'autonomie d'un véhicule automobile à traction électrique. Cette suppression est possible étant donné que le chauffage des places arrière peut être entièrement assuré par les panneaux rayonnants. L'utilisation de panneaux rayonnants permet également d'obtenir un confort thermique aux places avant et arrière avec une température et une quantité d'air soufflé réduite. Le débit d'air soufflé dans l'habitacle est réduit, et le bruit engendré par le souffle est par conséquent réduit, améliorant par la même occasion le confort auditif. La consommation électrique des panneaux rayonnants étant plus faible que celle de soufflerie, tout en assurant le même confort, la consommation électrique pour le chauffage de l'habitacle est réduite et l'autonomie du véhicule, s'il est propulsé électriquement, augmentée.

La description a été faite principalement en considérant la zone de climatisation comme étant la zone arrière de l'habitacle, et notamment les places arrière du véhicule. I1 est à noter que l'invention peut également être appliquée pour le chauffage des places avant en intégrant des moyens de chauffage tels que des panneaux rayonnants sur le dessous de la planche de bord afin de chauffer les cuisses, les jambes et les pieds des occupants des places avant.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de climatisation d'une zone, notamment arrière, de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant des moyens de chauffage de ladite zone de l'habitacle et des moyens de commande (3) de chauffage, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent au moins un panneau rayonnant (1,
2. 2) monté au moins en partie sur le dos d'un siège avant (Av) du véhicule automobile, et les moyens de commande (3) comprennent des moyens de régulation (4) permettant de réguler la température des moyens de chauffage au moins à partir de la température à l'extérieur du véhicule, de la température à l'intérieur de l'habitacle, de l'ensoleillement, de la détection de la présence d'au moins un passager (Pa) sur les places arrière (Ar), et/ou de la vitesse et de la température d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le panneau rayonnant (1, 2) comprend des fils conducteurs chauffants tissés dans la housse du siège avant (Av).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le panneau rayonnant (1, 2) comprend une nappe chauffante disposée entre la housse du siège et la garniture du siège.
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de chauffage comprennent un panneau isolant destiné à être intercalé entre le panneau rayonnant et la garniture du siège.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des moyens de sécurité (12) permettant de couper l'alimentation des moyens de chauffage si la température des moyens de chauffage est supérieure à un seuil de température (seuil).
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de chauffage comprennent au moins un panneau rayonnant supplémentaire monté sur l'intérieur d'une porte accédant sur les places arrière, et/ou un accoudoir des places arrière.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le panneau rayonnant (1, 2) comprend une pluralité de zones (G, P) qui sont commandées en température de manière indépendante.
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de chauffage comprennent un panneau rayonnant ou une zone (P) du panneau rayonnant (1, 2) disposé sous le siège avant de manière à rayonner de la chaleur vers les pieds d'un passager arrière (Pa).
9. 9. Procédé de climatisation d'une zone, notamment arrière, de l'habitacle d'un véhicule automobile, dans lequel on mesure les paramètres environnants comprenant au moins la température à l'extérieure du véhicule, la température à l'intérieur de l'habitacle, l'ensoleillement extérieur, la détection de la présence d'au moins un passager sur les places arrière, la vitesse et la température d'air soufflé dans différentes zones de l'habitacle, caractérisé en ce qu'on commande la température désirée dans la zone arrière de l'habitacle à partir des paramètres environnants, et on alimente un panneau rayonnant (1, 2) de manière à émettre une chaleur correspondant à la chaleur désirée.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le panneau rayonnant (1, 2) est divisé en différentes zones (G, P), et on commande la température des différentes zones (G, P) de manière indépendante.