WO2020094998A1 - Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile - Google Patents

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

Info

Publication number
WO2020094998A1
WO2020094998A1 PCT/FR2019/052655 FR2019052655W WO2020094998A1 WO 2020094998 A1 WO2020094998 A1 WO 2020094998A1 FR 2019052655 W FR2019052655 W FR 2019052655W WO 2020094998 A1 WO2020094998 A1 WO 2020094998A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermal
passenger
term
comfort
tci
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052655
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
Priority to KR1020217017605A priority Critical patent/KR20210077777A/ko
Priority to EP19818225.5A priority patent/EP3877704A1/fr
Priority to US17/291,925 priority patent/US20220009308A1/en
Publication of WO2020094998A1 publication Critical patent/WO2020094998A1/fr

Links

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
    • B60H1/0073—Control systems or circuits characterised by particular algorithms or computational models, e.g. fuzzy logic or dynamic models
    • 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
    • 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
    • B60H1/00785—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 the detection of humidity or frost
    • 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
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/301—Sensors for position or displacement
    • B60Y2400/3015—Optical cameras

Definitions

  • the invention relates to a thermal management system for a motor vehicle.
  • the invention also relates to a thermal management method implemented by such a thermal management system.
  • thermo physiological model In general, to monitor and / or predict the thermal comfort of a passenger in the vehicle, it is necessary to estimate the metabolic activity of the person, namely via data representative (MET) of the metabolic activity , as input to a thermo physiological model.
  • This model will make it possible to assess both the thermal sensations and the thermal comfort of the person.
  • the thermal sensation is the expression of a global or local thermal feeling of the person, for example hot, neutral, cold. We speak of thermal neutrality if the thermal sensation experienced is “neither hot nor cold”.
  • Thermal comfort is the expression of the person's satisfaction with this thermal feeling, for example pleasant or unpleasant, depending on the needs of the person in hot and cold, but also thermal history of the person.
  • the invention aims to improve thermal management in a passenger compartment or a cockpit.
  • the subject of the invention is therefore a thermal management system for a passenger compartment of a motor vehicle, a system comprising a processing unit arranged for:
  • - preferably determine a representative data (MET) of the passenger's metabolic activity, in particular using an infrared sensor which targets the passenger, - determine two terms making up a value of a thermal comfort index (TCI) associated with this passenger in the passenger compartment, o one of the terms being a stationary term (TCIs) representative of the heat exchanges necessary for maintaining a state stabilized thermal comfort of the passenger, targeting thermal neutrality at global and local level, in particular obtained using a thermo-physiological model, using in particular representative data (MET) of the passenger's metabolic activity.
  • TCI thermal comfort index
  • TCId dynamic term
  • thermal stimulus aimed at providing a temporary pleasant feeling of hot or cold, in particular to compensate for thermal stress as described above.
  • TCI thermal comfort index
  • the term stationary tends towards zero when a state of thermal neutrality for the passenger is reached, a state of comfort characterized by the absence of thermal sensation, namely neither hot nor cold, whether at global or local level, and associated in particular with maintaining comfort over long periods.
  • the term stationary does not take into account the thermal history of the passenger, in particular the effect over time of a past thermal imbalance due to the thermal inertia of the organism.
  • the dynamic term is representative of a state where the passenger has been or is subjected to a stress or transient thermal stimulus. In some cases it will be an uncomfortable and unpleasant perceived thermal stress, in other cases it will be a comfortable and pleasant perceived thermal stimulus.
  • thermophysiological mechanisms out of balance.
  • TCI comfort index
  • the stress or thermal stimulus considered is associated with a situation chosen from among others:
  • the present invention aims to provide a solution to better identify and manage these different situations over time, based on detectable and interpretable signs on the person.
  • the system is arranged to estimate a comfort index value for all passengers of a vehicle from an infrared camera, in particular a plurality of infrared cameras.
  • this camera is an infrared camera operating in the near infrared (Near Infra Red camera, in English) or operating in the far infrared (Far Infra Red).
  • the evaluation of a person's metabolism is carried out by means of measurement of this person's vital signs.
  • the thermal comfort index (TCI) is formulated so that the comfort is maximum when the value of the index (TCI) is equal to zero.
  • the global comfort index TCI is defined from the two stationary terms TCIs and dynamic TCId, in particular by the weighted sum of the two terms using two coefficients A and B:
  • TCI [A. TCIs + B. TCId]
  • the comfort index can be expressed by the stationary term and the dynamic term, which dynamic term can be amplified to accelerate the convergence to the desired comfort in transient regime, that is to say in the preceding relation to have:
  • the stationary term of the comfort index TCIs (t) at time t is obtained from a balance of thermal exchanges on the passenger (BEs), which expresses at time t the difference between the heat flow generated or absorbed by the body and the heat flow that the body can evacuate to the outside environment by keeping the body at its comfortable temperature.
  • BEs thermal exchanges on the passenger
  • a calibration coefficient (Cs) is used such that:
  • TCIs (t) changes between a minimum value, for example “-4”, corresponding to a “very cold” state, and a maximum value, for example “+4”, corresponding to a “very hot” state.
  • the dynamic term TCId (t) at the instant t of the comfort index is estimated from the measurement or the prediction of thermal imbalances STd (t), as a function of variations in heat or temperature flows over certain areas of the passenger's body.
  • the STd (t) imbalance can correspond to an uncomfortable thermal stress or a comfortable thermal stimulus. Its taking into account in the calculation of the dynamic term TCId (t) involves a calibration coefficient (Cd) and an amortization term of the general form:
  • the coefficient Cd will be negative or positive so that the dynamic term TCId (t) is negative when it contributes to a cold feeling, and positive when it contributes to a hot feeling .
  • the coefficient Cd will be calibrated so that it contributes to degrading or improving the comfort index, depending on whether the imbalance generates uncomfortable and unpleasant local stress, or a comfortable local stimulus and agreeable.
  • the damping term exp [- (t-to) / tc] will depend on the moment (to) of detection or generation of the imbalance, and on a characteristic time (te) presence or taking into account of the thermal imbalance.
  • the thermal imbalance STd (t) will be equal to a difference between a measured or estimated heat flow F (t) and a reference heat flow Fo (t), of the form:
  • the thermal imbalance STd (t) will be equal to a difference between a temperature T (t) or a difference in temperatures AT (t) compared to a reference To (t) or ATo (t ), of shape :
  • the system is arranged so that the dynamic term intervenes in the management of comfort, via the comfort index and via the damping term, only over a predetermined period of time, for example the period being less than 20 minutes, being notably less than 10 minutes or 5 minutes.
  • the total comfort index is obtained by the following relationship: Cdi. exp [- (you) / tci]. STdi (t)] with:
  • TCI (t) is the total comfort index as a function of time t
  • TCId (t) is the dynamic term of the total comfort index, associated with one or more transient thermal imbalances
  • - STdi (t) represents the imbalance i between a thermal flux Fi (t), a temperature Ti (t) or a temperature difference ATi (t) compared to reference values Fio (t), Tio (t ), ATio (t)
  • TCI thermal comfort index
  • - tci is the characteristic time during which the dynamic term is taken into account: - tci will be high (15 min to 1 hour) if it relates to a step of slowly damping environmental conditions
  • - A and B are two weighting coefficients intended to give a more or less significant weight to the dynamic term compared to the stationary term, according to the context of use or the preference of the passengers
  • the thermal imbalance STd occurring in the dynamic term TCId is calculated from a measurement of thermal imbalance based on a temperature difference between remarkable points on the face [ATVis].
  • thermal imbalance STd is calculated from the following formula:
  • the thermal imbalance ATVis is calculated from the temperatures measured at remarkable points of the passenger, for example the edge of the nose, the sum of the left or right cheekbone and the center of the forehead .
  • the formula used is:
  • ATVis T nose - (T cheekbone + T center of forehead) / 2 or
  • ATVis Tnez - (Tpommette_gauche + Tpommette_droite) / 2
  • the measurement of the temperature of the remarkable point is carried out by means of the fusion of images in particular taken by cameras preferably infrared NI R and Fl R, which makes it possible to measure continuously while the passenger move.
  • the invention also relates, independently or in combination with the above, to a thermal management process for a passenger compartment of a motor vehicle, the process comprising the following steps:
  • MET representative data
  • TCI thermal comfort index
  • MET representative data
  • TCId dynamic term
  • thermal stimulus aimed at providing a temporary pleasant feeling of hot or cold, in particular to compensate for thermal stress as described above.
  • thermal comfort index TCI
  • the present invention aims in particular to use two families of sensors and two thermo-physiological models to dynamically manage the thermal comfort of passengers, by combining, depending on the context and the need, a logic for maintaining thermal comfort which ensures thermal neutrality or a logic of comfort, or reduction of discomfort, by applying pleasant thermal stimuli.
  • a person's stationary TCIs thermal comfort index can be evaluated from an evaluation of their MET metabolism, clothing and thermal conditions in their environment.
  • BMI body mass index
  • FIG. 1 illustrates, schematically and partially, a thermal system according to the invention
  • FIG. 2 illustrates steps of the method of managing thermal comfort in the system of FIG. 1,
  • FIG. 3 represents the different areas of the passenger involved in the method of FIG. 2,
  • FIG. 4 illustrates the temperature measurement on the face of a passenger.
  • FIG. 1 shows a thermal management system 1 for a passenger compartment of a motor vehicle, system comprising a processing unit 2 arranged for:
  • TCI thermal comfort index
  • the system comprises several sensors arranged to measure several parameters used to determine the first, second, third and fourth data.
  • These sensors include:
  • an infrared dome 4 formed by a wide-angle infrared camera placed on a passenger compartment ceiling and which makes it possible to measure the temperatures of the passenger compartment walls and of certain parts of the body of the passengers
  • the system 1 is arranged to measure a parameter used to determine the third datum representative of the passenger's thermal environment in the passenger compartment, this parameter being linked to the state of the air conditioning device, in particular the power of a blower of the device or the distribution of air conditioning from the air conditioning system.
  • the first datum (Cio) representative of the level of clothing of the passenger in the passenger compartment corresponds to a measured thermal resistance of the clothing worn by the passenger.
  • the system 1 is arranged to process an image taken by the camera 3 and to, from this image, determine the type of clothing (T-shirt and / or shirt and / or sweater and / coat and / or scarf and / or hat) worn by the passenger, in particular by image recognition, the system 1 being further arranged to determine the thermal resistance from the type of clothing thus measured.
  • the type of clothing T-shirt and / or shirt and / or sweater and / coat and / or scarf and / or hat
  • the second representative data (MET) of the metabolic activity of the passenger is dependent on the respiratory activity and the RH heart rate of the passenger which is measured in particular by the camera 3, as can be seen in FIG. 2.
  • This camera 3 is arranged to observe changes in color of the passenger's face due to the movement of blood at the level of the skin of the face, and the system measures from these images the heart rate.
  • the second representative datum (MET) of the metabolic activity of the passenger is dependent on a physical characteristic of the passenger which is measured by the camera 6 to determine, by image processing, the physical characteristics PC of the passenger, in particular gender, age, size and volume, and indirectly weight, as well as posture and movements.
  • the second representative data (MET) of the metabolic activity of the passenger corresponds to a thermal pfd power PS to be evacuated to the outside by the passenger deduced using the PC data.
  • System 1 can also take into account the solar flux absorbed directly by the skin, which then adds to the surface power PS to be evacuated.
  • the system 1 is arranged for, from the temperatures of the walls and / or window measured by the infrared dome 4, calculate the radiative temperature for several parts of the passenger's body such as the head Z1, the bust Z2, the back Z3, the legs Z4, feet Z5, arms Z6 and hands Z7, as can be seen in Figure 3.
  • the system 1 is arranged to estimate the air temperature in contact with the passenger for a part of the passenger's body, in particular several parts of the passenger's body, in particular the head, bust, back, legs, calves, feet, arms, in particular at from the power of an air blower and / or the distribution of HVAC and / or the supply air temperature and the temperature of the passenger compartment and in particular on the basis of charts.
  • System 1 is designed to, from the distribution of HVAC and / or the power of the air blower, estimate, in particular from abacuses, the air speed in contact with a part or more passenger body parts.
  • the system 1 is arranged to estimate the total thermal power which can be exchanged (P_tot_theoritical) by the passenger with his environment with a skin temperature corresponding to the comfort audit, by estimating the thermal power exchanged part by part of the body, in particular the head, the bust, back, legs, calves, feet, arms.
  • This total thermal power exchanged (P_tot_theoritical) is a function of the Cio and PC data.
  • the powers exchanged are a function of the local air speed, the local air temperature, the local radiant temperature, the surface of the passengers, and the level of clothing of the passenger (Cio).
  • the powers exchanged include an additional term associated with the heat evacuated by respiration, evaporation and sweating depending, among other things, on the second representative datum (MET) of the passenger's metabolic activity
  • System 1 is designed to compare the total thermal power which can be exchanged with the environment at skin temperature for comfort (P_tot_theoritical) with the power generated by the metabolism of the passengers, added if necessary to the absorbed solar flux, and by multiplying this difference in power by a coefficient, determine a value of the thermal comfort index (TCI).
  • this model can then be used to estimate the instant comfort of passengers. It is also possible to define instructions for thermal actuators in order to achieve passenger comfort. There is thus a personalized regulation of the thermal system.
  • the method is arranged to take into account heat exchanges by respiration, sweating and perspiration, as a function of the ambient temperature and humidity and of the metabolism to estimate a comfort index.
  • Metabolic activity is determined based on the day and / or time, gender, age, other personal characteristics of the passenger, and data or knowledge of current or previous activities.
  • a thermal management system for a passenger compartment of a motor vehicle the processing unit 2 of which is arranged for: - determine representative data (MET) of the passenger's metabolic activity, in particular using an infrared sensor which targets the passenger,
  • MET representative data
  • TCI thermal comfort index
  • MET representative data
  • TCId dynamic term
  • thermal stimulus aimed at providing a temporary pleasant feeling of hot or cold, in particular to compensate for thermal stress as described above.
  • TCI thermal comfort index
  • TCIs is representative of a state of thermal neutrality for the passenger, a state of comfort characterized by the absence of thermal sensation, namely neither hot nor cold, either globally or local, and associated in particular with maintaining comfort over long periods.
  • TCId is representative of a state in which the passenger is subjected to transient thermal stimuli, namely a local imbalance in heat exchanges revealing a thermal stress undergone or aimed at providing a temporary sensation of hot or cold to compensate for previous thermal stress or discomfort or in other areas.
  • Positive stimuli are associated with a situation chosen from:
  • the present invention aims to provide a solution to better identify and manage these different situations over time, based on detectable and interpretable signs on the person.
  • the system is arranged to estimate a comfort index value for all passengers of a vehicle from an infrared camera, in particular a plurality of infrared cameras. These cameras are described in connection with the previous embodiment.
  • TCIs comfort index is obtained using an energy balance model, derived in part from the Fanger model. The closer this term is to zero, the closer the person is to thermal neutrality
  • TCId of the comfort index is estimated from thermal imbalances applied or suffered by the passenger. This term can take a value greater than or less than zero, depending on the direction (heating or cooling) and the intensity of the thermal stimulus undergone or applied.
  • the system is arranged so that the dynamic term intervenes in the management of comfort, via the comfort index, only over a predetermined period of time, for example the period being less than 20 minutes, being notably less than 10 minutes or 5 minutes.
  • the overall comfort index is obtained by the following relation:
  • TCI (t) TCIs + Alpha (1 -exp (-t / E)) * TCId
  • TCI (t) is the overall comfort index as a function of time t
  • TCIs is the stationary term of comfort index
  • TCId is the dynamic term for comfort index
  • TCId is calculated from a measurement of thermal imbalance DT.
  • TCId The dynamic term TCId is calculated from the following formula:
  • TCId A DT + B with A between 0.4 and 0.6
  • the thermal imbalance DT is calculated from the temperatures measured at remarkable points of the passenger, for example the edge of the nose 501, the sum of the left cheek 502 or right 503 and the center of the forehead 504 and 505, as illustrated in figure 4.
  • the measurement of the temperature of the remarkable point is carried out by means of the fusion of images in particular taken by cameras preferably infrared NI R and Fl R, which makes it possible to measure continuously while the passenger move.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencé pour : - déterminer deux termes composant une valeur d'un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l'habitacle, - l'un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d'un état de confort thermique stabilisé du passager, notamment obtenu à l'aide d'un modèle thermo-physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l'activité métabolique du passager. - l'autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d'un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l'état de confort thermique du passager, qui sont la conséquence : - soit d'un stress thermique récent subi par le passager, - soit d'un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid.

Description

SYSTEME DE GESTION THERMIQUE POUR UN HABITACLE DE VEHICULE AUTOMOBILE
L’invention concerne un système de gestion thermique pour véhicule automobile. L’invention concerne encore un procédé de gestion thermique mis en oeuvre par un tel système de gestion thermique.
D’une manière générale, pour surveiller et/ou prédire le confort thermique d'un passager du véhicule, il est nécessaire d’estimer l'activité métabolique de la personne, à savoir via une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique, en tant que donnée d’entrée d'un modèle thermo physiologique. Ce modèle va permettre d’évaluer à la fois les sensations thermiques et le confort thermique de la personne. La sensation thermique est l'expression d’un ressenti thermique global ou local de la personne, par exemple chaud, neutre, froid. On parle de neutralité thermique si la sensation thermique éprouvée est “ni chaud, ni froid”. Le confort thermique est l’expression de la satisfaction de la personne vis-à-vis de ce ressenti thermique, par exemple agréable ou désagréable, en fonction des besoins de la personne dans le chaud et le froid, mais aussi de l’histoire thermique de la personne.
L’invention vise à améliorer la gestion thermique dans un habitacle ou un cockpit.
L’invention a ainsi pour objet un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencé pour :
- de préférence déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, notamment à l’aide d’un capteur infrarouge qui vise le passager, - déterminer deux termes composant une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l’habitacle, o l’un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d’un état de confort thermique stabilisé du passager, visant la neutralité thermique au niveau global et local, notamment obtenu à l’aide d'un modèle thermo-physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
o l’autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d’un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l’état de confort thermique du passager, qui sont notamment la conséquence
- soit d’un stress thermique récent subi par le passager,
- soit d’un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid, en particulier pour compenser un stress thermique tel que décrit précédemment.
- déterminer la valeur d’un indice de confort thermique (TCI) en fonction des deux termes ainsi déterminés,
- commander un ou plusieurs actionneurs thermiques en fonction de cette valeur d’indice de confort thermique.
Selon un aspect de l’invention, le terme stationnaire tend vers zéro lorsqu’on atteint un état de neutralité thermique pour le passager, état de confort caractérisé par l’absence de sensation thermique, à savoir ni chaud ni froid, que ce soit au niveau global ou local, et associé notamment au maintien du confort sur de longues durées.
Notamment le terme stationnaire ne prend pas en compte l’histoire thermique du passager, en particulier l’effet dans le temps d’un déséquilibre thermique passé du fait de l’inertie thermique de l’organisme. Selon un aspect de l’invention, le terme dynamique est représentatif d’un état où le passager a été ou est soumis à un stress ou stimulus thermique transitoire. Dans certains cas il s’agira d’un stress thermique perçu inconfortable et désagréable, dans d’autres cas il s’agira d’un stimulus thermique perçu confortable et agréable.
Le terme dynamique permet d’évaluer l’impact de mécanismes thermo-physiologiques hors équilibre. Selon la nature du terme (stress ou stimulus, inconfortable ou confortable) il sera pris en compte de manière différente dans le calcul de l’indice de confort (TCI)
Selon un aspect de l’invention, le stress ou stimulus thermique considéré est associé à une situation choisie parmi entre autre :
- un évènement antérieur proche par exemple une course à pied qui vient de se terminer, promenade dans un environnement très froid,
- une variation subite d’environnement thermique, par exemple le passager entre dans un véhicule surchauffé en été ou le soleil vient subitement frapper sur la tête du passager,
- un stress thermique résultant d’un choc psycho-physiologique tel que par exemple le passager vient d’éviter un accident.
La présente invention vise à apporter une solution pour mieux identifier et gérer ces différentes situations au cours du temps, en fonction de signes détectables et interprétables sur la personne.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour estimer une valeur d’indice de confort pour tous passagers d’un véhicule à partir d’une caméra infrarouge, notamment une pluralité de caméras infrarouge.
Selon un aspect de l’invention, cette caméra est une caméra infrarouge opérant dans le proche infrarouge ( Near Infra Red caméra, en anglais) ou opérant dans le lointain infrarouge {Far Infra Red). Selon un aspect de l’invention, l’évaluation du métabolisme d’une personne est réalisée au moyen de mesure de signes vitaux de cette personne.
Selon un aspect de l’invention l’indice de confort thermique (TCI) est formulé de manière à ce que le confort soit maximal lorsque la valeur de l’indice (TCI) est égale à Zéro.
Selon un aspect de l’invention, l’indice de confort global TCI est défini à partir des deux termes stationnaire TCIs et dynamique TCId, notamment par la somme pondérée des deux termes à l’aide de deux coefficients A et B :
TCI = [ A . TCIs + B . TCId ]
Selon un aspect de l’invention, l’indice de confort peut être exprimé par le terme stationnaire et le terme dynamique, lequel terme dynamique peut être amplifié pour accélérer la convergence au confort souhaité en régime transitoire, soit dans la relation précédente avoir :
B » A
Selon un aspect de l’invention, le terme stationnaire de l’indice de confort TCIs(t) à l’instant t est obtenu à partir d’un bilan des échanges thermiques sur le passager (BEs), qui exprime à l’instant t la différence entre le flux de chaleur généré ou absorbé par l’organisme et le flux de chaleur que l’organisme peut évacuer vers l’ambiance extérieure en maintenant le corps à sa température de confort. Plus ce terme est proche de zéro, plus la personne est proche de l’équilibre et de la neutralité thermiques. Afin d’exprimer le terme stationnaire avec une échelle de valeurs représentative du ressenti thermique, on fait intervenir un coefficient de calibration (Cs) tel que :
TCIs(t) = Cs . BEs(t)
TCIs(t) évolue entre une valeur minimale, par exemple“-4”, correspondant à un état “très froid”, et une valeur maximale, par exemple “+4”, correspondant à un état“très chaud”. Selon un aspect de l’invention, le terme dynamique TCId(t) à l’instant t de l’indice de confort est estimé à partir de la mesure ou de la prédiction de déséquilibres thermiques STd(t), en fonction de variations de flux thermiques ou de températures sur certaines zones du corps du passager. Le déséquilibre STd(t) peut correspondre à un stress thermique inconfortable ou à un stimulus thermique confortable. Sa prise en compte dans le calcul du terme dynamique TCId(t) fait intervenir un coefficient de calibration (Cd) et un terme d’amortissement de la forme générale :
TCId(t) = Cd . exp[-(t-to)/tc] . STd(t)
Selon la nature et formulation du déséquilibre thermique STd(t), le coefficient Cd sera négatif ou positif pour le que terme dynamique TCId(t) soit négatif lorsqu’il contribue à un ressenti froid, et positif lorsqu’il contribue à un ressenti chaud.
Selon la nature et formulation du déséquilibre thermique STd(t), le coefficient Cd sera calibré pour qu’il contribue à dégrader ou améliorer l’indice de confort, selon que le déséquilibre génère un stress local inconfortable et désagréable, ou un stimulus local confortable et agréable.
Selon la nature et formulation du déséquilibre thermique, le terme d’amortissement exp[-(t-to)/tc] dépendra de l’instant (to) de détection ou de génération du déséquilibre, et d’un temps caractéristique (te) de présence ou de prise en compte du déséquilibre thermique.
Selon un aspect de l’invention le déséquilibre thermique STd(t) sera égal à une différence entre un flux thermique F(t) mesuré ou estimé et un flux thermique de référence Fo(t), de la forme :
STd(t) = [ F(t) - Fo(t) ]
Selon un autre aspect de l’invention, le déséquilibre thermique STd(t) sera égal à une différence entre une température T(t) ou une différence de températures AT(t) par rapport à une référence To(t) ou ATo(t), de la forme :
STd(t) = [ T(t) - To(t) ] ou STd(t) = [ AT(t) - ATo(t) ]
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé de sorte que le terme dynamique intervient dans la gestion du confort, via l’indice de confort et via le terme d’amortissement, seulement sur une période de temps prédéterminée, par exemple la période étant inférieure à 20 minutes, étant notamment inférieure à 10 minutes ou 5 minutes.
Selon un aspect de l’invention, l’indice de confort total est obtenu par la relation suivante :
Figure imgf000008_0001
Cdi . exp[-(t-toi)/tci] . STdi(t) ] avec :
- TCI(t) est l’indice de confort total en fonction du temps t
- TCIs(t) est le terme stationnaire de l’indice de confort total
- BEs(t) est le bilan des échanges thermiques du passager en régime stationnaire à l’instant t (en W/m2)
- Cs est un coefficient de calibration pour que l’indice de confort
stationnaire évolue dans une plage représentative d’une échelle de confort thermique, par exemple de -4 (très inconfortable froid) à +4 (très inconfortable chaud)
- TCId(t) est le terme dynamique de l’indice de confort total, associé à un ou plusieurs déséquilibres thermiques transitoires
- åi exprime la somme des contributions de différents termes dynamiques, chaque terme étant affecté d’un indice i
- STdi(t) représente le déséquilibre i entre un flux thermique Fi(t), une température Ti(t) ou d’une différence de température ATi(t) par rapport à des valeurs de référence Fio(t), Tio(t), ATio(t)
- Cdi est un coefficient de calibration dont le signe et l’amplitude varient selon sa contribution à l’amélioration ou dégradation de l’indice de confort thermique (TCI)
- toi est l’instant initial où est détecté et pris en compte le terme
dynamique i
- tci est le temps caractéristique pendant lequel est pris en compte le terme dynamique : - tci sera élevé (15 mn à 1 heure) s’il porte sur une échelon de conditions environnementales qui s’amortissent lentement
- tci sera inférieur à 15 minutes s’il concerne un stimulus transitoire pour améliorer le confort
- A et B sont deux coefficients de pondération visant à donner un poids plus ou moins important au terme dynamique par rapport au terme stationnaire, selon le contexte d’usage ou la préférence des passagers
Selon un aspect de l’invention, le déséquilibre thermique STd intervenant dans le terme dynamique TCId est calculé à partir d’une mesure de déséquilibre thermique basé sur une différence de températures entre des points remarquables du visage [ATVis].
Par exemple le déséquilibre thermique STd est calculé à partir de la formule suivante :
STd(t) = ATVis(t) + B avec B compris entre 0.5 et 1.5
Selon un aspect de l’invention, le déséquilibre thermique ATVis est calculé à partir des températures mesurées au niveau de points remarquables du passager, par exemple le bout d’arête du nez, la somme de la pommette gauche ou droite et du centre du front.
Selon un aspect de l’invention, la formule utilisée est :
ATVis = T nez - (T pommette + T centre du front) / 2 ou
ATVis = Tnez - (Tpommette_gauche +Tpommette_droite) / 2
Selon un aspect de l’invention, la mesure de température du point remarquable est réalisée au moyen de la fusion d’images notamment prises par des caméras de préférence infrarouge NI R et Fl R, ce qui permet de mesurer en continu alors que le passager bouge.
Selon un aspect de l’invention, lorsque l’on travaille avec un indice de confort TCI distribué sur chaque partie du corps, il est possible d’avoir une évaluation dissymétrique du terme dynamique TCId, ce qui permet d’agir sur la gauche ou la droite du corps du passager d’une manière différente.
L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un procédé de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, le procédé comportant les étapes suivantes :
- de préférence déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, notamment à l’aide d’un capteur infrarouge qui vise le passager,
- déterminer deux termes composant une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l’habitacle, o l’un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d’un état de confort thermique stabilisé du passager, visant la neutralité thermique au niveau global et local, notamment obtenu à l’aide d'un modèle thermo physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
o l’autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d’un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l’état de confort thermique du passager, qui sont la conséquence
- soit d’un stress thermique récent subi par le passager,
- soit d’un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid, en particulier pour compenser un stress thermique tel que décrit précédemment.
- déterminer la valeur d’indice de confort thermique (TCI) en fonction des deux termes ainsi déterminés, - commander un ou plusieurs actionneurs thermiques en fonction de cette valeur d’indice de confort thermique.
La présente invention vise notamment à utiliser deux familles de capteurs et deux modèles thermo-physiologiques pour gérer de manière dynamique le confort thermique des passagers, en combinant selon le contexte et le besoin une logique de maintien du confort thermique qui assure la Neutralité Thermique ou une logique de mise en confort, ou réduction d’un inconfort, en appliquant des Stimuli Thermiques agréables.
On peut évaluer l’indice de confort thermique TCIs stationnaire d’une personne à partir de l’évaluation de son métabolisme MET, de son habillement et des conditions thermiques de son environnement.
Son métabolisme est issu de la caractérisation morphologique de la personne (âge, l’indice de masse corporelle (BMI) du passager, genre) par exemple grâce à un ou plusieurs caméras et d’une méthode d’apprentissage de classe, notamment par Deep learning ou apprentissage profond, et de l’évaluation de son activité soit au moyen de reconnaissance de l’activité gestuelle et vocale soit au moyen de la mesure de signes vitaux tels que le rythme et amplitude respiratoire et le rythme cardiaque.
Pour pouvoir évaluer l’impact des conditions non stationnaires sur le confort d’un passager, il est important soit de connaître la dynamique de l’évolution des températures de ses différents membres et de son environnement comprenant les sièges, la planche de bord, le volant par exemple, soit de comprendre les écarts de température observés sur ses habits ou son visage.
Moyennant une mesure de la température de points remarquables visibles tels que le bout du nez, des pommettes et centres du front, on obtient la localisation de ces points remarquables ou caractéristiques par la fusion d’une caméra NIR précise, de grande résolution, et d’une caméra FIR de résolution moindre. La connaissance de ce déséquilibre thermique permet de définir les consignes de l’appareil de climatisation, des sources de chaud et de froid ainsi que les stimuli multi-sensoriels.
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 illustre, schématiquement et partiellement, un système thermique selon l’invention,
- la figure 2 illustre des étapes du procédé de gestion du confort thermique dans le système de la figure 1 ,
- la figure 3 représente les différentes zones du passager impliquées dans le procédé de la figure 2,
- la figure 4 illustre la mesure de température sur le visage d’un passager.
On a représenté sur la figure 1 un système de gestion thermique 1 pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement 2 agencé pour :
- acquérir une première donnée (Cio) représentative du niveau d’habillement d’un passager dans l’habitacle,
- acquérir une deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager,
- acquérir une troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle,
- acquérir une quatrième donnée représentative d’un déséquilibre thermique sur une ou plusieurs parties du corps du passager, de type flux thermique, température ou différence de températures - déterminer une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé au passager dans l’habitacle sur la base des quatre données ainsi acquises.
Le système comporte plusieurs capteurs agencés pour mesurer plusieurs paramètres servant à déterminer les première, deuxième, troisième et quatrième données.
Ces capteurs comportent :
- une caméra DMS 3 agencée pour observer un passager dans l’habitacle,
- un dôme infrarouge 4 formé par une caméra infrarouge grand angle placée sur un plafond de l’habitacle et qui permet de mesurer les température des parois de l’habitacle et de certaines parties du corps des passagers
- un capteur d’ensoleillement 5,
- au moins un capteur de température d’air 6 à la sortie d’un dispositif de climatisation ou de l’HVAC 10,
- un capteur révélateur des débits d’air et de leur répartition à la sortie d’un dispositif de climatisation ou de l’HVAC 10
- au moins un capteur de température d’air 7 régnant dans l’habitacle,
- préférablement un capteur d’humidité et des capteurs de température disposés dans certaines paroies de l’habitacle
- préférablement un capteur de flux thermique sur les zones en contact avec les passagers
Le système 1 est agencé pour mesurer un paramètre servant à déterminer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle, ce paramètre étant lié à l’état du dispositif de climatisation, notamment la puissance d’un pulseur du dispositif de climatisation ou la distribution d’air climatisé du dispositif de climatisation. La première donnée (Cio) représentative du niveau d’habillement du passager dans l’habitacle correspond à une résistance thermique mesurée des vêtements portés par le passager.
A cet effet, le système 1 est agencé pour traiter une image prise par la caméra 3 et pour, à partir de cette image, déterminer le type de vêtements (T-shirt et/ou chemise et/ou pull et/ manteau et/ou écharpe et/ou chapeau ) portés par le passager notamment par reconnaissance d’image, le système 1 étant agencé en outre pour déterminer la résistance thermique à partir du type de vêtements ainsi mesuré.
La deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante de l’activité respiratoire et du rythme cardiaque HR du passager qui est mesuré notamment par la caméra 3, comme on peut le voir sur la figure 2.
Cette caméra 3 est agencée pour observer des changements de couleur du visage du passager dus au déplacement du sang au niveau de la peau du visage, et le système mesure à partir de ces images le rythme cardiaque.
La deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager est dépendante d’une caractéristique physique du passager qui est mesurée par la caméra 6 pour déterminer, par traitement d’images, des caractéristiques physiques PC du passager, notamment le sexe, l’âge, la taille et le volume, et indirectement le poids, ainsi que sa posture et ses mouvements.
La deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager correspond à une puissance surfacique thermique PS à évacuer vers l’extérieur par le passager déduite à l’aide de la donnée PC.
Plusieurs données représentatives de l’activité métabolique du passager (MET) sont utilisées. Le système 1 peut aussi prendre en compte le flux solaire absorbé directement par la peau qui vient s’ajouter alors à la puissance surfacique PS à évacuer.
Le système 1 est agencé pour, à partir des températures des parois et/ou fenêtre mesurés par le dôme infrarouge 4, calculer la température radiative pour plusieurs parties du corps du passager telle que la tête Z1 , le buste Z2, le dos Z3, les jambes Z4, les pieds Z5, les bras Z6 et les mains Z7, comme on peut le voir sur la figure 3.
Le système 1 est agencé pour estimer la température d’air au contact du passager pour une partie du corps du passager, notamment plusieurs parties du corps du passager, notamment la tête, buste, dos, jambes, mollets, pieds, bras, notamment à partir de la puissance d’un pulseur d’air et/ou de la distribution de l’HVAC et/ou de la température d’air soufflée et de la température de l’habitacle et notamment sur la base d’abaques.
Le système 1 est agencé pour, à partir de la distribution de l’HVAC et/ou de la puissance du pulseur d’air, estimer, notamment à partir d’abaques, la vitesse d’air au contact d’une partie ou plusieurs parties du corps du passager.
Ces températures et/ou vitesses TV sont utilisées pour calculer la troisième donnée représentative de l’environnement thermique du passager dans l’habitacle.
Le système 1 est agencé pour estimer la puissance thermique totale qui peut être échangée (P_tot_theoritical) par le passager avec son environnement avec une température de peau correspondant audite de confort, en estimant la puissance thermique échangée partie par partie du corps, notamment la tête, le buste, le dos, les jambes, les mollets, les pieds, les bras. Cette puissance thermique totale échangée (P_tot_theoritical) est fonction des données Cio et PC. En effet les puissances échangées sont fonction de la vitesse d’air locale, de la température d’air locale, de la température radiative locale, de la surface des passagers, et du niveau d’habillement du passager (Cio).
Les puissances échangées comportent un terme additionnel associé à la chaleur évacuée par respiration, évaporation et sudation fonction entre autre de la deuxième donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager
Le système 1 est agencé pour comparer la puissance thermique totale qui peut être échangée avec l’environnement à la température de peau au confort (P_tot_theoritical) avec la puissance générée par le métabolisme des passagers additionné le cas échéant du flux solaire absorbé, et en multipliant cette différence de puissance par un coefficient, déterminer une valeur de l’indice de confort thermique (TCI).
Selon un aspect de l’invention, ce modèle peut ensuite servir à estimer le confort instantané des passagers. On peut aussi définir des consignes pour les actuateurs thermiques afin d’atteindre le confort des passagers. On a ainsi une régulation personnalisée du système thermique.
Le procédé est agencé pour prendre en compte des échanges thermiques par respiration, sudation et perspiration, comme fonction de la température et humidité ambiante et du métabolisme pour estimer un indice de confort.
L’activité métabolique est déterminée en fonction du jour et/ou de l’heure, du sexe, de l’âge, d’autres caractéristiques personnelles du passager, et de la donnée ou connaissance de ses activités courantes ou antérieures.
On va expliquer, en lien avec la figure 4 notamment, un système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, dont l’unité de traitement 2 est agencée pour : - déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, notamment à l’aide d’un capteur infrarouge qui vise le passager,
- déterminer deux termes composant une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l’habitacle, o l’un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d’un état de confort thermique stabilisé du passager, visant la neutralité thermique au niveau global et local, notamment obtenu à l’aide d'un modèle thermo physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
o l’autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d’un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l’état de confort thermique du passager, qui sont la conséquence
- soit d’un stress thermique récent subi par le passager,
- soit d’un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid, en particulier pour compenser un stress thermique tel que décrit précédemment.
- déterminer la valeur d’indice de confort thermique (TCI) en fonction des deux termes ainsi déterminés,
- commander un ou plusieurs actionneurs thermiques en fonction de cette valeur d’indice de confort thermique.
Le terme stationnaire TCIs est représentatif d’un état de neutralité thermique pour le passager, état de confort caractérisé par l’absence de sensation thermique, à savoir ni chaud ni froid, que ce soit au niveau global ou local, et associé notamment au maintien du confort sur de longues durées.
Le terme dynamique TCId est représentatif d’un état où le passager est soumis à des stimuli thermiques transitoires, à savoir une mise en déséquilibre locale des échanges thermiques révélateur d’un stress thermique subi ou visant à procurer une sensation temporaire de chaud ou de froid pour compenser un stress ou un inconfort thermique antérieur ou sur d’autres zones.
Les stimuli positifs sont associés à une situation choisie parmi :
- un évènement antérieur proche par exemple une course à pied qui vient de se terminer, promenade dans un environnement très froid,
- une variation subite d’environnement thermique, par exemple le passager entre dans un véhicule surchauffé en été ou le soleil vient subitement frapper sur la tête du passager,
- un stress thermique résultant d’un choc psycho-physiologique tel que par exemple le passager vient d’éviter un accident.
La présente invention vise à apporter une solution pour mieux identifier et gérer ces différentes situations au cours du temps, en fonction de signes détectables et interprétables sur la personne.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé pour estimer une valeur d’indice de confort pour tous passagers d’un véhicule à partir d’une caméra infrarouge, notamment une pluralité de caméras infrarouge. Ces caméras sont décrites en lien avec le mode de réalisation précédent.
Il est prévu une caméra infrarouge active opérant dans le proche infrarouge ( Near Infra Red caméra, en anglais) ou passive opérant dans le lointain infrarouge (Far Infra Red). Le terme stationnaire de l’indice de confort TCIs est obtenu à l’aide d’un modèle de bilan énergétique, dérivé en partie du modèle de Fanger. Plus ce terme est proche de zéro, plus la personne est proche de la neutralité thermique
Le terme dynamique TCId de l’indice de confort est estimé à partir de déséquilibres thermiques appliqués ou subis par le passager. Ce terme peut prendre une valeur supérieure ou inférieure à zéro, selon le sens (chauffage ou refroidissement) et l’intensité du stimulus thermique subi ou appliqué.
Selon un aspect de l’invention, le système est agencé de sorte que le terme dynamique intervient dans la gestion du confort, via l’indice de confort, seulement sur une période de temps prédéterminée, par exemple la période étant inferieure à 20 minutes, étant notamment inférieure à 10 minutes ou 5 minutes.
L’indice de confort global est obtenu par la relation suivante :
TCI (t) = TCIs + Alpha (1 -exp(-t/E))* TCId
où
TCI(t) est l’indice de confort global en fonction du temps t
TCIs est le terme stationnaire d’indice de confort
TCId est le terme dynamique d’indice de confort
Alpha compris entre 1 et 4 par exemple
E = 3 à 15 minutes par exemple
Le terme dynamique TCId est calculé à partir d’une mesure de déséquilibre thermique DT.
Le terme dynamique TCId est calculé à partir de la formule suivante :
TCId = A DT + B avec A comprise entre 0.4 et 0.6
B compris entre 1 et 1.5 Le déséquilibre thermique DT est calculé à partir des températures mesurées au niveau de points remarquables du passager, par exemple le bout d’arête du nez 501 , le somme de la pommette gauche 502 ou droite 503 et du centre du front 504 et 505, comme illustré sur la figure 4.
La formule utilisée est :
DT = Tnez - (Tpommette+Tcentre du front)/2
ou
DT = Tnez - (Tpommette_gauche +Tpommette_droite)/2
Selon un aspect de l’invention, la mesure de température du point remarquable est réalisée au moyen de la fusion d’images notamment prises par des caméras de préférence infrarouge NI R et Fl R, ce qui permet de mesurer en continu alors que le passager bouge.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, système comportant une unité de traitement agencé pour :
- de préférence déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, notamment à l’aide d’un capteur infrarouge qui vise le passager,
- déterminer deux termes composant une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l’habitacle, o l’un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d’un état de confort thermique stabilisé du passager, notamment obtenu à l’aide d'un modèle thermo-physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
o l’autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d’un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l’état de confort thermique du passager, qui sont la conséquence
- soit d’un stress thermique récent subi par le passager,
- soit d’un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid.
- déterminer la valeur d’indice de confort thermique (TCI) en fonction des deux termes ainsi déterminés,
- commander un ou plusieurs actionneurs thermiques en fonction de cette valeur d’indice de confort thermique.
2. Système selon la revendication précédente, dans lequel le terme stationnaire est représentatif d’un état de neutralité thermique pour le passager, état de confort caractérisé par l’absence de sensation thermique, à savoir ni chaud ni froid, que ce soit au niveau global ou local, et associé notamment au maintien du confort sur de longues durées.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le terme dynamique est représentatif d’un état où le passager est soumis à des stimuli thermiques transitoires, à savoir une mise en déséquilibre locale et temporaire des échanges thermiques susceptibles de procurer une sensation de chaud ou de froid agréable ou désagréable.
4. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les stress et stimuli thermiques considérés sont associés à une situation choisie parmi :
- un évènement antérieur proche par exemple une course à pied qui vient de se terminer, promenade dans un environnement très froid,
- une variation subite d’environnement thermique, par exemple le passager entre dans un véhicule surchauffé en été ou le soleil vient subitement frapper sur la tête du passager,
- un stress thermique résultant d’un choc psycho-physiologique tel que par exemple le passager vient d’éviter un accident.
5. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le système est agencé pour estimer une valeur d’indice de confort pour tous passagers d’un véhicule à partir d’une caméra infrarouge, notamment une pluralité de caméras infrarouge.
6. Système selon la revendication précédente, dans lequel cette caméra est une caméra infrarouge active opérant dans le proche infrarouge ( Near Infra Red caméra, en anglais) ou passive opérant dans le lointain infrarouge (Far Infra Red).
7. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’indice de confort global TCI est défini à partir de ces deux termes stationnaire TCIs et dynamique TCId, notamment par la somme pondérée des deux termes : TCI = A . TCIs + B . TCId
8. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le terme stationnaire TCIs à un instant t de l’indice de confort total est obtenu par la relation suivante :
TCIs(t) = Cs . BEs(t) avec :
- TCIs(t) est le terme stationnaire de l’indice de confort total
- BEs(t) est l’expression du bilan des échanges thermiques du passager en régime stationnaire à l’instant t (en W/m2)
- Cs est un coefficient de calibration pour que le terme stationnaire de
l’indice de confort évolue dans une plage représentative d’une échelle de confort thermique, par exemple de -4 (très inconfortable froid) à +4 (très inconfortable chaud)
9. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le terme dynamique TCId à un instant t de l’indice de confort global est obtenu par la relation suivante :
TCId(t) = åi [ Cdi . exp[-(t-toi)/tci] . STdi(t) ]
TCId(t) est le terme dynamique de l’indice de confort total, - åi exprime la somme des contributions de différents déséquilibres thermiques transitoires, chaque terme étant affecté d’un indice i
- STdi(t) représente un déséquilibre entre un flux thermique Fi(t), une
température Ti(t) ou d’une différence de température DTί(ΐ) par rapport à des valeurs de référence Fio(t), Tio(t), DTίo(ΐ)
- Cdi est un coefficient de calibration dont le signe et l’amplitude varient selon sa contribution à l’amélioration ou dégradation du confort thermique total (TCI)
- toi est l’instant initial où est détecté et pris en compte le terme
dynamique i
- tci est le temps caractéristique pendant lequel est pris en compte le
terme dynamique :
- tci sera élevé (15 mn à 1 heure) s’il porte sur une échelon de
conditions environnementales qui s’amortissent lentement
- tci sera inférieur à 15 minutes s’il concerne un stimulus transitoire pour améliorer le confort
10. Système selon l’une des revendications précédentes, dans le déséquilibre thermique STd intervenant dans le terme dynamique TCId est calculé à partir d’une mesure de déséquilibre thermique basée sur une différence de températures entre des points remarquables du visage [ATVis]. Par exemple le déséquilibre thermique STd est calculé à partir de la formule suivante :
STd = DT /is + B avec B compris entre 0.5 et 1.5
11. Système selon la revendication précédente, dans lequel la formule utilisée est :
ATVis = Tnez - (Tpommette + Tcentre du front) / 2
ou
ATVis = Tnez - (Tpommette_gauche + Tpommette_droite) / 2
12. Procédé de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile, le procédé comportant les étapes suivantes :
- de préférence déterminer une donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager, notamment à l’aide d’un capteur infrarouge qui vise le passager,
- déterminer deux termes composant une valeur d’un indice de confort thermique (TCI) associé à ce passager dans l’habitacle, o l’un des termes étant un terme stationnaire (TCIs) représentatif des échanges thermiques nécessaires au maintien d’un état de confort thermique stabilisé du passager, notamment obtenu à l’aide d'un modèle thermo-physiologique, utilisant notamment la donnée représentative (MET) de l’activité métabolique du passager.
o l’autre des termes étant un terme dynamique (TCId) représentatif d’un ou plusieurs déséquilibres locaux et transitoires de l’état de confort thermique du passager, qui sont la conséquence
- soit d’un stress thermique récent subi par le passager,
- soit d’un stimulus thermique visant à procurer une sensation temporaire agréable de chaud ou de froid.
- déterminer la valeur d’indice de confort thermique (TCI) en fonction des deux termes ainsi déterminés,
- commander un ou plusieurs actionneurs thermiques en fonction de cette valeur d’indice de confort thermique.
PCT/FR2019/052655 2018-11-09 2019-11-07 Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile WO2020094998A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217017605A KR20210077777A (ko) 2018-11-09 2019-11-07 자동차 승객실을 위한 열 관리 시스템
EP19818225.5A EP3877704A1 (fr) 2018-11-09 2019-11-07 Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile
US17/291,925 US20220009308A1 (en) 2018-11-09 2019-11-07 Thermal management system for a motor vehicle passenger compartment

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1860337 2018-11-09
FR1860337A FR3088261B1 (fr) 2018-11-09 2018-11-09 Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020094998A1 true WO2020094998A1 (fr) 2020-05-14

Family

ID=66690420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2019/052655 WO2020094998A1 (fr) 2018-11-09 2019-11-07 Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220009308A1 (fr)
EP (1) EP3877704A1 (fr)
KR (1) KR20210077777A (fr)
FR (1) FR3088261B1 (fr)
WO (1) WO2020094998A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3114799A1 (fr) * 2020-10-01 2022-04-08 Safran Seats Procédé de gestion de la température fournie par un dispositif de réglage de température à au moins un passager d’une cabine d’aéronef
US20220234419A1 (en) * 2021-01-28 2022-07-28 Caterpillar Inc. System and Method of Climate Control in Unmanned Machine

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190104271A (ko) * 2019-08-19 2019-09-09 엘지전자 주식회사 하차 지점 안내 방법 및 그 안내를 위한 차량용 전자 장치
FR3116472A1 (fr) * 2020-11-24 2022-05-27 Valeo Systemes Thermiques Procédé de gestion thermique et système de gestion thermique correspondant
WO2024030413A1 (fr) * 2022-08-03 2024-02-08 Gentherm Incorporated Vêtement d'occupant et prédicteur anthropométrique pour commande d'effecteur thermique

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085302A1 (fr) * 2012-11-27 2014-06-05 Faurecia Automotive Seating, Llc Siège de véhicule ayant des capteurs intégrés
WO2017016784A1 (fr) * 2015-07-30 2017-02-02 Valeo Systemes Thermiques Systeme de commande pour installation de conditionnement d'air d'un vehicule automobile
WO2017173222A1 (fr) * 2016-04-01 2017-10-05 Gentherm Inc. Détection d'état thermique d'occupant et système et procédé de réglage de confort
WO2018202984A1 (fr) * 2017-05-03 2018-11-08 Valeo Systemes Thermiques Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027621B1 (en) * 2001-03-15 2006-04-11 Mikos, Ltd. Method and apparatus for operator condition monitoring and assessment
DE102011077522A1 (de) * 2011-06-15 2012-12-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der thermischen Behaglichkeit
WO2014128273A1 (fr) * 2013-02-21 2014-08-28 Iee International Electronics & Engineering S.A. Système de surveillance d'occupant basé sur un dispositif d'imagerie prenant en charge de multiples fonctions
IL232027B (en) * 2013-04-19 2021-02-28 Gauzy Ltd Means and methods for stacking at least one first projected image on top of at least one real second image
US10144275B2 (en) * 2016-09-02 2018-12-04 International Business Machines Corporation Environmental control in vehicles
US10583709B2 (en) * 2016-11-11 2020-03-10 International Business Machines Corporation Facilitating personalized vehicle occupant comfort
DE102017205255A1 (de) * 2017-03-28 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Meldesystem in einem Fahrzeug zur Meldung eines Vorfalls des Fahrzeugs und Verfahren zur Meldung eines Vorfalls eines Fahrzeugs
WO2019150457A1 (fr) * 2018-01-31 2019-08-08 三菱電機株式会社 Système de commande de climatisation et climatiseur associé
WO2019157514A2 (fr) * 2018-02-12 2019-08-15 University Of Maryland, College Park Procédé et système de surveillance d'occupant pour gestion d'énergie de bâtiment
US11631259B2 (en) * 2018-11-02 2023-04-18 The Regents Of The University Of Michigan Multimodal sensing of thermal comfort for adaptable climate control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085302A1 (fr) * 2012-11-27 2014-06-05 Faurecia Automotive Seating, Llc Siège de véhicule ayant des capteurs intégrés
WO2017016784A1 (fr) * 2015-07-30 2017-02-02 Valeo Systemes Thermiques Systeme de commande pour installation de conditionnement d'air d'un vehicule automobile
WO2017173222A1 (fr) * 2016-04-01 2017-10-05 Gentherm Inc. Détection d'état thermique d'occupant et système et procédé de réglage de confort
WO2018202984A1 (fr) * 2017-05-03 2018-11-08 Valeo Systemes Thermiques Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "ISO/TS 14505-1:2007 - Ergonomics of the thermal environment - Evaluation of thermal environments in vehicles - Part 1: Principles and methods for assessment of thermal stress", 1 January 2007 (2007-01-01), pages 1 - 8, XP009516096, Retrieved from the Internet <URL:https://www.iso.org/standard/38265.html> [retrieved on 20190918] *
HUI ZHANG ET AL: "Thermal sensation and comfort models for non-uniform and transient environments: Part I: local sensation of individual body parts", 1 July 2009 (2009-07-01), XP055623212, Retrieved from the Internet <URL:https://escholarship.org/content/qt3sw061xh/qt3sw061xh.pdf?t=lptdvi> [retrieved on 20190918] *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3114799A1 (fr) * 2020-10-01 2022-04-08 Safran Seats Procédé de gestion de la température fournie par un dispositif de réglage de température à au moins un passager d’une cabine d’aéronef
US20220234419A1 (en) * 2021-01-28 2022-07-28 Caterpillar Inc. System and Method of Climate Control in Unmanned Machine
US11766919B2 (en) * 2021-01-28 2023-09-26 Caterpillar Inc. System and method of climate control in unmanned machine

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210077777A (ko) 2021-06-25
US20220009308A1 (en) 2022-01-13
FR3088261A1 (fr) 2020-05-15
FR3088261B1 (fr) 2021-01-22
EP3877704A1 (fr) 2021-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020094998A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile
WO2018202984A1 (fr) Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile
Aryal et al. A comparative study of predicting individual thermal sensation and satisfaction using wrist-worn temperature sensor, thermal camera and ambient temperature sensor
EP3877202A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour un habitacle de vehicule automobile
EP3755555A1 (fr) Systeme de gestion thermique pour vehicule automobile
US20140148706A1 (en) Method and device for detecting thermal comfort
FR2917855A1 (fr) Systeme de commande muni d&#39;un capteur de donnees physiologiques pour une installation de conditionnement d&#39;air d&#39;un vehicule automobile.
JP2017003195A (ja) 空気調和機、センサシステムおよびその温冷感推定方法
FR3072612A1 (fr) Systeme de determination d’une consigne de temperature a appliquer dans un vehicule
WO2018037584A1 (fr) Dispositif et programme de traitement d&#39;informations
WO2020094981A1 (fr) Système de gestion thermique pour un habitacle de véhicule automobile
US20160292770A1 (en) System, method, and apparatus for remote sizing and shopping
Hintea et al. Applicability of thermal comfort models to car cabin environments
US20210260958A1 (en) System and method for estimating climate needs
FR3116472A1 (fr) Procédé de gestion thermique et système de gestion thermique correspondant
KR102209202B1 (ko) 인공기후실 열 스트레스 환경 실험 기반의 한국인 연령별 인지온도 열적 쾌적범위 설정 방법
Li et al. Human thermal sensation and its algorithmic modelization under dynamic environmental thermal characteristics of vehicle cabin
FR3088259A1 (fr) Systeme de gestion du confort thermique dans un habitacle de vehicule, notamment automobile, et procede de gestion thermique mis en ouvre par un tel systeme.
EP3908898B1 (fr) Système de gestion thermique pour véhicule automobile
WO2022084316A1 (fr) Système de gestion thermique et procédé de gestion thermique correspondant
WO2020212366A1 (fr) Systeme de gestion du confort thermique d&#39;une personne
FR3115354A1 (fr) Système de gestion thermique et procédé de gestion thermique correspondant
Pahinkar et al. Analytical model for human thermal comfort in passenger vehicles
Shaabana et al. SiCILIA: A smart sensor system for clothing insulation inference
Aggelakoudis et al. Thermal comfort study of occupants in University of Patras

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19818225

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217017605

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019818225

Country of ref document: EP

Effective date: 20210609