WO2017016823A1 - Dispositif de chauffage et procede de gestion associe - Google Patents

Dispositif de chauffage et procede de gestion associe Download PDF

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WO2017016823A1
WO2017016823A1 PCT/EP2016/065867 EP2016065867W WO2017016823A1 WO 2017016823 A1 WO2017016823 A1 WO 2017016823A1 EP 2016065867 W EP2016065867 W EP 2016065867W WO 2017016823 A1 WO2017016823 A1 WO 2017016823A1
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vehicle
temperature
heating device
activation
time
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PCT/EP2016/065867
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Mohamed Yahia
Bertrand Nicolas
Jin-ming LIU
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Valeo Systemes Thermiques
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    • B60H2001/2262—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant output of a control signal related to the period of on/off time of the heater

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric motor vehicles and more particularly the device for heating such vehicles.
  • the power consumption of the vehicle must be optimized to maximize the vehicle's range.
  • the comfort equipment and in particular the heating device often require significant power consumption so that their use tends to reduce the autonomy of the vehicle.
  • the subject of the present invention is therefore a method of managing a heating device of an electric vehicle to enable the thermal conditioning of the air of the passenger compartment of the vehicle from a determined set temperature, said method comprising :
  • the power to be applied to the heating device a step of activating the heating device according to the power to be applied determined during the determined activation time.
  • the determination of the power to apply and the duration of activation to obtain a set temperature reduces the power consumption to obtain the set temperature and thus ensure the user comfort for minimal energy expenditure.
  • the method further comprises
  • said activation step of the heating device is carried out at a given time starting from the activation time and the time at which the set temperature must be reached.
  • the duration of activation is further determined according to the heat loss coefficient of the passenger compartment of the vehicle.
  • the activation time is furthermore determined as a function of the thermal inertia of the passenger compartment of the vehicle.
  • the activation time is determined by the following formula:
  • the power to be applied to the heater is the maximum heat capacity of said heater. Activation at maximum power reduces activation time and optimizes power consumption due to heating.
  • the steps of measuring the temperature outside the vehicle and the internal temperature of the vehicle and determining the duration of activation and the power to be applied to the heater are again applied. during the activation stage.
  • the steps of measuring the temperature outside the vehicle and the interior temperature of the vehicle and determining the activation time and the power to be applied to the heater are performed at predetermined instants up to the activation step to take into account the evolution of the vehicle interior temperature from the outside temperature to the vehicle over time.
  • the step of determining the activation time required for the heating device to reach the set temperature comprises an estimate of the evolution over time of the interior temperature of the vehicle according to the heat loss coefficient of the vehicle cabin, the thermal inertia of the passenger compartment and measurements of the temperature outside the vehicle and the interior temperature of the vehicle.
  • Estimating the evolution over time of the indoor temperature makes it possible to reduce the number of repetitions of the process steps to determine the time and duration of activation of the heating device to reach the set temperature.
  • the steps of the process include a step of connecting the electric vehicle to an electrical charging socket.
  • the activation step can be performed when the vehicle is charging so that the set temperature is reached during charging. This improves both the comfort for the user and the autonomy of the vehicle.
  • the present invention also relates to a heating device of an electric vehicle comprising:
  • processing means able to determine the activation time required for the heating device to reach a set temperature based on a thermal capacity of the heating device and the outside temperature and the internal temperature provided by the heating elements. measuring and able to determine the power to be applied to the heater,
  • control means able to activate the heating device according to the power to be applied and the activation time determined by the processing means.
  • the processing means are configured to set the time at which the set temperature must be reached.
  • the heating device comprises a heat pump.
  • the heat pump is an air-to-air type heat pump.
  • the heat pump is of air-water type.
  • the heater comprises a positive temperature coefficient thermistor.
  • FIG. 1 represents a flowchart of the steps of the heating device management method according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 represents a curve representing the evolution of the interior temperature of the passenger compartment of a vehicle over time
  • FIG. 3 represents a simplified diagram of a heating device according to the invention.
  • the term "electric vehicle” is any vehicle comprising a device for recharging the battery or batteries of the vehicle on a charging socket, for example a plug connected to the mains. This therefore includes both “pure” electric vehicles and hybrid vehicles comprising an electric motor combined with another type of engine.
  • the present invention relates to a method for managing a heating device 1
  • the heating device 1 of the passenger compartment of the vehicle is controlled so as to obtain a set temperature T c of the air of the passenger compartment of the vehicle.
  • the set temperature T c and the time H r at which the set temperature T c must be reached can be parameterized by the user.
  • the time H r corresponds for example to the moment of the recovery of the vehicle by the user after charging.
  • the method aims to minimize the electrical consumption due to the heating of the passenger compartment.
  • such a method improves comfort for the user or users who recover a vehicle whose cabin is at the desired temperature but also reduce the power consumption of the battery or batteries of the vehicle that are used to operate the heater 1 since the latter then only needs to maintain the set temperature T c and no longer has to heat the vehicle from a temperature that can be very low, especially in winter and in some countries, up to the set temperature T c .
  • FIG. 1 represent the different steps of the management method of the heating device 1.
  • Step 101 is an optional step that relates the connection of the vehicle to a charging socket for charging the battery or batteries.
  • the vehicle is therefore stationary and parked.
  • the charging socket is for example connected to the mains and the connection is for example made by a dedicated cable.
  • Step 102 is also an optional step and concerns the setting of the set temperature T c .
  • the time H r at which the set temperature T c must be reached can also be set. This step is optional, since these parameters can be set by default, in particular the set temperature T c and the time H r at which the set temperature T c must be reached, can be fixed in a repetitive manner, for example every day at a minimum. predefined time.
  • the setting can be made directly from a control device 7, shown in Figure 3, located in the vehicle as a wheel, control buttons and / or a touch screen of the vehicle.
  • this setting can be performed remotely from a mobile device, for example a remote control device of the vehicle such as an electronic key, a mobile phone or a touch pad or any other device for communicating with means of communication. treatment of the vehicle.
  • a mobile device for example a remote control device of the vehicle such as an electronic key, a mobile phone or a touch pad or any other device for communicating with means of communication. treatment of the vehicle.
  • processing means associated with the heating device for example a microprocessor of the on-board computer of the vehicle.
  • the set temperature T c can already be recorded in vehicle storage means, for example a memory or a database 9 associated with the on-board computer of the vehicle and may correspond to the set temperature of the air conditioning when the vehicle is moving.
  • the parameter H r related to the time of recovery of the vehicle relates to a parameter making it possible to determine the time at which the user will take back his vehicle, for example said hour of recovery itself or a duration between the moment of information of the parameter and the time of recovery.
  • This parameter can also be scheduled and repetitive, the user can example indicate that he desires a cabin at the set temperature T c every day at eight o'clock.
  • Step 103 relates to the measurement of the outside temperature of the vehicle T ext and the internal temperature of the vehicle T in . These measurements are carried out for example after the parameterization step 102 or when the user leaves his vehicle or when the vehicle is connected to an electric charging socket or by a dedicated command of the user.
  • the measurements of the internal temperature Tj n and the external temperature T ext are for example made by sensors 3 located on the vehicle including the sensors used for air conditioning. These sensors 3 are for example thermocouples or other sensors 3 known to those skilled in the art.
  • Step 104 is an optional step and relates to the comparison between the outer temperature T ext and inner T n measured in step 103 with the set temperature T c . Indeed, if the outside temperatures T ext and inside Tj n are greater than the set temperature T c, the process is stopped. Otherwise the process proceeds to step 105. The process can also be stopped if the differences between the interior temperature T in of the passenger compartment, the outside temperature T ext and the set temperature T c are less than a predetermined distance, by Example 2 ° C. The method can also be stopped or inhibited when the charge level of the vehicle battery (s) is below a predetermined level.
  • Step 105 relates to the determination of the activation time required heating device 1 to reach the set temperature T c from the outside temperature of the vehicle T ext , the internal temperature of the vehicle T in and the thermal capacity of the heater, i.e., the capacity of the heater to provide heat energy to the vehicle.
  • Step 105 also relates to the determination of the power to be applied to the heating device 1 during the activation period to reach the set temperature T c . This step 105 will be described in more detail in the following description.
  • Step 106 relates to activation of the heater 1 according to the power determined in step 105 and during the activation period determined in step 105.
  • steps 103 and 105 can be applied again so as to obtain the set temperature T c to 1 moment wanted even in case of changes of certain parameters, for example the temperature outside the vehicle T ext .
  • the heating device 1 can be configured to regulate the temperature of the passenger compartment to the set temperature T c for a predetermined time, this predetermined time, for example 15 minutes, which can be chosen by the user and stored in storage means of the vehicle.
  • This predetermined time serves to avoid maintaining the temperature inside the passenger compartment at the set temperature T c for a very long time if the user finally has a setback and must delay the time of the recovery of the vehicle.
  • a notification of the stopping of the temperature control can be sent to a remote control device of the vehicle (electronic key, mobile phone or tablet) to inform the user of the stopping of the temperature control to the set temperature T c .
  • the user can then send a new command to maintain the temperature control or to set a new time H r at which the set temperature T c must be reached.
  • the measurements of the step 103 and in particular the measurement of the internal temperature of the vehicle T in can be carried out again during the activation step 106, for example to check that the set temperature T c has been reached. or that the set temperature T c is not exceeded.
  • Step 102 can for example be performed before step 101. Certain steps can also be performed simultaneously.
  • step 105 will now be described in detail.
  • the power considered will be the maximum power of the heating device 1, that is to say the power providing the maximum thermal capacity of the heating device 1.
  • the activation time required for the heating device to reach the set temperature T c is determined from measurements of the outside temperature of the vehicle T ext and the internal temperature of the vehicle Tj n at predetermined instants until activation of the heating device 1.
  • the duration of activation is for example determined from the heat loss coefficient G of the passenger compartment of the vehicle and the thermal inertia I of the passenger compartment of the vehicle.
  • the coefficient of heat loss of the passenger compartment G and the thermal inertia I of the passenger compartment are generally known parameters, as previously determined by the vehicle manufacturer.
  • the heating device 1 comprises several elements, for example a resistance or thermistor with a coefficient of positive temperature and a heat pump, the power P corresponds to the sum of the maximum powers of the various elements.
  • this activation time t may be 5 minutes and the time H r at which the set temperature T c must be reached is 2 hours later.
  • the activation time H m thus corresponds to the difference between the time H r and the activation duration t, that is to say, lh55 later.
  • certain steps of the method, and in particular steps 103 to 105 can be carried out again for example when the half of the time until the activation time has elapsed until this time is less than a predetermined time.
  • the time to re-establish the process steps can also be determined in another way. This time can for example be determined according to the difference between the internal temperature of the vehicle T in and the outside temperature of the vehicle T ext so that the greater the difference is greater the delay is short so as to take into account a significant variation in the indoor temperature T ln .
  • a fixed time interval for example every hour, can also be used.
  • the evolution of the internal temperature T i n of the vehicle can be estimated, for example, from the initial internal temperature T i n , that is to say, measured at the moment when the process is started, from the initial external temperature T ext , the heat loss coefficient G of the passenger compartment of the vehicle and the thermal inertia I of the passenger compartment of the vehicle for example by means of equation (2):
  • the activation time of the heating device 1 can be determined by considering that the internal temperature is equal to the outside temperature T ext , which is the case when the vehicle remains at shutdown and without heating for a sufficiently long time. Indeed, in Figure 2, we see that after a period of 5000 seconds, the indoor temperature is close to the outside temperature (-18 ° C).
  • only the outside temperature T ext can be measured at step 103.
  • the process steps can be repeated over time to take into account the evolution of the parameters and in particular the external temperature T ext .
  • the outside temperature may vary. significantly so that the internal temperature T in at the time of activation of the heater 1 could be different from the estimated temperature.
  • the steps 103 to 105 of the method are performed only at a predetermined time close to the time H r at which the set temperature T c must be reached, for example thirty minutes before the hour H r .
  • This pre-determined moment can be chosen so that the variation of temperature in the vehicle is reduced in this time interval while allowing during the activation of the heating device to increase the internal temperature of the vehicle T n large range, for example 30 ° C or 40 ° C from an initial temperature of -10 ° C.
  • FIG. 3 represents a diagram of the heating device 1 and in particular of the processing means 5 associated with the heating device 1. These processing means 5 for example correspond to the on-board computer of the vehicle.
  • the processing means 5 are configured to recover on the one hand the parameters recorded in a database 9 of the vehicle such as the heat loss coefficient G, the thermal inertia I of the passenger compartment and possibly the target temperature (this the latter can also be transmitted by the user and recovered by the processing means) and secondly, to recover the parameters measured by sensors 3 such as the outside temperature T ext or the interior temperature T n of the passenger compartment as well as the parameters, such as the set temperature T c and the time H r at which the set temperature must be reached, provided by the user at the level of a remote control or a control of the vehicle 7.
  • the parameters measured by sensors 3 such as the outside temperature T ext or the interior temperature T n of the passenger compartment as well as the parameters, such as the set temperature T c and the time H r at which the set temperature must be reached, provided by the user at the level of a remote control or a control of the vehicle 7.
  • the means of processing 5 are then configured to determine, according to equation (1), the heating time t required and the start time H m at which the heater 1 must be re activated as well as the power to which the heater 1 is to be operated as previously described.
  • the starting time H m and the power P to be applied determined by the processing means 5 are then sent to control means 11 of the heating device 1 able to activate the heating device 1 at the time H m and to the determined power.
  • the heating device 1 comprises one or more heating elements, for example an air-to-air or air-water type heat pump.
  • a positive temperature coefficient thermistor with air or water can also be combined with the heat pump to increase the total electrical power.
  • the maximum power corresponds to the sum of the maximum powers of the various elements contributing to the heating power.
  • a user parks his electric vehicle and plugs it into an electric charging socket to recharge his battery during a one-hour appointment. He then sets the time of his return, one hour later, and indicates that he desires a temperature of 25 ° C in his vehicle.
  • the internal temperature of the vehicle Tj n at that moment is also 25 ° C and the outside temperature of the vehicle T ext is 5 ° C.
  • These temperatures are measured by sensors 3 after setting the time H r , one hour later, at which the set temperature T c , 25 ° C, must be reached.
  • These measurements are supplied to the processing means 5 of the heating device 1 which then determine the time H m at which the The heater must be activated from the measured temperatures and the maximum power of the heater.
  • This determination results in an activation time H m occurring 8 minutes before the time H r at which the set temperature must be reached.
  • a new measurement of the internal temperature of the vehicle T in and the temperature outside the vehicle T ext is carried out 15 minutes before the hour H r and a new determination leads to an activation time H m occurring 7.5 minutes before the time ⁇ ⁇ the difference with the first determination being due for example to an increase in the outside temperature T ext .
  • the heating device 1 is thus activated 7 minutes and 30 seconds before the time H r so that at time H r the air inside the passenger compartment is at a temperature of 25 ° C. temperature of 25 ° C is then regulated.
  • the vehicle air is at a temperature of 25 ° C which allows the user to to have a thermal comfort from the entry into his vehicle and to improve the autonomy of his battery because it no longer needs to warm the cabin air to reach the set temperature but only to regulate the temperature of the passenger compartment to the set temperature.
  • the present invention therefore makes it possible from the reception of a parameter setting concerning a set temperature T c and a time H r at which the set temperature T c must be reached, to determine the commands to be applied to the heating device 1 of so that the temperature inside the cabin of the vehicle T in corresponds to the set temperature T c at the set time while limiting the maximum power consumption.
  • the preheating of the passenger compartment on the one hand increases the comfort of the user whose vehicle interior is at the desired temperature as soon as it resumes but also to maximize the autonomy of the car by removing the energy spent to heat the air of the vehicle cabin to the set temperature.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de gestion d'un dispositif de chauffage (1) d'un véhicule électrique pour permettre le conditionnement thermique de l'air de l'habitacle du véhicule à partir d'une température de consigne (Tc) déterminée, caractérisé en ce que ledit procédé comprend: - une étape de mesure d'une température extérieure (Text) du véhicule et d'une température intérieure (Tin) du véhicule, - une étape de détermination - de la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre la température de consigne (Tc) à partir de la température extérieure (Text), de la température intérieure (Tin), et d'une capacité thermique du dispositif de chauffage et, - de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage, - une étape d'activation du dispositif de chauffage selon la puissance à appliquer déterminée durant la durée d'activation déterminée.

Description

DISPOSITIF DE CHAUFFAGE ET PROCEDE DE GESTION ASSOCIE
La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles électriques et plus particulièrement le dispositif de chauffage de tels véhicules.
Du fait de leur autonomie limitée et de la durée nécessaire pour recharger leurs batteries, les véhicules électriques doivent être rechargés régulièrement lorsque le véhicule est garé et qu'une prise de charge est disponible.
Cependant, même lorsque la ou les batteries du véhicule peuvent être rechargées complètement, la consommation électrique du véhicule doit être optimisée pour maximiser 1 ' autonomie du véhicule .
Or, les équipements de confort et notamment le dispositif de chauffage requièrent souvent une consommation électrique non négligeable de sorte que leur utilisation tend à réduire l'autonomie du véhicule.
Il convient donc de trouver une solution permettant d'assurer un confort optimal à l'utilisateur tout en maximisant l'autonomie du véhicule en limitant la consommation électrique du dispositif de chauffage.
La présente invention a donc pour objet un procédé de gestion d'un dispositif de chauffage d'un véhicule électrique pour permettre le conditionnement thermique de l'air de l'habitacle du véhicule à partir d'une température de consigne déterminée, ledit procédé comprenant :
- une étape de mesure d'une température extérieure du véhicule et d'une température intérieure du véhicule,
- une étape de détermination
- de la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre la température de consigne à partir de la température extérieure, de la température intérieure, et d'une capacité thermique du dispositif de chauffage et,
- de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage, - une étape d'activation du dispositif de chauffage selon la puissance à appliquer déterminée durant la durée d'activation déterminée.
La détermination de la puissance à appliquer et de la durée d'activation pour obtenir une température de consigne permet de réduire la consommation électrique pour obtenir la température de consigne et ainsi assurer le confort de l'utilisateur pour une dépense énergétique minimale.
Selon un autre aspect de la présente invention, le procédé comprend en outre
- une étape de paramétrage de l'heure à laquelle la température de consigne doit être atteinte et,
- ladite étape d'activation du dispositif de chauffage est réalisée à une heure déterminée à partir de la durée d'activation et de l'heure à laquelle la température de consigne doit être atteinte.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la durée d'activation est en outre déterminée en fonction du coefficient de perte de chaleur de l'habitacle du véhicule.
Selon un aspect additionnel de la présente invention,la durée d'activation est en outre déterminée en fonction de l'inertie thermique de l'habitacle du véhicule.
Selon un autre aspect de la présente invention, la durée d'activation est déterminée par la formule suivante :
Figure imgf000004_0001
avec G le coefficient de perte de chaleur de l'habitacle,
Text la température extérieure au véhicule,
Tin la température intérieure du véhicule,
P la puissance du dispositif de chauffage et,
I l'inertie thermique de l'habitacle du véhicule.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage est la capacité thermique maximale dudit dispositif de chauffage. L' activation à une puissance maximale permet de réduire le temps d' activation et d'optimiser la consommation électrique due au chauffage. Selon un aspect additionnel de la présente invention, les étapes de mesure de la température extérieure au véhicule et de la température intérieure du véhicule et de détermination de la durée d' activation et de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage sont de nouveau appliquées durant l'étape d' activation. Selon un autre aspect de la présente invention, les étapes de mesure de la température extérieure au véhicule et de la température intérieure du véhicule et de détermination de la durée d'activation et de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage sont réalisées à des instants prédéterminés jusqu'à l'étape d'activation pour prendre en compte l'évolution de la température intérieure du véhicule de la température extérieure au véhicule au cours du temps.
La répétition au cours du temps de certaines des étapes du procédé permet de prendre compte l'évolution des paramètres pris en compte lors du procédé et notamment les températures intérieure et extérieure du véhicule.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'étape de détermination de la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre la température de consigne comprend une estimation de l'évolution au cours du temps de la température intérieure du véhicule en fonction du coefficient de perte de chaleur de l'habitacle du véhicule, de l'inertie thermique de l'habitacle et des mesures de la température extérieure au véhicule et de la température intérieure du véhicule.
L'estimation de l'évolution au cours du temps de la température intérieure permet de réduire le nombre de répétition des étapes du procédé pour déterminer l'heure et la durée d'activation du dispositif de chauffage pou atteindre la température de consigne.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, les étapes du procédé comprennent une étape de branchement du véhicule électrique à une prise électrique de charge.
Ainsi, l'étape d'activation peut être réalisée lorsque le véhicule est en charge de sorte que la température de consigne soit atteinte lors de la charge. On améliore ainsi à la fois le confort pour l'utilisateur et l'autonomie du véhicule.
La présente invention concerne également un dispositif de chauffage d'un véhicule électrique comprenant :
- des éléments de mesure de la température extérieure au véhicule et de la température intérieure du véhicule,
- des moyens de traitement aptes à déterminer la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre une température de consigne à partir d'une capacité thermique du dispositif de chauffage et de la température extérieure et de la température intérieure fournies par les éléments de mesure et aptes à déterminer la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage,
- des moyens de commande aptes à activer le dispositif de chauffage en fonction de la puissance à appliquer et de la durée d'activation déterminées par les moyens de traitement. Selon un autre aspect de la présente invention, les moyens de traitement sont configurés pour paramétrer l'heure à laquelle la température de consigne doit être atteinte.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif de chauffage comprend une pompe à chaleur.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la pompe à chaleur est une pompe à chaleur de type air-air.
Selon un autre aspect de la présente invention, la pompe à chaleur est de type air-eau.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le dispositif de chauffage comprend une thermistance à coefficient de température positif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible.
Sur ces dessins
- la figure 1 représente un organigramme des étapes du procédé de gestion du dispositif de chauffage selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 2 représente une courbe représentant l'évolution de la température intérieure de l'habitacle d'un véhicule au cours du temps ;
- la figure 3 représente un schéma simplifié d'un dispositif de chauffage selon l'invention.
Le terme « véhicule électrique » correspond à tout véhicule comprenant un dispositif permettant de recharger la ou les batteries du véhicule sur une prise de charge, par exemple une prise reliée au secteur. Cela comprend donc aussi bien des véhicules électriques « purs » que des véhicules hybrides comprenant un moteur électrique combiné à un autre type de moteur. La présente invention concerne un procédé de gestion d'un dispositif de chauffage 1
(visible sur la figure 3) d'un véhicule électrique dans lequel, notamment durant une recharge du véhicule, le dispositif de chauffage 1 de l'habitacle du véhicule est piloté de manière à obtenir une température de consigne Tc de l'air de l'habitacle du véhicule. La température de consigne Tc ainsi que l'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte peuvent être paramétrées par l'utilisateur. L'heure Hr correspond par exemple au moment de la reprise du véhicule par l'utilisateur après la recharge. De plus, le procédé vise à minimiser la consommation électrique due au chauffage de l'habitacle. En effet, dans le cas où le véhicule est garé et branché à une prise électrique de recharge, un tel procédé permet d'améliorer le confort pour le ou les utilisateurs qui récupèrent un véhicule dont l'habitacle est à la température désirée mais aussi de réduire la consommation électrique de la ou des batteries du véhicule qui sont utilisées pour actionner le dispositif de chauffage 1 puisque ce dernier n'a alors besoin que de maintenir la température de consigne Tc et n'a plus à chauffer le véhicule à partir d'une température qui peut être très basse, notamment en hiver et dans certains pays, jusqu'à la température de consigne Tc.
Les différentes étapes du procédé vont maintenant être décrites à partir de la figure 1 qui représentent les différentes étapes du procédé de gestion du dispositif de chauffage 1.
L'étape 101 est une étape optionnelle qui concerne le branchement du véhicule à une prise de charge permettant de recharger la ou les batteries. Le véhicule est donc à l'arrêt et garé. La prise de charge est par exemple reliée au secteur et le branchement est par exemple réalisé par un câble dédié.
L'étape 102 est également une étape optionnelle et concerne le paramétrage de la température de consigne Tc. L'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte peut également être paramétrée. Cette étape est optionnelle, car ces paramètres peuvent être fixés par défaut notamment la température de consigne Tc et l'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte peut être fixé de manière répétitive par exemple tous les jours à une heure prédéfinie. Le paramétrage peut être réalisé directement à partir d'un dispositif de commande 7, représenté sur la figure 3, situé dans le véhicule comme une molette, des boutons de contrôle et/ou un écran tactile du véhicule. Alternativement, ce paramétrage peut être réalisé à distance à partir d'un équipement mobile, par exemple un dispositif de commande à distance du véhicule comme une clé électronique, un téléphone portable ou une tablette tactile ou tout autre dispositif permettant de communiquer avec des moyens de traitement 5 du véhicule. Ces paramètres sont alors transmis à des moyens de traitement 5 associés au dispositif de chauffage 1 par exemple un microprocesseur de l'ordinateur de bord du véhicule. Par ailleurs, la température de consigne Tc peut déjà être enregistrée dans des moyens de stockage du véhicule par exemple une mémoire ou une base de données 9 associée à l'ordinateur de bord du véhicule et peut correspondre à la température de consigne de la climatisation lorsque le véhicule se déplace.
Le paramètre Hr lié à l'heure de reprise du véhicule concerne un paramètre permettant de déterminer l'heure à laquelle l'utilisateur va reprendre son véhicule par exemple ladite heure de reprise elle-même ou une durée entre le moment de renseignement du paramètre et l'heure de reprise. Ce paramètre peut également être planifié et répétitif, l'utilisateur peut par exemple indiquer qu'il désire un habitacle à la température de consigne Tc tous les jours à huit heures.
L'étape 103 concerne la mesure de la température extérieure au véhicule Text et la température intérieure du véhicule Tin. Ces mesures sont réalisées par exemple après l'étape de paramétrage 102 ou lorsque l'utilisateur quitte son véhicule ou lorsque le véhicule est branché à une prise électrique de recharge ou par une commande dédiée de l'utilisateur. Les mesures de la température intérieure Tjn et de la température extérieure Text sont par exemple réalisées par des capteurs 3 situés sur le véhicule notamment les capteurs utilisés pour la climatisation. Ces capteurs 3 sont par exemple des thermocouples ou d'autres capteurs 3 connus de l'homme du métier.
L'étape 104 est une étape optionnelle et concerne la comparaison entre les températures extérieure Text et intérieure Tin mesurées à l'étape 103 avec la température de consigne Tc. En effet, si les températures extérieure Text et intérieure Tjn sont supérieures à la température de consigne Tc alors le procédé est stoppé. Sinon le procédé passe à l'étape 105. Le processus peut également être stoppé si les différences entre la température intérieure Tin de l'habitacle, la température extérieure Text et la température de consigne Tc sont inférieures à un écart prédéterminé, par exemple 2°C. Le procédé peut également être stoppé ou inhibé lorsque le niveau de charge de la ou des batteries du véhicule est inférieur à un niveau prédéterminé.
L'étape 105 concerne la détermination de la durée d'activation nécessaire dispositif de chauffage 1 pour atteindre la température de consigne Tc à partir de la température extérieure au véhicule Text, de la température intérieure du véhicule Tin et de la capacité thermique du dispositif de chauffage, c'est-à-dire de la capacité du dispositif de chauffage à fournir une énergie calorifique au véhicule. L'étape 105 concerne également la détermination de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage 1 pendant la durée d'activation pour atteindre la température de consigne Tc. Cette étape 105 sera décrite plus en détail dans la suite de la description.
L'étape 106 concerne activation du dispositif de chauffage 1 selon la puissance déterminée à l'étape 105 et durant la durée d'activation déterminée à l'étape 105. Durant cette étape 106 d'activation, les étapes 103 et 105 peuvent être appliquées à nouveau de manière à obtenir la température de consigne Tc à l'instant voulu même en cas de modifications de certains paramètres par exemple la température extérieure au véhicule Text. Lorsque la température de consigne Tc est atteinte, le dispositif de chauffage 1 peut être configuré pour réguler la température de l'habitacle à la température de consigne Tc pendant un temps prédéterminé, ce temps prédéterminé, par exemple 15 minutes, pouvant être choisi par l'utilisateur et stocké dans des moyens de stockage du véhicule. Ce temps prédéterminé sert à éviter de maintenir la température à l'intérieur de l'habitacle à la température de consigne Tc pendant une durée très longue si l'utilisateur a finalement un contretemps et doit retarder l'heure de la reprise du véhicule. De plus, une notification de l'arrêt de la régulation de température peut être envoyée à un dispositif de commande à distance du véhicule (clé électronique, téléphone portable ou tablette) pour informer l'utilisateur de l'arrêt de la régulation de température à la température de consigne Tc. L'utilisateur peut alors envoyer une nouvelle commande pour maintenir la régulation de température ou pour fixer une nouvelle heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte. Par ailleurs les mesures de l'étape 103 et notamment la mesure de la température intérieure du véhicule Tin peut être réalisée à nouveau lors de l'étape d'activation 106, par exemple pour vérifier que la température de consigne Tc est bien atteinte ou que la température de consigne Tc n'est pas dépassée.
De plus, il est à noter que la figure 1 représente les étapes dans un certain ordre mais cet ordre peut être modifié. L'étape 102 peut par exemple être réalisée avant l'étape 101. Certaines étapes peuvent également être réalisées simultanément. Les détails de l'étape 105 vont maintenant être décrits en détail.
Concernant la détermination de la puissance à appliquer au dispositif de chauffage 1, il a été observé que la consommation électrique pour atteindre la température de consigne Tc est minimisée en réduisant la durée d'activation du dispositif de chauffage 1, la puissance de chauffage étant alors maximale. Ainsi, la puissance considérée sera la puissance maximale du dispositif de chauffage 1, c'est-à-dire la puissance fournissant la capacité thermique maximale du dispositif de chauffage 1. Selon un premier mode de réalisation, la durée d' activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre la température de consigne Tc est déterminée à partir des mesures de la température extérieure au véhicule Text et de la température intérieure du véhicule Tjn à des instants prédéterminés jusqu'à activation du dispositif de chauffage 1. La durée d' activation est par exemple déterminée à partir du coefficient de perte de chaleur G de l'habitacle du véhicule et de l'inertie thermique I de l'habitacle du véhicule. Le coefficient de perte de chaleur de l'habitacle G et l'inertie thermique I de l'habitacle sont des paramètres généralement connus, car déterminés préalablement par le constructeur du véhicule.
En particulier, la durée d' activation nécessaire peut être estimée par l'équation (1) :
Figure imgf000011_0001
avec t la durée d' activation et P la puissance correspondant de façon préférée à la capacité thermique maximale du dispositif de chauffage 1. Il est à noter que si le dispositif de chauffage 1 comprend plusieurs éléments, par exemple une résistance ou thermistance à coefficient de température positif et une pompe à chaleur, la puissance P correspond à la somme des puissances maximales des différents éléments.
Ainsi, à un instant donné, cette durée d'activation t peut être de 5 minutes et l'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte est 2 heures plus tard. L'heure d'activation Hm correspond donc à la différence entre l'heure Hr et la durée d'activation t, c'est-à-dire lh55 plus tard. Cependant, pour prendre en compte les variations des divers paramètres et notamment les variations de la température extérieure Text et de la température intérieure Tln, certaines étapes du procédé et notamment les étapes 103 à 105, peuvent être réalisées à nouveau par exemple lorsque la moitié du temps jusqu'à l'heure d'activation s'est écoulée jusqu'à ce que ce temps soit inférieur à un temps prédéterminé. Dans le cas présent, les étapes 103 à 105 du procédé seront à nouveau réalisées après 57,5 minutes (lh55=115 minutes et 115/2=57,5 minutes) et ainsi de suite jusqu'à ce que le délai à attendre pour réaliser à nouveau les étapes du procédé soit inférieur à 10 minutes par exemple. Le délai pour établir à nouveau les étapes du procédé peut également être déterminé d'une autre manière. Ce délai peut par exemple être déterminé en fonction de la différence entre la température intérieure du véhicule Tin et la température extérieure au véhicule Text de sorte que plus cette différence est grande plus le délai est court de manière à prendre en compte une variation importante de la température intérieure Tln. Un intervalle de temps fixe, par exemple toutes les heures, peut aussi être utilisé.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'évolution de la température intérieure Tjn du véhicule peut être estimée par exemple à partir de la température intérieure Tjn initiale, c'est- à-dire mesurée au moment où le procédé est lancé, de la température extérieure Text initiale, du coefficient de perte de chaleur G de l'habitacle du véhicule et de l'inertie thermique I de l'habitacle du véhicule par exemple grâce à l'équation (2) :
Figure imgf000012_0001
Ainsi, en combinant les équations (1) et (2), il est possible de déterminer l'heure d'activation Hm à laquelle le dispositif de chauffage 1 doit être activé pour obtenir la température de consigne Tc à l'heure Hr désirée. De plus, cette détermination de l'heure d'activation Hm à laquelle le dispositif de chauffage doit être activé peut être renouvelée avant l'heure Hm déterminée, par exemple trente minutes ou une heure avant pour prendre en compte d'éventuelles variations des paramètres utilisés pour ladite détermination et notamment la température extérieure Text et la température intérieure Tin.
La figure 2 montre un exemple de courbe, obtenue à partir de l'équation (2), de variation de la température intérieure du véhicule Tjn en degré Celsius en fonction du temps t en secondes pour un véhicule dont la température initiale de l'habitacle à l'instant t=0 est de 20°C et la température extérieure est de -18°C.
Selon un mode de réalisation alternatif au deuxième mode de réalisation, la durée d'activation du dispositif de chauffage 1 peut être déterminée en considérant que la température intérieure est égale à la température extérieure Text, ce qui est le cas lorsque le véhicule reste à l'arrêt et sans chauffage pendant une durée suffisamment longue. En effet, sur la figure 2, on remarque qu'après une durée de 5000 secondes, la température intérieure est proche de la température extérieure (-18°C). L'heure d'activation Hm à laquelle le dispositif de chauffage 1 doit être activé pour obtenir la température de consigne Tc à l'heure désirée Hr étant alors déterminée à partir de la durée d'activation déterminée en prenant la température intérieure comme étant égale à la température extérieure mesurée lors de l'étape 103. Il est également possible dans ce mode de réalisation de réitérer les étapes du procédé à un moment prédéterminé avant l'activation du dispositif de chauffage comme décrit pour les autres modes de réalisation pour prendre en compte notamment une variation de la température extérieure Text. De plus, dans ce mode de réalisation, seule la température extérieure Text pourra être mesurée à l'étape 103.
Ainsi, pour les modes de réalisation décrite précédemment, les étapes du procédé peuvent être réitérées au cours du temps pour prendre en compte l'évolution des paramètres et notamment de la température extérieure Text. En effet, si le véhicule était à l'ombre au moment du lancement du procédé, par exemple lorsque l'utilisateur a quitté son véhicule, et que peu de temps après il est exposé au soleil (ou inversement), la température extérieure peut varier de façon importante de sorte que la température intérieure Tin au moment de l'activation du dispositif de chauffage 1 pourrait être différente de la température estimée. Cela permet d'éviter soit de chauffer trop prématurément l'habitacle et devoir consommer une puissance électrique importante pour maintenir l'habitacle à la température de consigne Tc jusqu'à l'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être obtenue, soit de chauffer trop tardivement de sorte que l'habitacle n'est pas à la température de consigne Tc à l'heure Hr lors de la reprise du véhicule entraînant un inconfort pour l'utilisateur et une utilisation importante de la batterie pour chauffer l'habitacle jusqu'à la température de consigne Tc après la reprise du véhicule.
Selon un troisième mode de réalisation, les étapes 103 à 105 du procédé sont réalisées seulement à un instant prédéterminé proche de l'heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte, par exemple trente minutes avant l'heure Hr. Cet instant préterminé peut être choisi de manière à ce que la variation de température dans le véhicule soit réduite dans cet intervalle de temps tout en permettant lors de l'activation du dispositif de chauffage d'accroître la température intérieure du véhicule Tjn d'une plage importante, par exemple 30°C ou 40°C à partir d'une température initiale de - 10°C.
La figure 3 représente un schéma du dispositif de chauffage 1 et notamment des moyens de traitement 5 associés au dispositif de chauffage 1. Ces moyens de traitement 5 correspondent par exemple à l'ordinateur de bord du véhicule.
Les moyens de traitement 5 sont configurés pour récupérer d'une part les paramètres enregistrés dans une base de données 9 du véhicule comme le coefficient de perte de chaleur G, l'inertie thermique I de l'habitacle et éventuellement la température de consigne (cette dernière pouvant également être transmise par l'utilisateur et récupérée par les moyens de traitement) et d'autre part, pour récupérer les paramètres mesurés par des capteurs 3 comme la température extérieure Text ou la température intérieure Tjn de l'habitacle ainsi que les paramètres, comme la température de consigne Tc et l'heure Hr à laquelle la température consigne doit être atteinte, fournis par l'utilisateur au niveau d'une commande à distance ou d'une commande du véhicule 7. Les moyens de traitement 5 sont ensuite configurés pour déterminer, selon l'équation (1), le temps de chauffage t nécessaire et l'heure de mise en route Hm à laquelle le dispositif de chauffage 1 doit être activé ainsi que la puissance à laquelle le dispositif de chauffage 1 doit être actionné comme décrit précédemment. L'heure de mise en route Hm et la puissance P à appliquer déterminés par les moyens de traitement 5 sont ensuite envoyées à des moyens de commande 11 du dispositif de chauffage 1 apte à activer le dispositif de chauffage 1 à l'heure Hm et à la puissance déterminées.
Le dispositif de chauffage 1 comprend un ou plusieurs éléments chauffants par exemple une pompe à chaleur de type air-air ou air-eau. Une thermistance à coefficient de température positif à air ou à eau peut aussi être combinée à la pompe à chaleur pour accroître la puissance électrique totale. Ainsi, la puissance maximale correspond à la somme des puissances maximales des différents éléments contribuant à la puissance de chauffage.
Afin de mieux comprendre la présente invention, un exemple d'utilisation du dispositif de chauffage 1 de la présente invention va maintenant être décrit.
Un utilisateur gare son véhicule électrique et le branche à une prise électrique de charge pour recharger sa batterie pendant un rendez-vous d'une heure. Il paramètre alors l'heure de son retour, une heure plus tard, et indique qu'il désire une température de 25°C dans son véhicule. La température intérieure du véhicule Tjn à ce moment-là est également de 25°C et la température extérieure au véhicule Text est de 5°C. Ces températures sont mesurées par des capteurs 3 après le paramétrage de l'heure Hr, une heure plus tard, à laquelle la température de consigne Tc, 25°C, doit être atteinte. Ces mesures sont fournies aux moyens de traitement 5 du dispositif de chauffage 1 qui déterminent alors l'heure Hm à laquelle le dispositif de chauffage doit être activé à partir des températures mesurées et de la puissance maximale du dispositif de chauffage. Cette détermination résulte dans une heure d'activation Hm se produisant 8 minutes avant l'heure Hr à laquelle la température de consigne doit être atteinte. Une nouvelle mesure de la température intérieure du véhicule Tin et de la température extérieure au véhicule Text est réalisée 15 minutes avant l'heure Hr et une nouvelle détermination conduit à une heure d'activation Hm se produisant 7,5 minutes avant l'heure ΗΓι la différence avec la première détermination étant due par exemple à une augmentation de la température extérieure Text. Le dispositif de chauffage 1 est donc activé 7 minutes et 30 secondes avant l'heure Hr de sorte qu'à l'heure Hr l'air à l'intérieur de l'habitacle est à une température de 25° C. La température de 25°C est alors régulée. Ainsi, lorsque l'utilisateur reprend son véhicule et débranche le véhicule de la prise électrique de charge, 5 minutes après l'heure Hr, l'air du véhicule est à une température de 25°C ce qui permet à l'utilisateur d'avoir un confort thermique dès l'entrée dans son véhicule et d'améliorer l'autonomie de sa batterie du fait qu'il n'a plus besoin de réchauffer l'air de l'habitacle pour atteindre la température de consigne mais seulement de réguler la température de l'habitacle à la température de consigne.
La présente invention permet donc à partir de la réception d'un paramétrage concernant une température de consigne Tc et une heure Hr à laquelle la température de consigne Tc doit être atteinte, de déterminer les commandes à appliquer au dispositif de chauffage 1 de manière à ce que la température à l'intérieur de l'habitacle du véhicule Tin corresponde à la température de consigne Tc à l'heure paramétrée tout en limitant au maximum la consommation électrique. Lorsque le procédé est mis en œuvre durant une phase de charge du véhicule, le préchauffage de l'habitacle permet d'une part d'accroître le confort de l'utilisateur dont l'habitacle du véhicule est à la température désirée dès sa reprise mais aussi de maximiser l'autonomie de la voiture en supprimant l'énergie dépensée pour chauffer l'air de l'habitacle du véhicule à la température de consigne.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de gestion d'un dispositif de chauffage (1) d'un véhicule électrique pour permettre le conditionnement thermique de l'air de l'habitacle du véhicule à partir d'une température de consigne (Tc) déterminée, caractérisé en ce que ledit procédé comprend :
- une étape (103) de mesure d'une température extérieure (Text) du véhicule et d'une température intérieure (Tln) du véhicule,
- une étape (105) de détermination
- de la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage (1) pour atteindre la température de consigne (Tc) à partir de la température extérieure (Text), de la température intérieure (Tln), et d'une capacité thermique du dispositif de chauffage (1) et,
- de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage (1),
- une étape (106) d'activation du dispositif de chauffage (1) selon la puissance à appliquer déterminée durant la durée d'activation déterminée.
Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le procédé comprend en outre
- une étape (102) de paramétrage de l'heure (Hr) à laquelle la température de consigne (Tc) doit être atteinte et,
- en ce que ladite étape (106) d'activation du dispositif de chauffage est réalisée à une heure d'activation (Hm) déterminée à partir de la durée d'activation et de l'heure paramétrée (Hr) à laquelle la température de consigne (Tc) doit être atteinte.
3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée d'activation est en outre déterminée en fonction du coefficient (G) de perte de chaleur de l'habitacle du véhicule. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée d'activation est en outre déterminée en fonction de l'inertie thermique (I) de l'habitacle du véhicule.
5. Procédé selon la revendication 3 et la revendication 4 caractérisé en ce que la durée d' activation est déterminée par la formule suivante :
Figure imgf000017_0001
avec G le coefficient de perte de chaleur de l'habitacle,
Text la température extérieure au véhicule,
Tin la température intérieure du véhicule,
P la puissance du dispositif de chauffage et,
I l'inertie thermique de l'habitacle du véhicule.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage (1) est la capacité thermique maximale dudit dispositif de chauffage (1).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de mesure (103) de la température extérieure au véhicule (Text) et de la température intérieure (Tln) du véhicule et de détermination (105) de la durée d'activation et de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage (1) sont de nouveau appliquées durant l'étape d'activation (106).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de mesure (103) de la température extérieure au véhicule (Text) et de la température intérieure (Tln) du véhicule et de détermination (105) de la durée d'activation et de la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage (1) sont réalisées à des instants prédéterminés jusqu'à l'étape d'activation (106) pour prendre en compte l'évolution de la température intérieure (Tin) du véhicule de la température extérieure (Text) au véhicule au cours du temps.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'étape (105) de détermination de la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage (1) pour atteindre la température de consigne (Tc) comprend une estimation de l'évolution au cours du temps de la température intérieure (Tln) du véhicule en fonction du coefficient (G) de perte de chaleur de l'habitacle du véhicule, de l'inertie thermique (I) de l'habitacle et des mesures de la température extérieure (Text) au véhicule et de la température intérieure (Tln) du véhicule.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les étapes du procédé comprennent une étape (101) de branchement du véhicule électrique à une prise électrique de charge.
11. Dispositif de chauffage (1) d'un véhicule électrique comprenant :
- des éléments de mesure (3) de la température extérieure (Text) au véhicule et de la température intérieure du véhicule (Tln),
- des moyens de traitement (5) aptes à déterminer la durée d'activation nécessaire au dispositif de chauffage pour atteindre une température de consigne (Tc) à partir d'une capacité thermique du dispositif de chauffage et de la température extérieure (Text) et de la température intérieure (Tln) fournies par les éléments de mesure (3) et aptes à déterminer la puissance à appliquer sur le dispositif de chauffage (1),
- des moyens de commande (11) aptes à activer le dispositif de chauffage (1) en fonction de la puissance à appliquer et de la durée d'activation déterminées par les moyens de traitement (5).
12. Dispositif de chauffage (1) selon la revendication 11 dans lequel les moyens de traitement sont configurés pour paramétrer l'heure (Hr) à laquelle la température de consigne (Tc) doit être atteinte.
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