FR3088256A1 - Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile - Google Patents

Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile Download PDF

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Daniel NEVEU
Omar Zoubairi
Shivakumar Puttaswamy
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L'invention concerne un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencé pour : - acquérir : ○ une donnée (BA) représentative de l'amplitude respiratoire du passager, ○ et/ou une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager, ○ une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager, ○ optionnellement une donnée sur l'âge du passager, ○ optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l'heure e la journée, - déterminer une donnée représentative (MET) de l'activité métabolique du passager sur a base des données précitées, - de préférence déterminer ensuite une valeur d'un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l'habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l'activité métabolique du passager.

Description

L’invention concerne un système de gestion thermique pour véhicule automobile. L’invention concerne encore un procédé de gestion thermique mis en oeuvre par un tel système de gestion thermique.
Dans un véhicule automobile, il est connu de prévoir une gestion des débits, températures et répartition de l’air soufflée par les différents aérateurs en fonction des conditions extérieures de température et d’ensoleillement. Sur certains véhicules, cela peut être combiné avec l’activation d’un volant chauffant et/ou d’un siège chauffant ou refroidissant, et parfois de surfaces chauffantes par contact tel qu’un repose coude.
La détection et/ou la prise en compte de l’état thermique des passagers est quasiment inexistante, hormis quelques exemples d’utilisation de capteurs infrarouges qui détectent la température superficielle des vêtements des passagers pour mieux tenir des conditions initiale lors de la phase transitoire d’accueil (lorsque la personne vient d’une ambiance froide ou chaude) et de l’équilibre thermique résultant des échanges radiatifs et convectifs. En général la mesure de l’état thermique de l’habitacle se limite à une mesure de températures d’air combinée avec un capteur d’ensoleillement.
Des approches plus sophistiquées de la gestion du confort ont été proposées en s’appuyant sur de nouveaux capteurs, en particulier des caméras infrarouges, et de nouveaux actionneurs, en particulier des panneaux radiants et/ou des apports d’air localisés.
L’invention vise notamment à proposer une amélioration des systèmes de gestion thermiques connus.
L’invention a ainsi pour objet un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencé pour :
- acquérir une première donnée représentative du niveau d’habillement d’un passager dans l’habitacle (Cio) et/ou une deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager,
- acquérir une troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle, notamment un ensemble de données permettant de caractériser l’environnement thermique,
- déterminer une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base des données ainsi acquises.
L’invention permet de répondre à des attentes croissantes en matière de confort et de bien-être à bord d’un véhicule, et notamment en augmentant la capacité à s’adapter aux besoins de chaque passager.
Le système selon l’invention permet les aspects suivants :
- la capacité de s’adapter au profil particulier de chaque passager, c'est-à-dire prendre en compte ses attentes ou préférences particulières, ainsi que son domaine spécifique de confort lié à son profil personnel (sexe, âge, ratio masse musculaire / graisse, etc...)
- la capacité de prendre en compte chaque contexte d’usage ou d’état des passagers pouvant impacter le confort thermique: habillement, métabolisme (digestion, sport, heure...), stress, fatigue...
- la capacité de prendre en compte une grande variété des échanges thermiques sur les passagers, que ce soit en nature (convection, rayonnement, contacts) ou localisation (tête, cou, torse, bras, mains, dos, cuisses, jambes, pieds)
Selon un aspect de l’invention, le système comporte au moins un capteur agencé pour mesurer un paramètre servant à déterminer l’une au moins des première, deuxième et troisième données.
Selon un aspect de l’invention, le capteur est choisi parmi :
- une caméra, notamment une caméra DMS, agencée pour observer un passager dans l’habitacle,
- un dôme infrarouge formé par une caméra infrarouge grand angle placée sur un plafond de l’habitacle et qui permet de mesurer les température des parois et fenêtres de l’habitacle,
- un capteur d’ensoleillement,
- un capteur de température à la sortie d’un dispositif de climatisation ou d’un HVAC après les échangeurs,
- un capteur de température régnant dans l’habitacle.
Une caméra DMS (Driver Monitoring System en anglais) est une caméra fonctionnant dans le proche infrarouge et peut permettre de récupérer une image du visage et/ou du buste du conducteur, peu importe la luminosité dans l’habitacle. Grâce à des algorithmes, notamment par analyse physique ou en utilisant des mégadonnées ou big data en anglais, on peut en déduire de nombreuses informations telles que : la reconnaissance de l’identité du passager, évaluation du niveau de fatigue, estimation du rythme cardiaque, reconnaissance des habits portés en haut du corps.
Selon un aspect de l’invention, le système comporte un dispositif de climatisation, notamment un HVAC, et le système est agencé pour mesurer un paramètre servant à déterminer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle, ce paramètre étant lié à l’état du dispositif de climatisation, notamment la puissance d’un pulseur du dispositif de climatisation ou la distribution d’air climatisé du dispositif de climatisation.
Selon un aspect de l’invention, la première donnée (Cio) représentative du niveau d’habillement du passager dans l’habitacle correspond à une résistance thermique des vêtements portés par le passager.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour traiter une image prise par une caméra et pour, à partir de cette image, déterminer le type de vêtements (T-shirt et/ou chemise et/ou pull et/ manteau et/ou écharpe et/ou chapeau ) portés par le passager notamment par reconnaissance d’image, le système étant agencé en outre pour déterminer la résistance thermique à partir du type de vêtements ainsi mesuré.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante au moins d’un rythme cardiaque du passager qui est mesuré notamment par une caméra du système, notamment une caméra DMS.
Selon un aspect de l’invention, cette caméra est agencée pour observer des changements de couleur du visage du passager dus au déplacement du sang au niveau de la peau du visage, et le système mesure à partir de ces images le rythme cardiaque.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante au moins d’une caractéristique physique du passager qui est mesuré notamment par une caméra du système, notamment une caméra DMS.
Selon un aspect de l’invention, la caméra est agencée pour mesurer, notamment par traitement d’images, des caractéristiques physiques du passager, notamment le sexe, l’âge, la taille et le volume. Il est possible d’en déduire le poids.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante à la fois d’un rythme cardiaque du passager et au moins d’une caractéristique physique du passager.
Selon un aspect de l’invention, la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager correspondant à une puissance surfacique thermique produit par le passager.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour, à partir des températures des parois et/ou fenêtre mesurés par un capteur, notamment par un dôme infrarouge, calculer la température radiative pour au moins une partie, notamment plusieurs parties, du corps du passager telle que la tête, le buste, le dos, les jambes, les mollets, les pieds, les bras.
Selon un aspect de l’invention, le calcul est réalisé pour au moins six parties distinctes du corps, notamment au moins dix parties distinctes du corps telles que tête, cou, torse, bras, mains, dos, fessier, cuisses, jambes, pieds.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour estimer la température d’air au contact du passager pour une partie du corps du passager, notamment plusieurs parties du corps du passager, notamment la tête, buste, dos, jambes, mollets, pieds, bras, notamment à partir de la puissance d’un pulseur d’air et/ou de la distribution de l’HVAC et/ou de la température d’air soufflée et de la température de l’habitacle et notamment sur la base d’abaques.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour, à partir de la distribution de l’HVAC et/ou de la puissance du pulseur d’air, estimer, notamment à partir d’abaques, la vitesse d’air au contact d’une partie ou plusieurs parties du corps du passager.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour acquérir des caractéristiques de l’HVAC, telles que la position des volets et une caractéristique du pulseur, pour estimer la vitesse d’air au niveau des passagers.
Selon un aspect de l’invention, ces températures et/ou vitesses sont utilisées pour calculer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour estimer la puissance thermique totale échangée (P_tot_theoritical) par le passager avec son environnement en estimant la puissance thermique échangée partie par partie du corps, notamment la tête, le buste, le dos, les jambes, les mollets, les pieds, les bras.
Selon un aspect de l’invention, les puissances échangées sont fonction de la vitesse d’air locale, de la température d’air locale, de la température radiative locale, de la surface des passagers, du niveau d’habillement du passager (Cio) et de la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour comparer la puissance thermique totale échangée avec l’environnement (P_tot_theoritical) à la puissance théorique produite par le métabolisme des passagers et, en multipliant cette différence de puissance par un coefficient, déterminer une valeur de l’indice de confort thermique (PMV).
Selon un aspect de l’invention, ce modèle peut ensuite servir à estimer le confort instantané des passagers. On peut aussi définir des consignes pour les actuateurs thermiques afin d’atteindre le confort des passagers. On a ainsi une régulation personnalisé du système thermique.
Contrairement aux régulations connues qui se basent exclusivement sur des paramètres extérieurs aux passagers (température cabine, température extérieure, ensoleillement), l’invention utilise de préférence à la fois des données extérieures et des caractéristiques des passagers. On peut ainsi affiner le besoin thermique pour arriver au confort thermique des passagers.
L’invention a encore pour objet un procédé de gestion du confort thermique dans un habitacle automobile utilisant un modèle estimatif des sensations thermiques et du confort thermique basé sur un calcul des échanges thermiques sur les différentes partie du corps et l’analyse des températures d’équilibre et bilans de puissance qui en résultent, caractérisé en ce que le procédé détermine simultanément, pour estimer un indice de confort:
- l’activité métabolique du ou des passagers, issue de données de mesures et/ou d’un modèle d’estimation prédéterminé,
- le niveau d’habillement du ou des passagers, issu de données de mesures et/ou d’un modèle d’estimation prédéterminé,
- les échanges par convection, rayonnement et contact avec le ou les passagers, pris sur au moins six zones distinctes du corps.
Selon un aspect de l’invention le procédé est agencé pour prendre en compte des échanges thermiques par respiration, sudation et perspiration, comme fonction de la température et humidité ambiante et du métabolisme pour estimer un indice de confort.
Selon un aspect de l’invention, l’activité métabolique est déterminée en fonction du jour et/ou de l’heure, du sexe, de l’âge, d’autres caractéristiques personnelles du passager, et de la donnée ou connaissance de ses activités courantes ou antérieures.
Selon un aspect de l’invention, le procédé est agencé pour prendre en compte des variations dans le temps ou entre parties du visage de la température de peau mesurées par une caméra infrarouge.
Selon un aspect de l’invention, le procédé est agencé pour prendre en compte une estimation d’une sensation thermique locale et globale basée sur la donnée de températures de peau prises comme référence du confort sur chaque partie du corps, et sur un calcul du déficit thermique résultant d’un bilan des échanges locaux et globaux obtenu avec ces températures.
Selon un aspect de l’invention, le procédé est agencé pour prendre en compte une carte des températures de peau prises comme référence du confort sous forme de valeurs tabulées et/ou modélisées et/ou obtenues par apprentissage, en fonction du profil et préférences de chaque passager, des conditions ambiantes et du contexte d’usage.
Selon un aspect de l’invention, le procédé est agencé pour prendre en compte une estimation d’un confort thermique global basée sur l’application d’une formule qui combine et pondère l’influence de l’écart sur chaque partie du corps entre la température de peau à l’équilibre et la température de référence du confort, ainsi que la variation au cours du temps de cet écart.
Selon un aspect de l’invention, le procédé est agencé pour prendre en compte des coefficients de pondération de l’impact de chaque terme (écart entre températures d’équilibre et température de référence et/ou sa variation locale) sous forme de valeurs tabulées et/ou modélisées et/ou obtenues par apprentissage, en fonction du profil et préférences de chaque passager, des conditions ambiantes et du contexte d’usage.
D’une manière générale, pour surveiller et/ou prédire le confort thermique d'un passager du véhicule, il est nécessaire d’estimer l'activité métabolique de la personne, à savoir via une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique, en tant que donnée d’entrée d'un modèle thermophysiologique, tel que le modèle de Fanger. Ce modèle va permettre de gérer à la fois les sensations thermiques et le confort thermique de la personne. La sensation thermique est l'expression du ressenti thermique de la personne, par exemple chaud, neutre, froid. Le confort thermique est l’expression de la satisfaction de la personne vis-à-vis de ce ressenti thermiques, par exemple agréable ou désagréable, en fonction des besoins de la personne dans le chaud et le froid.
Pour améliorer ce modèle, la présente invention permet de mesurer l'activité métabolique et comprendre les facteurs les plus influents.
La valeur d’un indice de confort thermique (PMV) peut être définie comme étant :
PMV = Coef (A . MET) x (A . MET - DT) où
MET est une donnée représentative de l’activité métabolique ramenée au poids de la personne (en « Watt/kg >> ou « kCal/Heure/Kg »)
A est un coefficient de conversion pour ramener l’activité métabolique de la personne à la surface du corps qui participe aux échanges thermiques externes (A . MET en « Watt/m2 »)
Coef est un coefficient d’influence fonction de « A.MET >>
DT est une valeur d’absorption ou de dissipation thermique du fait des échanges thermiques avec l’environnement extérieur
Les modèles actuellement connus sur la prédiction de la valeur MET induisent des erreurs significatives sur l'évaluation de la sensation thermique.
La difficulté réside dans le fait que l'activité métabolique dépend de nombreux paramètres, à la fois personnels (sexe, âge, corpulence, hormones...) qui influent sur la valeur de l’activité métabolique basale au repos, appelé valeur MET basal, et contextuels liés à l'activité physique ou cognitive (course, marche, conduite, concentration mentale, stress, activité des réseaux neuronaux sympathiques et para-sympathiques). D’autres mécanismes physiologiques, tels que la thermogénèse (frissonnement, vasoconstriction, digestion) impactent aussi le métabolisme..
La présente invention propose d'identifier un ensemble de paramètres les plus pertinents à utiliser pour estimer le métabolisme avec une précision suffisante, ainsi que des moyens de mesure ou prédictifs associés.
La présente invention a ainsi pour objet un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencée pour :
- acquérir :
o une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager (volume d’air aspiré à chaque respiration), o une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager (nombre de respirations par mn) o une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager (nombre de battements par mn) o optionnellement une donnée sur l’âge du passager, o optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure de la journée,
- déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager sur la base des données précitées,
- de préférence déterminer ensuite une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
Le demandeur a constaté de manière tout à fait positive, sur un panel de personnes, que ces données pour calculer l’activité métabolique du passager (MET) permettent d’aboutir à une estimation beaucoup plus précise de cette activité (MET).
L’invention permet d’obtenir les variables les plus dépendantes et les valeurs par défaut associées, afin de pouvoir estimer l'activité du métabolisme et prédire la précision et l'erreur associées du modèle en fonction des données disponibles ou des mesures disponibles.
Selon un aspect de l’invention, l’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également du sexe du passager.
Selon un aspect de l’invention, l’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également de l’indice de masse corporelle (IMC) du passager. Cet indice est notamment égal au poids du passager divisé par sa taille au carré.
Selon un aspect de l’invention, le système comporte un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme cardiaque, ou fréquence cardiaque.
Ce capteur peut être un capteur agencé pour être porté par le passage, par exemple une montre.
Selon un aspect de l’invention, le système comporte un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme respiratoire et/ou l'amplitude respiratoire.
Ce capteur peut être un capteur agencé pour être porté par le passage, par exemple une montre.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour déterminer le sexe et/ou l'âge du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras frontales et un modèle appris, ou notamment des données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour déterminer le poids et/ou la taille du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras et un modèle appris, ou notamment données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour que le modèle de métabolisme puisse être ajusté en fonction du profil de l'utilisateur par région ou par marque ou modèle de voiture.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour que le niveau du modèle de métabolisme puisse être mis à jour sur l'air ?? en prenant comme référence le véhicule ou le passager. La mise à jour en direct pourrait être effectuée grâce à la connectivité de la voiture ou à la connectivité des passagers.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour que le modèle de métabolisme puisse être activé à la demande ou par abonnement.
Notamment l’invention est particulièrement bien adaptée aux cas d’usage suivants :
- gérer le confort du passager en été juste après une course à pied,
- gérer le confort du passager ayant un l’indice de masse corporelle élevé,
- gérer le confort du passager juste après avoir réagi à une situation de stress, par exemple un risque d'accident,
- gérer le confort après le déjeuner.
- gérer différemment le confort thermique d’une femme et d’un homme
- gérer différemment le confort thermique d’une personne jeune et âgée
Les équations pour le calcul de la valeur MET peuvent être de quatre types : d’une part une équation pour les hommes et une équation pour les femmes, d’autre part une équation pour des situations à faible rythme cardiaque (HR < HR de transition) et une équation pour des situations à fort rythme cardiaque (HR > HR de transition), le rythme « HR de transition >> entre les deux équations dépendant de paramètres physiologique propres à chaque passager (sexe, âge, et IMC si connu)
Ces équations peuvent être du type polynomial.
L’équation peut s’écrire par exemple :
MET = a1 x (HR)a2 + b1 x (BR)b2 + c1 x (BA)c2 + d1 x (Age)d2 + e1 x (T)e2
Les coefficients a1, b1, c1, d1 et e1, et a2, b2, c2, d2 et e2 seront fonction du genre, homme ou femme, et de la plage de rythme cardiaque (inférieur ou supérieur à HR de transition)
En l’absence de la connaissance de BA, on pourra utiliser une équation de remplacement qui ne fait intervenir que BR avec coefficient et un exposant bd et bc2 dédiés :
MET = a1 x (HR)a2 + bd x (BR)bc2 + d1 x (Age)d2 + e1 x (T)e2
En l’absence de la connaissance de « Age » et/ou « T », on pourra utiliser une constante « de » en lieu et place du ou des deux termes supprimés :
MET = a1 x (HR)a2 + b1 x (BR)b2 + d x (BA)c2 + de
L’équation reprend les données suivantes :
- une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager,
- une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager,
- une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager,
- une donnée sur l’âge (Age) du passager
- une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée.
La présente invention a encore pour objet un procédé de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, procédé comportant les étapes suivantes :
- acquérir :
o une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager (volume d’air aspiré à chaque respiration) o une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager, (nombre de respirations par mn) o une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager, (nombre de battements par mn) o optionnellement une donnée sur l’âge du passager, o optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée,
- déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager sur a base des données précitées,
- de préférence déterminer ensuite une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un système thermique selon l’invention,
- la figure 2 illustre des étapes du procédé de gestion du confort thermique dans le système de la figure 1,
- la figure 3 représente les différentes zones du passager impliquées dans le procédé de la figure 2.
On a représenté sur la figure 1 un système de gestion thermique 1 pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement 2 agencé pour :
- acquérir une première donnée (Cio) représentative du niveau d’habillement d’un passager dans l’habitacle,
- acquérir une deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager,
- acquérir une troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle,
- déterminer une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base des trois données ainsi acquises.
Le système comporte plusieurs capteurs agencés pour mesurer plusieurs paramètres servant à déterminer les première, deuxième et troisième données.
Ces capteurs comportent :
- une caméra DMS 3 agencée pour observer un passager dans l’habitacle,
- un dôme infrarouge 4 formé par une caméra infrarouge grand angle placée sur un plafond de l’habitacle et qui permet de mesurer les température des parois et fenêtres de l’habitacle,
- un capteur d’ensoleillement 5,
- un capteur de température 6 à la sortie d’un dispositif de climatisation ou de l’HVAC 10,
- un capteur de température 7 régnant dans l’habitacle.
Le système 1 est agencé pour mesurer un paramètre servant à déterminer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle, ce paramètre étant lié à l’état du dispositif de climatisation, notamment la puissance d’un pulseur du dispositif de climatisation ou la distribution d’air climatisé du dispositif de climatisation.
La première donnée (Cio) représentative du niveau d’habillement du passager dans l’habitacle correspond à une résistance thermique mesurée des vêtements portés par le passager.
A cet effet, le système 1 est agencé pour traiter une image prise par la caméra 3 et pour, à partir de cette image, déterminer le type de vêtements (T-shirt et/ou chemise et/ou pull et/ manteau et/ou écharpe et/ou chapeau ) portés par le passager notamment par reconnaissance d’image, le système 1 étant agencé en outre pour déterminer la résistance thermique à partir du type de vêtements ainsi mesuré.
La deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante d’un rythme cardiaque HR du passager qui est mesuré notamment par la caméra 3, comme on peut le voir sur la figure 3.
Cette caméra 3 est agencée pour observer des changements de couleur du visage du passager dus au déplacement du sang au niveau de la peau du visage, et le système mesure à partir de ces images le rythme cardiaque.
La deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante d’une caractéristique physique du passager qui est mesuré par la caméra 6 pour déterminer, par traitement d’images, des caractéristiques physiques PC du passager, notamment le sexe, l’âge, la taille et le volume, et indirectement le poids.
La deuxième donnée représentative MET de l’activité métabolique du passager correspond à une puissance surfacique thermique PS produit par le passager déduit à l’aide de la donnée PC.
Plusieurs données représentatives de l’activité métabolique du passager (MET) sont utilisées.
Le système 1 est agencé pour, à partir des températures des parois et/ou fenêtre mesurés par le dôme infrarouge 4, calculer la température radiative pour plusieurs parties du corps du passager telle que la tête Z1, le buste Z2, le dos Z3, les jambes Z4, les pieds Z5, les bras Z6 et les mains Z7, comme on peut le voir sur la figure 3.
Le système 1 est agencé pour estimer la température d’air au contact du passager pour une partie du corps du passager, notamment plusieurs parties du corps du passager, notamment la tête, buste, dos, jambes, mollets, pieds, bras, notamment à partir de la puissance d’un pulseur d’air et/ou de la distribution de I’HVAC et/ou de la température d’air soufflée et de la température de l’habitacle et notamment sur la base d’abaques.
Le système 1 est agencé pour, à partir de la distribution de l’HVAC et/ou de la puissance du pulseur d’air, estimer, notamment à partir d’abaques, la vitesse d’air au contact d’une partie ou plusieurs parties du corps du passager.
Ces températures et/ou vitesses TV sont utilisées pour calculer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle.
Le système 1 est agencé pour estimer la puissance thermique totale échangée (P_tot_theoritical) par le passager avec son environnement en estimant la puissance thermique échangée partie par partie du corps, notamment la tête, le buste, le dos, les jambes, les mollets, les pieds, les bras. Cette puissance thermique totale échangée (P_tot_theoritical) est fonction des données Cio, Met et PS.
En effet les puissances échangées sont fonction de la vitesse d’air locale, de la température d’air locale, de la température radiative locale, de la surface des passagers, du niveau d’habillement du passager (Cio) et de la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
Le système 1 est agencé pour comparer la puissance thermique totale échangée avec l’environnement (P_tot_theoritical) à la puissance théorique produite par le métabolisme des passagers et, en multipliant cette différence de puissance par un coefficient, déterminer une valeur de l’indice de confort thermique (PMV).
Selon un aspect de l’invention, ce modèle peut ensuite servir à estimer le confort instantané des passagers. On peut aussi définir des consignes pour les actuateurs thermiques afin d’atteindre le confort des passagers. On a ainsi une régulation personnalisé du système thermique.
Le procédé est agencé pour prendre en compte des échanges thermiques par respiration, sudation et perspiration, comme fonction de la température et humidité ambiante et du métabolisme pour estimer un indice de confort.
L’activité métabolique est déterminée en fonction du jour et/ou de l’heure, du sexe, de l’âge, d’autres caractéristiques personnelles du passager, et de la donnée ou connaissance de ses activités courantes ou antérieures.
Dans l’exemple illustré à la figure 4, le système de gestion thermique comporte une unité de traitement 100 agencé pour :
- acquérir :
o une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager, o une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager, o une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager, o optionnellement une donnée sur l’âge du passager, o optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée,
- déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager sur a base des données précitées,
- de préférence déterminer ensuite une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
L’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également du sexe du passager.
L’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également de l’indice de masse corporelle (BMI) du passager si il est connu
Le système comporte un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme cardiaque, ou fréquence cardiaque.
Ce capteur peut être un capteur agencé pour être porté par le passage, par exemple une montre.
Le système comporte un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme respiratoire et/ou l'amplitude respiratoire.
Ce capteur peut être un capteur agencé pour être porté par le passage, par exemple une montre.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour déterminer le sexe et/ou l'âge du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras frontales et un modèle appris, ou notamment données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour déterminer le poids et/ou la taille du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras dôme et un modèle appris, ou notamment données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
Les équations pour le calcul de la valeur MET peuvent être de quatre types : d’une part une équation pour les hommes et une équation pour les femmes, d’autre part une équation pour des situations à faible rythme cardiaque (HR < HR de transition) et une équation pour des situations à fort rythme cardiaque (HR > HR de transition), le rythme « HR de transition » entre les deux équations dépendant de paramètres physiologique propres à chaque passager (sexe, âge, et IMC si connu)
Ces équations peuvent être du type polynomial.
L’équation peut s’écrire par exemple :
MET = a1 x (HR)a2 + b1 x (BR)b2 + d x (BA)c2 + d1 x (Age)d2 + e1 x (T)e2
Les coefficients a1, b1, c1, d1 et e1, et a2, b2, c2, d2 et e2 sont fonction du genre, homme ou femme, et de la plage de rythme cardiaque (inférieur ou supérieur à HR de transition)
En l’absence de la connaissance de BA, on pourra utiliser une équation de remplacement qui ne fait intervenir que BR avec coefficient et un exposant bd et bc2 dédiés :
MET = a1 x (HR)a2 + bd x (BR)bc2 + d1 x (Age)d2 + e1 x (T)e2
En l’absence de la connaissance de « Age » et/ou « T », on pourra utiliser une constante « de » en lieu et place du ou des deux termes supprimés :
MET = a1 x (HR)a2 + b1 x (BR)b2 + d x (BA)c2 + de
L’équation reprend les données suivantes :
- une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager,
- une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager,
- une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager,
- une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée.
La donnée MET ainsi obtenue peut être ensuite utilisée dans le système décrit dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, pour déterminer la valeur PMV.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencée pour :
    - acquérir :
    o une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager, o une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager, o une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager, o optionnellement une donnée sur l’âge du passager, o optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée,
    - déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager sur la base des données précitées,
    - de préférence déterminer ensuite une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, le système comportant un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme cardiaque, ou fréquence cardiaque..
  2. 2. Système selon la revendication précédente, dans lequel l’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également du sexe du passager.
  3. 3. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’activité métabolique (MET) est déterminée en fonction également de l’indice de masse corporelle (BMI) du passager.
  4. 4. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comporte un capteur, sans contact ou avec contact, pour fournir la donnée sur le rythme respiratoire et/ou l'amplitude respiratoire.
  5. 5. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système est agencé pour déterminer le sexe et/ou l'âge du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras frontales et un modèle appris, ou notamment données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
  6. 6. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système est agencé pour déterminer le poids et/ou la taille du passager, données qui sont de préférence automatiquement identifiées par un algorithme de reconnaissance, en utilisant de préférence une ou des caméras dôme et un modèle appris, ou notamment données qui sont entrées par le passager de préférence dans un ensemble de profils.
  7. 7. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système est agencé pour que le modèle de métabolisme puisse être ajusté en fonction du profil de l'utilisateur par région ou par marque ou modèle de voiture.
  8. 8. Procédé de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, procédé comportant les étapes suivantes :
    - acquérir :
    o une donnée (BA) représentative de l’amplitude respiratoire du passager, o une donnée (BR) représentative du rythme respiratoire du passager, o une donnée (HR) représentative du rythme cardiaque du passager, o optionnellement une donnée sur l’âge du passager, o optionnellement une donnée (T) sur le temps qui est représentative du moment de la journée, par exemple l’heure e la journée,
    - déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager sur la base des données précitées,
    - de préférence déterminer ensuite une valeur d’un indice de confort thermique (PMV) associé au passager dans l’habitacle sur la base de la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
  9. 9. Procédé selon la revendication précédente, utilisé pour l’un des cas d’usage suivants :
    - gérer le confort du passager en été juste après une course à pied,
    - gérer le confort du passager ayant un l’indice de masse corporelle élevé,
    - gérer le confort du passager juste après avoir réagi à une situation de stress, par exemple un risque d'accident,
    - gérer le confort après le déjeuner.
    - gérer différemment le confort thermique d’une femme et d’un homme
    - gérer différemment le confort thermique d’une personne jeune et âgée
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