WO2020094997A1 - Dispositif et procédé de gestion thermique pour habitacle de véhicule - Google Patents

Dispositif et procédé de gestion thermique pour habitacle de véhicule Download PDF

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WO2020094997A1
WO2020094997A1 PCT/FR2019/052654 FR2019052654W WO2020094997A1 WO 2020094997 A1 WO2020094997 A1 WO 2020094997A1 FR 2019052654 W FR2019052654 W FR 2019052654W WO 2020094997 A1 WO2020094997 A1 WO 2020094997A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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occupant
met
activity
metabolism
thermal management
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052654
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel Neveu
Georges De Pelsemaeker
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques filed Critical Valeo Systemes Thermiques
Publication of WO2020094997A1 publication Critical patent/WO2020094997A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00742—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models by detection of the vehicle occupants' presence; by detection of conditions relating to the body of occupants, e.g. using radiant heat detectors

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle thermal management method for ventilating and conditioning the temperatures of the passenger compartment of a motor vehicle, in particular in the context of thermal management of said passenger compartment.
  • the usual vehicle thermal management modules generally comprise an air blower, coupled to a thermal management circuit comprising thermal conditioning elements such as compressors, evaporators, exchangers and heating resistors.
  • thermal conditioning elements such as compressors, evaporators, exchangers and heating resistors.
  • a plurality of aerators distributed in the passenger compartment then inject an air flow set in motion by the blower and conditioned by the thermal management circuit at various points in the passenger compartment (center console, feet of the occupants, foot of the windshield , etc.).
  • thermo-physiological Fanger model also called "PMV / PPD” model
  • PMV / PPD thermo-physiological Fanger model
  • thermal comfort will only remain partial if the condition and morphology of the occupant of the passenger compartment are not taken into account.
  • Electrodes and flowmeter masks cannot be affixed to the occupants of the vehicle without compromising their comfort, and indirect sensors are expensive and relatively unreliable.
  • the subject of the invention is a thermal management method for a thermal management device, in particular for a vehicle interior, comprising the steps:
  • the method thus allows a direct estimate of the metabolism which, although imprecise, is sufficient to adjust the operation of a thermal management system.
  • the method may also have one or more of the following characteristics, taken alone or in combination.
  • the regulation of the thermal device can comprise at least one of the following parameters: temperature, flow rate, orientation, shape of at least one flow of conditioned air coming from an aerator in the passenger compartment, temperature of at least one wall in the cabin.
  • the estimated activity level can include at least two states:
  • the average metabolic activity of a person at rest is close to 0.9 Met.
  • the additional term activity metabolism for vehicle occupants can typically vary between +0 and +1 Met
  • the value of basal metabolism can vary within a range of 0.7 to 1.1 Met according to an occupant profile comprising at least one of the following characteristics: the age of the occupant, the gender of the occupant, occupant body mass index, occupant size, occupant size.
  • the process can include the steps:
  • the state of “deep” rest, or sleep can be estimated by detecting one or more of the following characteristics: the closed state of the occupant's eyes, a tilted position of the occupant's head, a reduced average frequency occupant movements, a small average range of occupant movements. In this state the metabolism will be taken equal to the basal metabolism.
  • the activity level estimation step may include a step of detecting a “light” state of rest or the occupant does nothing but is nevertheless attentive to his environment.
  • the additional term of the occupant's activity metabolism is then between +0.1 and +0.2 Met, which varies according to the profile of the person.
  • the light state of rest can then be detected by detecting slow movements of the body parts of the occupant of low average amplitude and one or more of the following characteristics: slow and / or infrequent movements of the head of the occupant. occupant, mobility of the occupant's gaze, small and / or infrequent movements of the arms and / or legs.
  • the activity level estimation step may include a step of detecting a reading or interaction state with the occupant's media, and the additional term of the occupant's activity metabolism is then between +0.1 and +0.4 Met, variable depending on the profile of the person and the intensity of the activity
  • the reading state of a medium can then be detected by detecting movements of the body parts of the occupant of low average amplitude and one or more of the following characteristics: a fixed position of the head of the occupant, a fixed direction of gaze of the occupant, the presence of a member of the occupant in contact with a touch screen, a reading of media or a display of text on a display screen, interactions with a keyboard or a command interface (mouse, joystick ).
  • the activity level estimation step may include a step of detecting an active driving state of the occupant, and the additional term of metabolism. activity of the occupant is then between +0.3 and +0.6 Met, variable depending on the profile of the person and the intensity of the activity level.
  • the occupant's active driving state can be detected by one or more of the following characteristics: position in the occupant's driver's seat, position of the hands on the occupant's steering wheel, absence of automatic vehicle driving, the actuation of one or more vehicle driving devices.
  • the intensity of driving activity can be detected by the frequency and amplitude of the driver's movements.
  • the activity level estimation step may include a step of detecting an agitated state of the occupant, and the additional term of the occupant's activity metabolism is then between +0.4 and + 1 Met, Met, variable depending on the person's profile and the intensity of the activity level.
  • the restless state of the occupant and its intensity can be detected by one or more of the following characteristics: large movements of the occupant, high frequency of movements of the occupant.
  • the activity level estimation step may include a step of detecting a state talking about the occupant, and the activity metabolism is then increased from 0.1 to 0.2 Met, variable according to the person's profile and the intensity of the activity.
  • the subject of the invention is also the thermal management system for the passenger compartment of an associated vehicle, comprising:
  • a detection module comprising at least one camera, taking images of the space of the passenger compartment in which the body of the occupant is expected,
  • control unit configured for:
  • the thermal management system can also include sensors of physical and physiological quantities of the occupant, the control unit is then configured to detect at least two states of activity of the occupant, comprising:
  • a value of the basal metabolism is then determined according to the physical and physiological magnitudes of the occupant.
  • Met-A activity metabolism varies between 0.1 and 1.8 Met depending on the level of activity.
  • FIG. 1 schematically shows a passenger compartment of a vehicle, with a thermal management module
  • FIG. 2 schematically shows the thermal management system according to a particular embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a flowchart showing the main steps of the method according to the invention.
  • Figure 4 is a flowchart illustrating a possible determination of metabolism - ⁇ - of a user.
  • FIG. 1 schematically represents a passenger compartment of a vehicle, with an occupant U (here in particular the driver) of the vehicle, seated in a seat.
  • a thermal management system 100 produces and directs an air flow (roughly represented by dotted arrows) in the direction of parts of the specific body of the occupant U of the vehicle.
  • the thermal management system 100 comprises a detection module 1 and a thermal management module 3, of which only aerators 13 are shown in FIG. 1. These elements are represented diagrammatically in FIG. 2.
  • the aerators 13 emit a flow of conditioned air generated by a thermal management module 3.
  • Other aerators 13 are for example arranged at the lateral ends of the dashboard P, at the feet and legs of each occupant U , at the level of the vehicle ceiling light, on a rear portion of a central column etc.
  • the orientation of the aerators 13 is in particular controlled by actuation of electric motors.
  • Document EP 2 258 571 in the name of the applicant describes for example a thermal management module 3 provided with an evaporator for the generation of cold.
  • the detection module 1 comprises a plurality of sensors 1 directed towards positions expected from the occupants U of the vehicle, here for example the driver and / or the passenger of the vehicle.
  • the detection module collects thermal and physiological quantities relating to different parts of the body of occupant U.
  • the detection module 1 can in particular comprise cameras, in particular infrared cameras, which take images in the infrared domain.
  • the cameras of the detection module 1 are in particular directed towards the expected positions of the occupants of the vehicle: driver's seat, passenger seat, rear seat, etc.
  • one or more very wide angle cameras for example of the "fisheye” or "fish eye” type in French) can cover several positions simultaneously.
  • NIR near infrared cameras
  • FIR far infrared cameras
  • Fes images from nearby infrared cameras can in particular be used to delimit the position, dimensions and movements of different parts of the body of an occupant U of the vehicle.
  • corresponding wavelength diodes near infrared
  • Fes images from far infrared cameras can in particular be used to identify the parts of the body of the occupant exchanging the most heat with the passenger compartment, for example here the head and the hands, hatched in figure 1, which are not covered clothes and will appear warmer. Certain parts of the body of occupant U can thus be differentiated from the background by their thermal signature.
  • the near infrared camera is used to take grayscale shots of the interior of the cabin.
  • the far infrared camera can be used to estimate the temperature of different portions of the passenger compartment, and in particular of the body parts of occupant U.
  • Fes sensors 1 of the thermal management system 100 may in particular include other vehicle sensors, such as open or closed state sensors of windows or opening (doors, sunroof etc.) of the vehicle, sensors of pressure at the seats, temperature or heat flow sensors at the seat of the occupant, a temperature or heat flow sensor at the steering wheel of the vehicle, sweating sensors detecting the presence of drops of sweat on at least one part of the occupant's body, a heart rate or breathing sensor the occupant.
  • vehicle sensors such as open or closed state sensors of windows or opening (doors, sunroof etc.) of the vehicle, sensors of pressure at the seats, temperature or heat flow sensors at the seat of the occupant, a temperature or heat flow sensor at the steering wheel of the vehicle, sweating sensors detecting the presence of drops of sweat on at least one part of the occupant's body, a heart rate or breathing sensor the occupant.
  • the sensors 1 may in particular comprise cameras establishing a stereoscopic image of the occupant (s) [/, structured light emitters or three-dimensional cameras in time flight ("3D ToF" for "three dimensional time of flight” in English), ultrasonic transmitters / receivers, radar transmitters / receivers, a lidar or capacitive sensors.
  • the sensors may include thermometers placed at different points in the passenger compartment, pressure sensors integrated into the seats (used in particular in the context of the detection of non-attached passengers), seat position sensors.
  • the detection module 1 is in particular placed at the level of the vehicle ceiling light, and can be concealed from the view of the occupant U by being covered by an opaque cover in the visible spectral range, but transparent to the radiation used by the sensors 1 (infrared , radio waves, etc.).
  • a part of the sensors of the detection module 1 can be shared with other functional modules of the vehicle.
  • one or more of the infrared cameras can be used for example in the context of a detector of the driver's level of attention to avoid reductions in alertness and falling asleep.
  • One or more of the three-dimensional cameras can be used as part of a gesture detection interface.
  • a simple oversizing for example of the angle of view or of the resolution, can then make a camera of another functional module suitable for use according to the invention. We can then save in cost and size by adding additional sensors.
  • a control unit 5 delimits, positions and follows different parts of the body of the occupant (s) U, from images taken by the camera (s).
  • the control unit 5 comprises in particular a memory unit and calculation means for storing the images and parameters measured or estimated by the sensors and establishing therefrom a profile of the occupant (s) U.
  • This memory unit and the computing means can in particular be shared in the context of vehicle on-board electronics controlling other components of the vehicle, or else located in a dedicated logic module.
  • the control unit 5 is connected to the thermal management module 3.
  • the thermal management module 3 comprises for example a blower 7, which generates an air flow.
  • the thermal management module 3 also includes one or more conditioning devices 9, for example a heat exchanger or an electrical resistance, through which the air flow generated by the blower 7 passes.
  • the flow of conditioned air is then directed to an air distribution device 11, comprising for example the aerators 13, and one or more flaps upstream of the aerators 13, distributing the air flow between said different aerators 13.
  • the control unit 5 controls in particular the power of the blower 7, the power and / or a set temperature of the conditioning device 9 and the air distribution device 11.
  • the control unit 5 uses in particular shape and contour recognition algorithms to create, from the data from the detection module 1, a set of spatial coordinates xyz n for each of the body parts of the occupant (s) U.
  • the xyzi coordinates then contain the position in the space of the passenger compartment of various notable points of the head of the occupant U (chin, vertex, temples etc.).
  • the control unit can then extract the position, the inclination and the orientation of the head of occupant U therefrom.
  • the control unit 5 is in particular configured to detect, segment and position the body of each occupant U in several parts, corresponding in particular to different members of the occupant (s).
  • the control unit 5 isolates different points (represented by crosses in FIG. 2) corresponding for example to the joints, and deduces therefrom a three-dimensional position of different members of the occupant U in the form of segments (represented in FIG. 2 ). By following said position over time, movements, their amplitude and their frequency can be extrapolated from the images of the cameras.
  • the control unit 5 can also, according to certain embodiments, be configured to identify the eyes of the occupant U in the images, and determine their open or closed state, as well as a direction of gaze of the occupant U.
  • More or less complex cutouts of the body of the occupant U are obtained by distinguishing a more or less large number of points and members.
  • a relatively complex cut can distinguish each of the fingers of the occupant U, its trunk can be segmented into several parts such as for example each of the shoulders, the bust, the abdomen and the pelvis. The movements of each segment are then followed, which implies greater means of calculation.
  • FIG. 3 is a flow diagram showing schematically the main steps of an embodiment of the thermal management method 200.
  • the method begins with a first initialization step 201, comprising in particular the creation of a physiological profile of the occupant (s).
  • the creation of said profile begins with the detection of their presence.
  • physiological data are collected.
  • the physiological data can either come from a profile loaded into an electronic memory, or come from data collected by the sensors 1, in particular images from the cameras (build, size, etc.).
  • the physiological data are either taken directly from the data from the sensors 1, or estimated from the data from the sensors 1.
  • the memorized profile can in particular come from a questionnaire filled in by each of the occupants, and can for example be linked to a facial recognition or to an element authentication such as a locking / unlocking transponder.
  • control unit 5 can, during this initialization step 201, simply measure the temperature inside the passenger compartment, and regulate the thermal management module 3 by result.
  • the next step 203 is a step of monitoring each occupant [/, in particular their posture and their movements.
  • the control unit 5 analyzes the images from the camera or cameras, as well as the data from the sensors of the detection module 1.
  • control unit 5 can analyze the posture of the user, the shape, amplitude and frequency of his movements and, if the resolution of the cameras is sufficient, a breathing frequency of the occupant (s) U.
  • control unit 5 determines, in the following step 205, an activity level of the occupant [/, in particular averaged over a sliding time window, typically of a minute (more generally from thirty seconds to two minutes).
  • control unit 5 then increases or decreases in step 207 one of the functional parameters of the thermal regulation module 3 (flow or temperature of one or more flow of air, orientation of one or more aerators 13 etc.).
  • the method 200 then resumes at step 203.
  • Figure 4 is a flowchart showing schematically a possible classification of the activity level according to different criteria.
  • data from different modules are shown. These data include in particular: the coordinates of notable points xyz n extracted from the images of the cameras on a time window of observation, the Prof profile of the occupant (s) U and Oc data relating to the open or closed state of the eyes of the occupants U as well as the direction of their gaze. If other sensors are present, the data they generate is also taken into account. These data are then combined and analyzed to in particular extract:
  • control unit 5 can assign a plurality of states to each occupant U.
  • the control unit 5 If the head of occupant U is tilted, his eyes are closed for a prolonged period, and his movements are of low amplitude and reduced frequency, the control unit 5 considers that occupant U is sleeping or in a state of deep rest, state represented by the rectangle "Sleep". The metabolism then attributed to the occupant U considered is a basal metabolism "Met-B" calculated from the profile data and data relating to its morphology extracted from the images of the cameras.
  • the basal Met-B metabolism of an adult man is typically around 0.9 Met (1 Met corresponds to 1 kilo-calories / hour / kg), or 73 W for a 70 kg person, evacuated in the form of heat .
  • This value varies between 0.7 and 1.1 Met in particular according to the following characteristics: the age of the occupant, the gender of the occupant, the body mass index of the occupant, the height and weight of the occupant, the size of different parts of the occupant's body. These characteristics can in particular be directly extracted from the images (or from the coordinates xyz n ) or else be extrapolated from the images, from the profile entered by the occupant U, and / or from tables in the memory of the control unit 5.
  • the control unit 5 therefore estimates the physical and physiological characteristics of the occupant, by means of sensors arranged in the passenger compartment, then adjusts the value of the basal metabolism to the estimated physical and physiological characteristics.
  • activity metabolism is an additional term which is added to the basal metabolism Met-B.
  • the unit 5 considers that occupant U is inactive, state represented by the rectangle "Rest”.
  • the metabolism then assigned to the occupant U considered is a basal metabolism "Met-B” added with an activity metabolism term of 0.1 Met to 0.2 Met.
  • control unit 5 If the control unit 5 detects a fixed position of the head of the occupant U, a fixed direction of gaze of the occupant U, the presence of a member of the occupant U in contact or close to a screen touch screen, media reading or text display on a display screen, the control unit 5 considers that occupant U is interacting with a screen or a media, state represented by the rectangle "Screen ".
  • the metabolism then assigned to the occupant U considered is a basal metabolism "Met-B" added with an activity metabolism term of 0.1 Met to 0.4 Met.
  • control unit 5 determines that the position in the passenger compartment U is the driver's seat, that the position of the hands of the occupant U is on the steering wheel, that automated driving of the vehicle is not not engaged and / or that one or more driving members of the vehicle are engaged, the control unit 5 assigns an active driving state to the occupant [/, represented by the rectangle "Drive”.
  • the metabolism then attributed to the occupant U considered is a basal metabolism "Met-B" added with an activity metabolism term of 0.3 Met to 0.6 Met.
  • control unit 5 determines a number greater than a first threshold of amplitude or frequency movements greater than a second threshold, the control unit 5 assigns an agitated state to the occupant [/, represented by the rectangle " Move ".
  • the metabolism then assigned to the occupant U considered is a basal metabolism "Met-B” added to an activity metabolism term of 0.4 Met to 1 Met.
  • control unit 5 determines a movement of the lips of the occupant U and / or a microphone picks up the words spoken by the occupant, the control unit 5 assigns a “speaking” state. to occupant [/, represented by the rectangle "Talk".
  • the metabolism then assigned to occupant U is increased by an activity metabolism term of 0.1 Met to 0.2 Met.
  • the microphone can in particular be that of a voice command interface.
  • the previously mentioned states are not all mutually exclusive, the terms of activity metabolism of the different states can then be added up.
  • occupant U may be driving, agitated and talking.
  • the associated overall metabolism can then be between 1.5 Met and 2.9 Met.
  • intermediate states can be obtained by weighted addition of different states and the associated metabolic term. For example, by studying the activity of the occupant on a one minute window, an average state can be obtained by averaging different states determined by the fraction of the time window during which they are adopted.
  • the precise adjustment of the activity metabolism term between the extreme values of each of the previously mentioned states is carried out as a function of the profile of each occupant, values of gesture frequencies and / or of their amplitude, of the temperature measured.
  • the set parameters of the thermal management module are adjusted. For example, an increase in metabolic activity of 0.2 Met typically results in a decrease in the set temperature in the passenger compartment of around l ° C.
  • the power or the flow rate of the thermal management module is advantageously proportional to a temperature difference in the passenger compartment, between the set temperature and a measured temperature.
  • the invention thus makes it possible to regulate the operation of the thermal management module as a function of a level of metabolic activity of the occupants U of the vehicle, on the basis of data collected by means of sensors generally present in vehicles and used in the context of '' other functional parts of the vehicle (detection of a driver's attention level, gesture detection interface, etc.).
  • the invention therefore makes it possible to improve the thermal comfort of the occupants U without generating significant additional costs.

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Abstract

L'invention a pour objet un procédé de gestion thermique pour dispositif de gestion thermique, en particulier pour un habitacle de véhicule, comportant les étapes : - détection, délimitation et positionnement de différentes parties du corps d'un occupant (U) du véhicule, - estimation d'un niveau d'activité physique ou cognitif d'un occupant (U) à partir des mouvements et postures de parties du corps de l'occupant pendant un temps donné, - estimation d'une quantité de chaleur métabolique (Met) produite par unité de temps par le ou les occupants, - régulation du fonctionnement d'un dispositif de gestion thermique (3) à la quantité de chaleur métabolique estimée.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE GESTION THERMIQUE POUR HABITACLE
DE VÉHICULE
La présente invention concerne un procédé de gestion thermique de véhicule automobile, pour ventiler et conditionner les températures de l'habitacle d'un véhicule automobile, notamment dans le cadre d'une gestion thermique dudit habitacle.
Les modules de gestion thermique usuels de véhicule comportent généralement une soufflerie d'air, couplée à un circuit de gestion thermique comportant des éléments de conditionnement thermique tels que des compresseurs, évaporateurs, échangeurs et résistances chauffantes. Une pluralité d'aérateurs répartis dans l'habitacle injectent alors un flux d'air mis en mouvement par la soufflerie et conditionné par le circuit de gestion thermique en divers points de l'habitacle (console centrale, pieds des occupants, pied de pare brise, etc.).
Il est connu d'établir un modèle thermique d'un occupant en utilisant le modèle thermo-physiologique de Fanger (aussi appelé modèle "PMV/PPD") basé sur des études statistiques de ressenti de confort et un bilan des échanges thermique sur l’occupant , et d'adapter la puissance de conditionnement selon des grandeurs thermiques ou physiologiques mesurées par des capteurs, telles que la température en différents points du visage, les températures et vitesses d’air dans l'habitacle etc. et de contrôler la puissance de la climatisation en conséquence.
Cependant, le confort thermique ne restera que partiel si on ne prend pas en compte l’état et la morphologie de l'occupant de l'habitacle.
Les besoins et le ressenti thermiques diffèrent selon l'activité physique ou cognitive. En effet, le corps produit en continu de la chaleur dite métabolique, selon l'intensité de l'activité physique pratiquée mais aussi en fonction de son activité cérébrale, lorsqu’il se concentre ou réfléchit.
Pour mesurer précisément la chaleur produite par un corps humain dans le cadre d'expérimentations ou de mesures biologiques, il est connu, hors du domaine automobile, de mesurer le volume d'oxygène consommé par unité de temps, et/ou la fréquence cardiaque ou respiratoire de la personne. On peut alors en déduire la chaleur produite par unité de temps et par kilogramme de corps. Cette chaleur est alors évacuée par la circulation sanguine sous-cutanée, ainsi que par le mécanisme de sudation. La gestion thermique idéale devrait donc adapter le flux d'air et son conditionnement au métabolisme du ou des occupants du véhicule au cours du temps, de manière à ce que la chaleur produite par l’organisme soit égale à celle pouvant être évacuée vers l’environnement avec une température corporelle adaptée au confort.
La mesure de paramètres tels que la consommation d'oxygène et la fréquence cardiaque est difficile sans capteurs directement apposés sur le corps. Des électrodes et des masques à débitmètre ne peuvent être apposés sur les occupants du véhicule sans compromettre leur confort et les capteurs indirects sont coûteux et relativement peu fiables.
L'ajustement du fonctionnement d'un dispositif de gestion thermique à l'activité métabolique d'un occupant du véhicule est donc à priori difficile.
Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemment mentionné, l'invention a pour objet un Procédé de gestion thermique pour dispositif de gestion thermique, en particulier pour un habitacle de véhicule, comportant les étapes :
• détection, délimitation et positionnement de différentes parties du corps d'un occupant du véhicule,
• estimation d'un niveau d'activité physique ou cognitive d'un occupant à partir des mouvements et postures de parties du corps de l'occupant pendant un temps donné,
• estimation d'une quantité de chaleur métabolique produite par unité de temps par le ou les occupants,
• régulation du fonctionnement d'un dispositif de gestion thermique à la quantité de chaleur métabolique estimée.
Le procédé permet ainsi une estimation directe du métabolisme qui, bien que peu précise, est suffisante pour ajuster le fonctionnement d'un système de gestion thermique.
Le procédé peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. La régulation du dispositif thermique peut comprendre au moins un des paramètres suivants : température, débit, orientation, forme d'au moins un flux d'air conditionné issu d'un aérateur dans l'habitacle, température d’au moins une paroi dans l’habitacle.
Le niveau d'activité estimé peut comporter au moins deux états :
• un état de repos profond, ou de sommeil, dans lequel le métabolisme est un métabolisme basal,
• un état d'activité, dans lequel le métabolisme est le métabolisme basal additionné d'un terme de métabolisme d'activité, physique ou cognitive
Il est d’usage en physiologie de quantifier l’activité métabolique d’une personne en prenant comme unité le“Met” : 1“Met” correspond à la génération de 1 kCalorie/Heure/Kg, soit 1.16 Watts/kg. Ainsi, pour une personne de 70 kg, 1 Met va correspondre à une production globale de [1 x (4180 / 3600) x 70] = 81 Watts.
Selon cette unité, l’activité métabolique moyenne d’une personne au repos, appelée métabolisme basal, est proche de 0.9 Met. Le terme additionnel de métabolisme d'activité pour les occupants d’un véhicule peut varier typiquement entre +0 et +1 Met
La valeur du métabolisme basal (Met-B) peut varier dans une plage de 0.7 à 1.1 Met selon un profil de l'occupant comprenant au moins une des caractéristiques suivantes : l'âge de l'occupant, le genre de l'occupant, l'indice de masse corporelle de l'occupant, la taille de l'occupant, la taille de l'occupant.
Le procédé peut comporter les étapes :
• estimation de caractéristiques physiques et physiologiques de l'occupant, au moyen de capteurs disposés dans l'habitacle ou de paramètres renseignés par l’occupant,
• ajustement de la valeur du métabolisme basal aux caractéristiques physiques et physiologiques estimées.
On distinguera ensuite différents niveaux d’activités pour ajuster en conséquence le métabolisme total de l’occupant. On distinguera tout d’abord deux états de repos : le repos“profond” associé à un état de sommeil et au métabolisme basal, et le repos“léger” associé à un état de veille avec un métabolisme légèrement supérieur au métabolisme basal.
L'état de repos“profond”, ou sommeil, peut être estimé en détectant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : l'état fermé des yeux de l'occupant, une position inclinée de la tête de l'occupant, une fréquence moyenne réduites des mouvements de l'occupant, une amplitude moyenne faible des mouvements de l'occupant. Dans cet état le métabolisme sera pris égal au métabolisme basal.
L'étape d'estimation du niveau d'activité peut comporter une étape de détection d'un état de repos“léger” ou l’occupant ne fait rien mais est toutefois attentif à son environnement. Le terme additionnel du métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre +0,1 et +0,2 Met, variable selon le profil de la personne.
L'état de repos léger peut alors être détecté par détection de lents mouvements des parties du corps de l'occupant de faible amplitude moyenne et d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : des mouvements lents et/ou peu fréquents de la tête de l'occupant, une mobilité du regard de l'occupant, des mouvements de faible amplitude et/ou peu fréquents des bras et/ou des jambes.
L'étape d'estimation du niveau d'activité peut comporter une étape de détection d'un état de lecture ou d’interaction avec un média de l'occupant, et le terme additionnel du métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre +0,1 et +0,4 Met, variable selon le profil de la personne et l’intensité de l’activité
L'état de lecture d'un média peut alors être détecté par détection de mouvements des parties du corps de l'occupant de faible amplitude moyenne et d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : une position fixe de la tête de l'occupant, une direction fixe de regard de l'occupant, la présence d'un membre de l'occupant en contact avec un écran tactile, une lecture de média ou un affichage de texte sur un écran d'affichage, des interactions avec un clavier ou une interface de commande (souris, joystick...).
L'étape d'estimation du niveau d'activité peut comporter une étape de détection d'un état de conduite active de l'occupant, et le terme additionnel du métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre +0,3 et +0,6 Met, variable selon le profil de la personne et l’intensité du niveau d’activité.
L'état de conduite active de l'occupant peut être détecté au moyen d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : la position dans le siège conducteur de l'occupant, la position des mains sur le volant de l'occupant, l'absence d'enclenchement d'une conduite automatisée du véhicule, l'actionnement d'un ou plusieurs organes de conduite du véhicule. L’intensité de l’activité de conduite peut être détectée par la fréquence et l’amplitude des mouvements du conducteur.
L'étape d'estimation du niveau d'activité peut comporter une étape de détection d'un état agité de l'occupant, et le terme additionnel du métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre +0,4 et +1 Met, Met, variable selon le profil de la personne et l’intensité du niveau d’activité.
L'état agité de l'occupant et son intensité peuvent être détectés au moyen d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : des mouvements de grande amplitude de l'occupant, une fréquence élevée de mouvements de l'occupant.
L'étape d'estimation du niveau d'activité peut comporter une étape de détection d'un état en train de parler de l'occupant, et le métabolisme d'activité est alors augmenté de 0,1 à 0,2 Met, variable selon le profil de la personne et l’intensité de l’activité.
L'invention a aussi pour objet le système de gestion thermique pour habitacle de véhicule associé, comportant :
• un dispositif de gestion thermique,
• un module de détection comportant au moins une caméra, prenant des images de l'espace de l'habitacle dans lequel le corps de l'occupant est attendu,
• une unité de contrôle configurée pour :
délimiter, positionner et suivre différentes parties du corps de l'occupant dans l'habitacle du véhicule à partir des images prises par la caméra, estimer un niveau d'activité physique ou cognitive de l'occupant à partir des mouvements et postures de parties du corps de l'occupant pendant un temps donné,
estimer une quantité de chaleur métabolique produite par unité de temps par le ou les occupants,
réguler le fonctionnement du dispositif de gestion thermique à la quantité de chaleur métabolique estimée.
Le système de gestion thermique peut comporter en outre des capteurs de grandeurs physiques et physiologiques de l'occupant, l'unité de contrôle est alors configurée pour détecter au moins deux états d'activité de l'occupant, comportant :
• un état de repos profond, ou de sommeil, dans lequel le métabolisme est le métabolisme basal,
• un état d'activité, dans lequel le métabolisme est le métabolisme basal additionné d'un terme de métabolisme d'activité d'activité, physique ou cognitive.
et une valeur du métabolisme basal est alors déterminée en fonction des grandeurs physiques et physiologiques de l'occupant.
Selon un exemple de l’invention, le terme de métabolisme d'activité Met- A varie entre 0.1 et 1.8 Met selon le niveau de l’activité. Le Met étant une unité de mesure de l’activité métabolique telle que : 1 Met = 1 kilocalories/heure/kg ou 1 Met = 1.16 Watts/kg.
D’autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la figure 1 montre schématiquement un habitacle de véhicule, avec un module de gestion thermique,
- la figure 2 montre de façon schématique le système de gestion thermique selon un mode de réalisation particulier de l'invention,
la figure 3 est un organigramme reprenant les principales étapes du procédé selon l'invention,
la figure 4 est un organigramme illustrant une possible détermination du métabolisme -Ί- d'un utilisateur.
Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres modes de réalisation.
Les termes tels que "premier" et "deuxième" utilisés plus bas sont donnés pour un simple référencement sans indiquer de préférence ou d'ordre de montage particulier.
La figure 1 représente schématiquement un habitacle de véhicule, avec un occupant U (ici en particulier le conducteur) du véhicule, assis dans un siège.
Un système de gestion thermique 100 produit et dirige un flux d'air (sommairement représenté par des flèches pointillées) en direction de parties du corps spécifique de l'occupant U du véhicule.
Le système de gestion thermique 100 comporte un module de détection 1 et un module de gestion thermique 3, dont seuls des aérateurs 13 sont représentés en figure 1. Ces éléments sont représentés schématiquement en figure 2.
Les aérateurs 13 émettent un flux d'air conditionné généré par un module de gestion thermique 3. D'autres aérateurs 13 sont par exemple disposés au niveau des extrémités latérales de la planche de bord P, au niveau des pieds et jambes de chaque occupant U, au niveau du plafonnier du véhicule, sur une portion arrière d'une colonne centrale etc.
L'orientation des aérateurs 13 est notamment contrôlée par actionnement de moteurs électriques.
Le document EP 2 258 571 au nom de la demanderesse décrit par exemple un module de gestion thermique 3 pourvu d'un évaporateur pour la génération de froid.
Le module de détection 1 comporte une pluralité de capteurs 1 dirigés vers des positions attendues des occupants U du véhicule, ici par exemple le conducteur et/ou le passager du véhicule. Le module de détection collecte des grandeurs thermiques et physiologiques relatives à différentes parties du corps de l'occupant U. Le module de détection 1 peut notamment comprendre des caméras, en particulier des caméras infra-rouge, qui prennent des images dans le domaine infrarouge. Les caméras du module de détection 1 sont en particulier dirigées vers les positions attendues des occupants du véhicule : siège conducteur, siège passager, banquette arrière etc. En particulier une ou plusieurs caméras très grand angle (par exemple de type "fisheye" ou "œil de poisson" en français) peuvent couvrir plusieurs positions de façon simultanée.
Ces caméras peuvent avantageusement comporter des caméras infrarouges proches ("NIR" pour "Near Infra Red" en anglais, longueur d'onde de l'ordre d'un micromètre), et/ou des caméras infrarouges lointains ("FIR" pour "Far Infra Red" en anglais, longueur d'onde de l'ordre d'une dizaine de micromètres).
Fes images issues des caméras infrarouges proches peuvent en particulier servir à délimiter la position, dimensions et mouvements de différentes parties du corps d'un occupant U du véhicule. Des diodes de longueur d'onde correspondantes (infrarouges proches) peuvent en particulier illuminer l'habitacle pour les prises de vue.
Fes images issues des caméras infrarouges lointains peuvent en particulier servir à identifier les parties du corps de l'occupant échangeant le plus de chaleur avec l'habitacle, par exemple ici la tête et les mains, hachurées en figure 1, qui ne sont pas recouvertes de vêtements et apparaîtront ainsi plus chaudes. Certaines parties du corps de l'occupant U peuvent ainsi être différenciées de l'arrière-plan par leur signature thermique.
Fa caméra infrarouge proche est utilisée pour prendre des prises de vue en niveaux de gris de l'intérieur de l'habitacle. Fa caméra infrarouge lointain peut être utilisée pour estimer la température de différentes portions de l'habitacle, et en particulier des parties du corps de l'occupant U.
Fes capteurs 1 du système de gestion thermique 100, peuvent notamment englober d'autres capteurs du véhicules, tels que des capteurs d'état ouvert ou fermé de fenêtres ou d'ouvrant (portières, toit ouvrant etc.) du véhicule, des capteurs de pression au niveau des sièges, des capteurs de température ou de flux de chaleur au niveau du siège de l'occupant, un capteur de température ou de flux de chaleur au niveau du volant du véhicule, des capteurs de sudation détectant la présence de gouttes de sueur sur au moins une des parties du corps de l'occupant, un capteur de la fréquence cardiaque ou de respiration de l'occupant.
Pour estimer une position dans l'espace de différentes parties du corps du ou des occupants U. Les capteurs 1 peuvent notamment comprendre des caméras établissant une image stéréoscopique du ou des occupants [/, des émetteurs de lumière structurée ou des caméras tridimensionnelles à temps de vol ("3D ToF" pour "three dimensional time of flight" en anglais), des émetteurs/récepteurs ultrasons, des émetteurs / récepteurs radar, un lidar ou des capteurs capacitifs.
En outre, les capteurs peuvent comporter des thermomètres placés en différents points de l'habitacle, des capteurs de pression intégrés aux sièges (utilisés notamment dans le cadre de la détection de passagers non- attachés), des capteurs de position des sièges.
Le module de détection 1 est notamment disposé au niveau du plafonnier du véhicule, et peut être dissimulé à la vue de l'occupant U en étant recouvert par un cache opaque au domaine spectral visible, mais transparent au rayonnement utilisé par les capteurs 1 (infrarouges, ondes radio, etc.).
Une partie des capteurs du module de détection 1 peut être partagée avec d'autres modules fonctionnels du véhicule. Par exemple une ou plusieurs des caméras infrarouges peuvent être utilisées par exemple dans le cadre d'un détecteur du niveau d'attention du conducteur pour éviter les baisses de vigilance et les endormissements. Une ou plusieurs des caméras tridimensionnelles peuvent être utilisées dans le cadre d'une interface à détection de geste.
Un simple surdimensionnement, par exemple de l'angle de vue ou de la résolution, peut alors rendre une caméra d'un autre module fonctionnel adaptée à l'usage selon l'invention. On peut alors économiser en coût et en encombrement l'ajout de capteurs supplémentaires.
Une unité de contrôle 5 délimite, positionne et suit différentes parties du corps du ou des occupants U, à partir des images prises par la ou les caméras.
L'unité de contrôle 5 comporte en particulier une unité de mémoire et des moyens de calcul pour stocker les images et paramètres mesurés ou estimés par les capteurs et établir à partir de ceux-ci un profil du ou des occupants U. Cette unité de mémoire et les moyens de calcul peuvent notamment être partagés dans le cadre d'une électronique de bord du véhicule contrôlant d'autres organes du véhicule, ou bien situés dans un module logique dédié.
L'unité de contrôle 5 est reliée au module de gestion thermique 3. Le module de gestion thermique 3 comporte par exemple une soufflerie 7, qui génère un flux d'air. Le module de gestion thermique 3 comporte aussi un ou plusieurs dispositifs de conditionnement 9, par exemple un échangeur de chaleur ou une résistance électrique, par lesquels passe le flux d'air généré par la soufflerie 7.
Le flux d'air conditionné est alors dirigé vers un dispositif de distribution d'air 11, comportant par exemple les aérateurs 13, et un ou plusieurs volets en amont des aérateurs 13, répartissant le flux d'air entre lesdits différents aérateurs 13.
L'unité de contrôle 5 contrôle en particulier la puissance de la soufflerie 7, la puissance et/ou une température de consigne du dispositif de conditionnement 9 et le dispositif de distribution d'air 11.
L'unité de contrôle 5 utilise en particulier des algorithmes de reconnaissance de forme et de contours pour créer, à partir des données issues du module de détection 1 un ensemble de coordonnées spatiales xyzn pour chacune des parties du corps du ou des occupants U.
Par exemple l'indice n = 1 peut être associé à la tête ou le visage. Les coordonnées xyzi contiennent alors la position dans l'espace de l'habitacle de différents points notables de la tête de l'occupant U (menton, sommet, tempes etc.). L'unité de contrôle peut alors en extraire la position, l'inclinaison et l'orientation de la tête de l'occupant U.
L'unité de contrôle 5 est en particulier configurée pour détecter, segmenter et positionner le corps de chaque occupant U en plusieurs parties, correspondant en particulier à différents membres du ou des occupants. En particulier, l'unité de contrôle 5 isole différents points (représentés par des croix en figure 2) correspondant par exemple aux articulations, et en déduit une position tridimensionnelle de différents membres de l'occupant U sous forme de segments (représentés en figure 2). En suivant ladite position au cours du temps, des mouvements, leur amplitude et leur fréquence peuvent être extrapolés des images des caméras. L'unité de contrôle 5 peut en outre selon certains modes de réalisation être configurée pour identifier les yeux de l'occupant U dans les images, et déterminer leur état ouvert ou fermé, ainsi qu'une direction du regard de l'occupant U.
Des découpages plus ou moins complexes du corps de l'occupant U sont obtenus en distinguant un nombre plus ou moins important de points et de membres. Par exemple, un découpage relativement complexe peut distinguer chacun des doigts de l'occupant U, son tronc peut être segmenté en plusieurs parties comme par exemple chacune des épaules, le buste, l'abdomen et le bassin. Les mouvements de chaque segment sont alors suivis, ce qui implique des moyens de calcul plus importants.
Dans le cadre d'une simple estimation de création de chaleur métabolique d'un occupant U d'un véhicule pour la régulation d'un dispositif de régulation thermique, un suivi de mouvement des membres (bras et jambes) est suffisant. La tête de chaque occupant U et en particulier leur visage est cependant étudié avec plus de points et des algorithmes de reconnaissance de forme pour permettre d'évaluer notamment un état éveillé ou endormi du ou des occupants U. La tête et le visage des différents occupants U peuvent être étudiés plus en détail en particulier afin de déterminer :
• s'ils ont les yeux ouverts,
• la direction de leur regard le cas échéant.
La figure 3 est un organigramme reprenant schématiquement les principales étapes d'un mode de réalisation de procédé de gestion thermique 200.
Le procédé commence par une première étape 201 d'initialisation, comportant en particulier la création d'un profil physiologique du ou des occupants. La création dudit profil commence par la détection de leur présence. Puis des données physiologiques sont collectées. Les données physiologiques peuvent soit provenir d'un profil chargé dans une mémoire électronique, soit provenir de données collectées par les capteurs 1, notamment d'images des caméras (corpulence, taille, etc.).
Les données physiologiques sont soit directement relevées à partir des données issues des capteurs 1, soit estimées à partir des données issues des capteurs 1.
Le profil mémorisé peut notamment provenir d'un questionnaire rempli par chacun des occupants, et être par exemple lié à une reconnaissance faciale ou à un élément d'authentification tel qu'un transpondeur de verrouillage/déverrouillage.
Pour le mode de fonctionnement au démarrage du module de gestion thermique 3, l'unité de contrôle 5 peut, lors de cette étape 201 d'initialisation, simplement mesurer la température intérieure à l'habitacle, et réguler le module de gestion thermique 3 en conséquence.
L'étape suivante 203 est une étape de surveillance de chaque occupant [/, en particulier de sa posture et de ses mouvements. A cette fin, l'unité de contrôle 5 analyse les images issues de la ou des caméras, ainsi que les données issues des capteurs du module de détection 1.
Par exemple, l'unité de contrôle 5 peut analyser la posture de l'utilisateur, la forme, amplitude et fréquence de ses mouvements et, si la résolution des caméras est suffisante, une fréquence de respiration du ou des occupants U.
A l'issue de l'étape de surveillance, l'unité de contrôle 5 détermine, à l'étape suivante 205 un niveau d'activité de l'occupant [/, en particulier moyenné sur une fenêtre temporelle glissante, typiquement d'une minute (plus généralement de trente seconde à deux minutes).
Selon le niveau d'activité de l'occupant [/, l'unité de contrôle 5 augmente ou diminue ensuite à l'étape 207 un des paramètres fonctionnels du module de régulation thermique 3 (débit ou température d'un ou plusieurs flux d'air, orientation d'un ou plusieurs aérateurs 13 etc.).
Après un intervalle de temps prédéterminé dt, le procédé 200 reprend alors à l'étape 203.
La figure 4 est un organigramme reprenant schématiquement un possible classement du niveau d'activité selon différents critères.
En haut de la figure 4, les données issues de différents modules sont représentées. Ces données comportent notamment : les coordonnées de points notables xyzn extraites des images des caméras sur une fenêtre temporelle d'observation, le profil Prof du ou des occupants U et des données Oc relatives à l'état ouvert ou fermé des yeux du ou des occupants U ainsi qu'à la direction de leur regard. Si d'autres capteurs sont présents, les données qu'ils génèrent sont aussi prises en compte. Ces données sont ensuite combinées et analysées pour en particulier extraire :
• la forme, la fréquence et l'amplitude de mouvements de membres des occupants
U ,
• la position et la posture de la tête et d'autres membres de l'utilisateur,
• le centre d'attention du ou des occupants U.
A partir des données reçues et de celles extraites, l'unité de contrôle 5 peut attribuer une pluralité d'états à chaque occupant U.
Si la tête de l'occupant U est inclinée, ses yeux sont fermés de façon prolongée, et ses mouvements sont de faible amplitude et de fréquence réduite, l'unité de contrôle 5 considère que l'occupant U est en train de dormir ou dans un état de repos profond, état représenté par le rectangle "Sleep" . Le métabolisme attribué alors à l'occupant U considéré est un métabolisme basal " Met-B " calculé à partir des données de profil et de données relatives à sa morphologie extraites des images des caméras.
Le métabolisme basal Met-B d'un homme adulte est typiquement de l'ordre de 0.9 Met (1 Met correspond à 1 kilo-calories/heure/kg), soit 73 W pour une personne de 70 kg, évacué sous forme de chaleur. Cette valeur varie entre 0.7 et 1.1 Met en particulier selon les caractéristiques suivantes : l'âge de l'occupant, le genre de l'occupant, l'indice de masse corporelle de l'occupant, la taille et poids de l'occupant, la taille de différentes parties du corps de l'occupant. Ces caractéristiques peuvent notamment être directement extraites des images (ou des coordonnées xyzn ) ou bien être extrapolées à partir des images, du profil renseigné par l'occupant U, et/ou de tables dans la mémoire de l'unité de contrôle 5.
L'unité de contrôle 5 estime donc des caractéristiques physiques et physiologiques de l'occupant, au moyen de capteurs disposés dans l'habitacle, puis ajuste la valeur du métabolisme basal aux caractéristiques physiques et physiologiques estimées.
Selon le type et niveau d'activité de l'occupant U estimé, un terme de métabolisme d'activité est ajouté à l'estimation du métabolisme. Ce terme de métabolisme d'activité est un terme additionnel qui s’ajoute au métabolisme basal Met-B.
Si les yeux de l'occupant sont ouverts, ou bien que sa tête est droite, et les mouvements des membres sont suffisamment faibles en amplitude et en fréquence, l'unité de contrôle 5 considère que l'occupant U est inactif, état représenté par le rectangle "Rest". Le métabolisme attribué alors à l'occupant U considéré est un métabolisme basal "Met- B" additionné d'un terme de métabolisme d'activité de 0,1 Met à 0,2 Met.
Si l'unité de contrôle 5 détecte une position fixe de la tête de l'occupant U, une direction fixe de regard de l'occupant U, la présence d'un membre de l'occupant U en contact ou proche d'un écran tactile, une lecture de média ou un affichage de texte sur un écran d'affichage, l'unité de contrôle 5 considère que l'occupant U est en train d'interagir avec un écran ou un média, état représenté par le rectangle "Screen".
Le métabolisme attribué alors à l'occupant U considéré est un métabolisme basal " Met-B " additionné d'un terme de métabolisme d'activité de 0,1 Met à 0,4 Met.
Si l'unité de contrôle 5 détermine que la position dans l'habitacle de l'occupant U est le siège conducteur, que la position des mains de l'occupant U est sur le volant, qu'une conduite automatisée du véhicule n'est pas enclenchée et/ou qu'un ou plusieurs organes de conduite du véhicule sont enclenchés, l'unité de contrôle 5 attribue un état de conduite active à l'occupant [/, représenté par le rectangle "Drive" . Le métabolisme attribué alors à l'occupant U considéré est un métabolisme basal " Met-B " additionné d'un terme de métabolisme d'activité de 0,3 Met à 0,6 Met.
Si l'unité de contrôle 5 détermine un nombre supérieur à un premier seuil de mouvements d'amplitude ou fréquence supérieure à un second seuil, l'unité de contrôle 5 attribue un état agité à l'occupant [/, représenté par le rectangle " Move ". Le métabolisme attribué alors à l'occupant U considéré est un métabolisme basal "Met-B" additionné d'un terme de métabolisme d'activité de 0,4 Met à 1 Met.
Si l'unité de contrôle 5 détermine en outre un mouvement des lèvres de l'occupant U et/ou qu'un microphone relève des paroles prononcées par l'occupant, l'unité de contrôle 5 attribue un état“en train de parler” à l'occupant [/, représenté par le rectangle " Talk ". Le métabolisme attribué alors à l'occupant U est augmenté d'un terme de métabolisme d'activité de 0, 1 Met à 0,2 Met. Le microphone peut notamment être celui d'une interface à commandes vocales.
En particulier, les états précédemment mentionnés ne sont pas tous mutuellement exclusifs, les termes de métabolisme d'activité des différents états pouvant être alors additionnés. Par exemple l'occupant U peut être en train de conduire, agité et en train de parler. Le métabolisme global associé peut être alors compris entre 1.5 Met et 2.9 Met.
En outre, des états intermédiaires peuvent être obtenus par addition pondérée de différents états et du terme de métabolisme associé. Par exemple, en étudiant l'activité de l'occupant sur une fenêtre d'une minute, un état moyen peut être obtenu en moyennant différents états déterminés par la fraction de la fenêtre temporelle pendant laquelle ils sont adoptés.
L'ajustement précis du terme de métabolisme d'activité entre les valeurs extrémales de chacun des états précédemment mentionnés est effectué en fonction du profil de chaque occupant, de valeurs de fréquences de gestes et/ou de leur amplitude, de la température mesurée.
Selon le métabolisme estimé, les paramètres de consigne du module de gestion thermique sont ajustés. Par exemple, une augmentation de l’activité métabolique de 0,2 Met se traduit typiquement par une diminution de température de consigne dans l'habitacle de l’ordre l°C. La puissance ou le débit du module de gestion thermique est avantageusement proportionnel à un écart de température dans l'habitacle, entre la température de consigne et une température mesurée.
L'invention permet ainsi de réguler le fonctionnement du module de gestion thermique en fonction d'un niveau d'activité métabolique des occupants U du véhicule, à partir de données recueillies au moyen de capteurs généralement présents dans les véhicules et utilisés dans le cadre d'autres organes fonctionnels du véhicule (détection d'un niveau d'attention du conducteur, interface à détection de gestes etc.).
L'invention permet donc d'améliorer le confort thermique des occupants U sans générer de surcoûts importants.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gestion thermique pour dispositif de gestion thermique, en particulier pour un habitacle de véhicule, comportant les étapes :
• détection, délimitation et positionnement de différentes parties du corps d'un occupant (U) du véhicule,
• estimation d'un niveau d'activité physique ou cognitive d'un occupant (U) à partir des mouvements et postures de parties du corps de l'occupant pendant un temps donné,
• estimation d'une quantité de chaleur métabolique (Met) produite par unité de temps par le ou les occupants,
• régulation du fonctionnement d'un dispositif de gestion thermique (3) à la quantité de chaleur métabolique estimée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation du dispositif thermique comprend au moins un des paramètres suivants : température, débit, orientation, forme d'au moins un flux d'air conditionné issu d'un aérateur (13), température d’au moins une paroi dans l'habitacle.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le niveau d'activité estimé comporte au moins deux états :
• un état de repos profond, ou de sommeil, dans lequel le métabolisme est un métabolisme basal ( Met-B ),
• un état d'activité, dans lequel le métabolisme total (Met) est le métabolisme basal (Met-B) additionné d'un terme de métabolisme d'activité (Met-A) : Met = Met-B + Met-A.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le terme de métabolisme d'activité Met-A varie entre 0.1 et 1.8 Met selon le niveau de l’activité. Le Met étant une unité de mesure de l’activité métabolique telle que : 1 Met = 1 kilocalories/heure/kg ou 1 Met = 1.16 Watts/kg.
5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la valeur du métabolisme basal ( Met-B ) varie entre 0.7 et 1.1 Met selon un profil de l'occupant comprenant au moins une des caractéristiques suivantes : l'âge de l'occupant, le genre de l'occupant, l'indice de masse corporelle de l'occupant, la taille de l'occupant, la taille de l'occupant.
6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes :
• estimation de caractéristiques physiques et physiologiques de l'occupant, au moyen de capteurs disposés dans l'habitacle,
• ajustement de la valeur de métabolisme basal {Met-B) aux caractéristiques physiques et physiologiques estimées.
7. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'état de repos profond ( Sleep ) est estimé en détectant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : l'état fermé des yeux de l'occupant (U), une position inclinée de la tête de l'occupant (U), une fréquence moyenne réduite des mouvements de l'occupant, une amplitude moyenne faible des mouvements de l'occupant.
8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'estimation du niveau d'activité comporte une étape de détection d'un état de repos léger ( Rest ) de l'occupant, et en ce que le métabolisme d'activité ( Met-A ) de l'occupant est alors compris entre 0,1 et 0,2 Met.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'état de repos léger (Rest) est détecté par détection de lents mouvements des parties du corps de l'occupant (U) de faible amplitude moyenne et d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : des mouvements lents et/ou peu fréquents de la tête de l'occupant, une mobilité du regard de l'occupant, des mouvements de faible amplitude et/ou peu fréquents des bras et/ou des jambes.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'estimation du niveau d'activité comporte une étape de détection d'un état de lecture ou d’interaction avec un média ( Screen ) de l'occupant, et en ce que le métabolisme d'activité (Met-A) de l'occupant est alors compris entre 0,1 et 0,4 Met.
11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'état de lecture d'un média est détecté par détection de mouvements des parties du corps de l'occupant (U) de faible amplitude moyenne et d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : une position fixe de la tête de l'occupant (U), une direction fixe de regard de l'occupant (U), la présence d'un membre de l'occupant ([/) en contact avec un écran tactile, une interface de commande, une lecture de média ou un affichage de texte sur un écran d'affichage.
12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'estimation du niveau d'activité comporte une étape de détection d'un état de conduite active {Drive) de l'occupant (LO, et en ce que le métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre 0,3 et 0,6 Met
13. Procédé de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'état de conduite active de l'occupant est détecté au moyen d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : la position dans le siège conducteur de l'occupant (LO, la position des mains sur le volant de l'occupant, l'absence d'enclenchement d'une conduite automatisée du véhicule, l'actionnement d'un ou plusieurs organes de conduite du véhicule.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'estimation du niveau d'activité comporte une étape de détection d'un état agité de l'occupant (LO, et en ce que le métabolisme d'activité de l'occupant est alors compris entre 0,4 et 1 Met
15. Procédé de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'état agité de l'occupant (LO est détecté au moyen d'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : des mouvements de grande amplitude de l'occupant (LO, une fréquence élevée de mouvements de l'occupant {U).
16. Procédé de gestion thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape d'estimation du niveau d'activité comporte une étape de détection d'un état en train de parler de l'occupant ( Speak ), et en ce que le terme de métabolisme d'activité est alors augmenté de 0, 1 à 0,2 Met.
17. Système de gestion thermique pour habitacle de véhicule, comportant : • un dispositif de gestion thermique (1),
• un module de détection (1) comportant au moins une caméra, prenant des images de l'espace de l'habitacle dans lequel le corps de l'occupant (U) est attendu,
• une unité de contrôle (5) configurée pour :
délimiter, positionner et suivre différentes parties du corps de l'occupant (U) dans l'habitacle du véhicule à partir des images prises par la caméra, estimer un niveau d'activité physique ou cognitif de l'occupant à partir des mouvements et postures de parties du corps de l'occupant (U) pendant un temps donné,
estimer une quantité de chaleur métabolique produite par unité de temps par le ou les occupants (U),
réguler le fonctionnement du dispositif de gestion thermique (3) à la quantité de chaleur métabolique estimée.
18. Système de gestion thermique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des capteurs de grandeurs physiques et physiologiques de l'occupant, et en ce que l'unité de contrôle est configurée pour détecter au moins deux états d'activité de l'occupant, comportant :
• un état de repos profond ( Sleep ), dans lequel le métabolisme est un métabolisme basal ( Met-B ),
• un état d'activité, dans lequel le métabolisme total (Met) est le métabolisme basal (Met-B) additionné d'un terme de métabolisme d'activité (Met-B) : Met = Met-B + Met-A
et en ce qu'une valeur du métabolisme basal (Met-B) est déterminée en fonction des grandeurs physiques et physiologiques de l'occupant.
PCT/FR2019/052654 2018-11-09 2019-11-07 Dispositif et procédé de gestion thermique pour habitacle de véhicule WO2020094997A1 (fr)

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FR1860339 2018-11-09
FR1860339A FR3088260B1 (fr) 2018-11-09 2018-11-09 Dispositif et procede de gestion thermique pour habitacle de vehicule

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