FR2802470A1 - Heating and air conditioning control for car measures parameters such as temperature, air circulation speed, solar radiation and ambient humidity via sensors in the car's body to determine the operating conditions - Google Patents
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Abstract
Description
<U>Dispositif de régulation d'une installation de ventilation,</U> <U>chauffage</U> -et/ou <U>climatisation d'un habitacle de véhicule</U> <U>notamment automobile</U> L'invention concerne un dispositif de régulation-compensation d'une installation de ventilation, chauffage et/ou climati sation d'un habitacle de véhicule notamment automobile. Une telle régulation permet d'ajuster la température et/ou le débit d'air ventilé dans l'habitacle en fonction d'une configuration aérothermique souhaitée. La régulation tient compte par exemple d'un rayonnement solaire et/ou d'une humidité ambiante. <U> Control device of a ventilation system, </ U> <U> heating </ U> -and / or <U> air conditioning of a vehicle interior </ U> <U> in particular automobile </ The invention relates to a device for regulating-compensation of a ventilation, heating and / or climatization installation of a passenger compartment of a vehicle, in particular an automobile. Such a regulation makes it possible to adjust the temperature and / or the flow rate of ventilated air in the passenger compartment according to a desired aerothermal configuration. The regulation takes into account, for example, solar radiation and / or ambient humidity.
De tels dispositifs comportent habituellement des moyens de mesure d'au moins un paramètre aérothermique parmi un ensemble comprenant la température et la vitesse d'air ventilé, ainsi qu'une humidité ambiante et/ou un rayonnement solaire. Un tel dispositif coopère en outre avec des action- neurs de réglage de ces paramètres. Les dispositifs de ce type, connus, comportent habituellement au moins un capteur (par exemple de température) disposé dans la planche de bord de l'habitacle du véhicule, ou encore sur cette planche, généralement sur le tableau de commande ou en sortie des bouches d'aération de l'habitacle. Such devices usually comprise means for measuring at least one aerothermal parameter among a set comprising the temperature and the air velocity, as well as ambient humidity and / or solar radiation. Such a device cooperates further with actuators for adjusting these parameters. Devices of this type, known, usually comprise at least one sensor (for example temperature) disposed in the dashboard of the passenger compartment of the vehicle, or on this board, usually on the control panel or outlet mouths ventilation of the passenger compartment.
Les dispositifs de régulation sont généralement agencés pour estimer, par modélisation, des paramètres aérothermiques susceptibles d'être ressentis par les passagers et, plus particulièrement, des variations de tels paramètres. Cepen dant, de tels dispositifs présentent des limites, la modéli sation s'avérant parfois imprécise. The regulation devices are generally arranged to estimate, by modeling, aerothermal parameters likely to be felt by the passengers and, more particularly, variations of such parameters. However, such devices have limitations, the modeling is sometimes inaccurate.
De plus, il est souhaité actuellement des moyens de mesure des paramètres précités qui puissent tenir compte directement du confort thermique ressenti réellement par les passagers. La présente invention vient améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif de régulation du type précité, comportant donc des moyens de mesures d'au moins un paramètre aérothermique parmi un ensemble comprenant une température, une vitesse d'air ventilé, un rayonnement solaire et/ou une humidité ambiante. Le dispositif est propre en outre à coopérer avec des actionneurs de réglage d'élé ments de l'installation, en vue d'obtenir sensiblement, en fonction des mesures, une configuration aérothermique souhaitée dans l'habitacle. In addition, it is currently desired to measure the aforementioned parameters that can directly take into account the thermal comfort actually felt by passengers. The present invention improves the situation. It proposes for this purpose a control device of the aforementioned type, thus comprising means for measuring at least one aerothermal parameter among a set comprising a temperature, a ventilated air speed, solar radiation and / or ambient humidity. The device is furthermore able to cooperate with actuators for adjusting the elements of the installation, in order to obtain substantially, depending on the measurements, a desired aerothermal configuration in the passenger compartment.
Selon une caractéristique générale de l'invention, les moyens de mesure précités comprennent au moins un capteur agencé pour être disposé à proximité d'un passager de l'habitacle, en vue de prendre en compte les paramètres de confort et/ou des variations de ces paramètres, réellement ressentis par le passager. According to a general characteristic of the invention, the aforementioned measuring means comprise at least one sensor arranged to be placed near a passenger of the passenger compartment, in order to take into account the comfort parameters and / or variations of these parameters, really felt by the passenger.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ce capteur est agencé pour être disposé à proximité de la tête d'un passager de l'habitacle. On entend ici par le terme "tête" une partie supérieure du corps du passager qui peut inclure, le cas échéant, son buste. According to an advantageous characteristic of the invention, this sensor is arranged to be placed near the head of a passenger of the passenger compartment. The term "head" is understood here to mean an upper part of the passenger's body which may include, if appropriate, its bust.
Avantageusement, le capteur est fixé sur le siège du passa ger, de préférence, sur l'appui tête du siège. Advantageously, the sensor is fixed on the passenger seat, preferably on the headrest of the seat.
En variante, le capteur est fixé sur la ceinture de sécurité du passager, ou encore sur un montant de portière, dans l'habitacle. Alternatively, the sensor is attached to the passenger's seat belt, or on a door jamb, in the passenger compartment.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le capteur est prévu pour être disposé à proximité du conducteur du véhicule. In a first embodiment of the invention, the sensor is intended to be disposed near the driver of the vehicle.
Dans un second mode de réalisation plus élaborée, en parti culier dans lequel l'installation comporte un dispositif de répartition d'air dans l'habitacle, les moyens de mesure comprennent une pluralité de capteurs prévus pour être disposés chacun à proximité du conducteur, du passager avant et/ou d'un passager arrière du véhicule. Le dispositif de régulation est alors apte à coopérer en outre avec un actionneur de réglage du dispositif de répartition. In a second more elaborate embodiment, in particular in which the installation comprises an air distribution device in the passenger compartment, the measuring means comprise a plurality of sensors intended to be arranged each close to the driver, the front passenger and / or a rear passenger of the vehicle. The regulating device is then able to cooperate further with an adjustment actuator of the distribution device.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci- après et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement les interactions entre un dispositif de régulation selon l'invention et une installation de ventilation et chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, dans l'exemple décrit ; et - la figure 2 représente schématiquement le véhicule automo bile, avec, en particulier, les emplacements préférés des capteurs que comporte le dispositif de régulation. Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following detailed description and the attached drawings in which - Figure 1 shows schematically the interactions between a control device according to the invention and a ventilation system and heating the passenger compartment of a motor vehicle, in the example described; and FIG. 2 diagrammatically represents the automobile vehicle, with, in particular, the preferred locations of the sensors that comprise the regulating device.
on se réfère tout d'abord à la figure 1 pour décrire une installation de ventilation et chauffage d'un habitacle de véhicule automobile. Cette installation comprend, dans l'exemple décrit, un groupe moto-ventilateur 2, dont le moteur est propre à entraîner en rotation les pales 3 du ventilateur pour produire un flux d'air (flèche F) dans un conduit d'air principal 4. Ce conduit 4 se sépare, en aval, en une branche d'air chaud 5 et une branche d'air froid 6 qui se rejoignent toutes deux dans une chambre de mixage 9 de l'installation. La branche d'air chaud 5 comporte un radia teur 8 de chauf fage d' une partie au moins du flux d' air F, tandis qu'en aval du conduit principal 4 est prévu un volet de mixage 7 propre à répartir une proportion du flux d'air F choisie dans chacune des deux branches. On obtient ainsi un flux d'air F de température ajustée dans la chambre de mixage 9, en fonction de la position du volet de mixage. firstly refer to Figure 1 to describe a ventilation system and heating of a passenger compartment of a motor vehicle. This installation comprises, in the example described, a motor-fan unit 2, whose motor is adapted to rotate the blades 3 of the fan to produce a flow of air (arrow F) in a main air duct 4 This duct 4 separates, downstream, into a branch of hot air 5 and a branch of cold air 6 which both meet in a mixing chamber 9 of the installation. The hot air branch 5 comprises a radiator 8 for heating at least part of the air flow F, while downstream of the main duct 4 is provided a mixing flap 7 suitable for distributing a proportion of the air. air flow F chosen in each of the two branches. An air flow F of adjusted temperature is thus obtained in the mixing chamber 9, as a function of the position of the mixing flap.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le flux d'air F que délivre le groupe moto-ventilateur 2 traverse en outre un évaporateur 14 d'une boucle de climatisation (non représen tée), en vue de son refroidissement. L'évaporateur 14 est prévu préférentiellement en aval du groupe moto-ventilateur. En pratique, la boucle de climatisation est parcourue par un fluide frigorigène (du type fréon, par exemple) dont le contrôle de la pression permet de gérer, de façon habituelle, le refroidissement du flux d'air F par l'évaporateur. Le dispositif de régulation selon l'invention pilote préféren tiellement la pression du fluide, par l'intermédiaire d'une liaison prévue à cet effet (non représentée), en vue d'ajus ter la température du flux d'air ventilé dans l'habitacle. La chambre de mixage 9 communique ensuite avec une pluralité de conduits d'aération de l'habitacle du véhicule 10, 11 et 12. Ces conduits sont par exemple des conduits de dégivrage, d'aération "pieds" (partie basse de l'habitacle) et d'aéra tion "visage" (partie haute). I1 est prévu, dans l'exemple décrit, que le conduit d'aération "visage" se divise lui-même en une pluralité de conduits d'aération centrale, d'aération latérale avant et/ou arrière de l'habitacle du véhicule. In the example shown in FIG. 1, the air flow F delivered by the fan motor unit 2 also passes through an evaporator 14 of an air conditioning loop (not shown), with a view to cooling it. The evaporator 14 is preferably provided downstream of the motor-fan unit. In practice, the air conditioning loop is traversed by a refrigerant (Freon-type, for example) whose pressure control can manage, in the usual way, the cooling of the air flow F by the evaporator. The control device according to the invention preferably controls the pressure of the fluid, via a connection provided for this purpose (not shown), in order to adjust the temperature of the ventilated air flow in the cockpit. The mixing chamber 9 then communicates with a plurality of ventilation ducts of the passenger compartment of the vehicle 10, 11 and 12. These ducts are for example defrosting ducts, ventilation "feet" (lower part of the passenger compartment ) and aeration "face" (upper part). In the example described, it is provided that the ventilation duct "face" divides itself into a plurality of central air ducts, of front and / or rear lateral ventilation of the passenger compartment of the vehicle.
L'installation est pilotée par un dispositif de régulation selon l'invention, comprenant au moins une entrée E par laquelle le dispositif reçoit une consigne qu'un passager de l'habitacle peut entrer manuellement, et relative à une configuration aérothermique souhaitée dans l'habitacle. The installation is controlled by a regulating device according to the invention, comprising at least one input E by which the device receives a setpoint that a passenger of the passenger compartment can manually enter, and relating to a desired aerothermal configuration in the cockpit.
Le dispositif de régulation 1 comporte par ailleurs des sorties 21, 71 et 13 pour agir respectivement sur des actionneurs de réglage - du débit d'air ventilé dans l'habitacle, par la commande du groupe moto-ventilateur 2, - de la température de l'air ventilé par contrôle de la position du volet de mixage 7 de manière à gérer les propor tions de flux dans les branches d'air chaud 5 et d'air froid 6, et - des positions relatives des volets de répartition d'air dans les conduits 10, 11 et 12, pour contrôler la répartition de l'air ventilé dans l'habitacle. I1 peut être prévu en outre une quatrième sortie pour contrôler une boucle de climatisation que peut comporter, par ailleurs, l'installation. The regulating device 1 furthermore comprises outlets 21, 71 and 13 for acting respectively on regulating actuators - of the air flow ventilated in the passenger compartment, by the control of the motor-fan unit 2, - of the temperature of the the ventilated air by controlling the position of the mixing flap 7 so as to manage the flow proportions in the branches of hot air 5 and cold air 6, and the relative positions of the air distribution flaps in the ducts 10, 11 and 12, to control the distribution of the ventilated air in the passenger compartment. In addition, a fourth output may be provided to control an air conditioning loop that may furthermore comprise the installation.
La régulation s'effectue à partir de capteurs de température Th et, dans l'exemple décrit, de vitesse Vh de l'air ventilé dans l'habitacle. I1 est à noter qu'il peut être prévu par ailleurs des capteurs de degré d'ensoleillement à l'intérieur de l'habitacle, ou encore des capteurs d'humidité ou d'occu pation des sièges. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif de régulation 1 reçoit d'autres informations relatives à une température d'air extérieur Te, une vitesse d'air extérieur Ve (généralement liée à la vitesse même du véhicule) et à un degré d'ensoleillement extérieur Os. I1 est à noter cependant que les mesures de paramètres extérieurs au véhicule (température d'air extérieur et vitesse d'air extérieur) ne sont destinées qu'à affiner le modèle de régulation qu'effectue le dispositif selon l'invention. En effet, les capteurs en température et vitesse d'air ventilé dans l'habitacle, disposés à proximité immédiate des passa gers, donnent des mesures directement représentatives du ressenti thermique des passagers. Regulation is carried out from temperature sensors Th and, in the example described, speed Vh of the ventilated air in the passenger compartment. It should be noted that it is also possible to provide sensors for the degree of sunshine inside the passenger compartment, or humidity or occupancy sensors for the seats. In the example shown in FIG. 1, the regulation device 1 receives other information relating to an outside air temperature Te, an outside air speed Ve (generally related to the speed of the vehicle itself) and to a degree of sunshine outside Os. It should be noted, however, that measurements of parameters outside the vehicle (outdoor air temperature and outdoor air speed) are only intended to refine the control model that the device according to the invention performs. Indeed, the temperature and air velocity sensors ventilated in the passenger compartment, arranged in the immediate vicinity of the passengers, give measurements directly representative of the thermal sensation of the passengers.
En se référant à la figure 2, l'habitacle H du véhicule automobile V se subdivise en quatre zones (avant gauche, avant droite, arrière gauche et arrière droite) qui entourent les sièges du conducteur S11, du passager avant S12, du passager arrière gauche S21 et du passager arrière droit S22. Dans l'exemple représenté, ces sièges sont munis d'appui- têtes AT11, AT12, AT21 et AT22, respectivement. Pour les passagers avant et arrière, il est prévu en outre des ceintures de sécurité C11, C12, C21 et C22, respectivement. Dans un premier mode de réalisation simplifiée de la présente invention, seul le ressenti thermique du conducteur du véhicule est pris en compte. Le dispositif de régulation selon ce premier mode de réalisation comporte alors au moins un capteur, par exemple en température, disposé sur l'appui- tête AT11 du siège S11 du conducteur pour tenir compte de sa respiration. En variante, ce capteur peut être disposé sur la ceinture C11 du conducteur ou encore sur le montant M1 de la porte avant gauche du véhicule. Par exemple, si le véhicule V est équipé de quatre portières, un capteur peut être prévu sur le montant M1 entre les portières avant gauche et arrière gauche. Dans une variante plus élaborée de ce premier mode de réalisation, il peut être prévu un second capteur, de la vitesse d'air ventilé et/ou de l'humidité ambiante et/ou du rayonnement solaire fixé sur l'un des éléments AT11, C11 ou M1. Referring to Figure 2, the passenger compartment H of the motor vehicle V is divided into four zones (front left, right front, rear left and right rear) which surround the seats of the driver S11, the front passenger S12, the rear passenger left S21 and right rear passenger S22. In the example shown, these seats are provided with headrests AT11, AT12, AT21 and AT22, respectively. For the front and rear passengers, seat belts C11, C12, C21 and C22 are also provided, respectively. In a first simplified embodiment of the present invention, only the thermal sensation of the driver of the vehicle is taken into account. The regulating device according to this first embodiment then comprises at least one sensor, for example in temperature, disposed on the headrest AT11 of the seat S11 of the driver to take account of his breathing. Alternatively, this sensor may be disposed on the belt C11 of the driver or on the amount M1 of the front left door of the vehicle. For example, if the vehicle V is equipped with four doors, a sensor can be provided on the upright M1 between the front doors left and rear left. In a more elaborate variant of this first embodiment, it can be provided a second sensor, the air velocity and / or ambient humidity and / or solar radiation attached to one of the elements AT11, C11 or M1.
Selon le second mode de réalisation précité, le dispositif de régulation selon l'invention comporte au moins deux capteurs, par exemple en température, l'un disposé dans la zone "conducteur" avoisinant le siège S11, et l'autre situé dans la zone "passager avant", avoisinant le siège S12. Le capteur pour le passager avant peut être disposé en outre sur le montant M2 près de la portière avant-droite. According to the second embodiment mentioned above, the regulating device according to the invention comprises at least two sensors, for example in temperature, one disposed in the "conducting" zone near the seat S11, and the other located in the zone "front passenger", next to the S12 seat. The sensor for the front passenger can also be placed on the M2 upright near the front-right door.
Dans ce second mode de réalisation, le dispositif de régula tion selon l'invention est propre alors à tenir compte des ressentis thermiques respectifs du conducteur et du passager avant. Le dispositif de régulation 1 pilote, par sa sortie 13, la pluralité de volets de répartition d'air dans l'habi tacle, en vue de réguler les proportions de flux d'air ventilé dans les zones "conducteur" et "passager avant", notamment en jouant sur les proportions de flux ventilé par des bouches d'aération latérales prévues dans l'habitacle. Par ailleurs, il peut être prévue une installation à conduit principal 4 dédoublé, en vue de modifier les températures d'air ventilé dans les deux zones précitées, selon des configurations aérothermiques respectives choisies par le conducteur et le passager avant. In this second embodiment, the control device according to the invention is then able to take into account the respective thermal sensations of the driver and the front passenger. The control device 1 controls, by its output 13, the plurality of air distribution flaps in the cabin, in order to regulate the proportions of ventilated air flow in the "driver" and "front passenger" zones. , in particular by acting on the proportions of flow ventilated by lateral air vents provided in the passenger compartment. Furthermore, it may be provided a split main pipe facility 4, for the purpose of modifying the temperatures of the ventilated air in the two aforementioned zones, according to respective aerothermal configurations chosen by the driver and the front passenger.
Selon une variante plus élaborée, il est prévu des bouches d'aération de la partie arrière de l'habitacle du véhicule automobile (aération "pieds" et/ou aération "visage" et/ou "centrale"), ainsi qu'au moins un capteur de température entre les deux sièges S21 et S22, ou encore, au moins un capteur en température et/ou de vitesse d'air ventilé sur les appui-têtes respectifs AT21 et AT22 des sièges S21 et S22 et/ou sur les ceintures de sécurité C21 et C22, pour tenir compte du ressenti thermique des passagers arrières. According to a more elaborate variant, there are provided vents for the rear part of the passenger compartment of the motor vehicle (ventilation "feet" and / or ventilation "face" and / or "central"), and at least a temperature sensor between the two seats S21 and S22, or at least one temperature and / or ventilated air speed sensor on the respective headrests AT21 and AT22 of the seats S21 and S22 and / or on the belts C21 and C22, to take into account the thermal sensation of the rear passengers.
Ainsi, le dispositif selon l'invention assure une régulation dérivée directement du ressenti thermique des passagers. Pour assurer cette régulation, le dispositif comprend alors des capteurs disposés à proximité de la tête des passagers. I1 est à noter que l'invention s'applique à tout type de régulation, par exemple du type "boucle fermée", logique floue ou autre. Thus, the device according to the invention provides regulation derived directly from the thermal sensation of the passengers. To ensure this regulation, the device then comprises sensors arranged near the head of the passengers. It should be noted that the invention applies to any type of regulation, for example of the "closed loop", fuzzy logic or other type.
Les capteurs de température utilisés peuvent être des thermistances, des capteurs intrarouges ou encore des résistances chauffantes. Les capteurs en température peuvent être ventilés, de manière à éviter une perturbation de la mesure en température, due à une variation éventuelle de la vitesse d'air ventilé dans l'habitacle. The temperature sensors used may be thermistors, intrarouge sensors or even heating resistors. The temperature sensors can be ventilated, so as to avoid a disturbance of the temperature measurement, due to a possible variation of the air speed ventilated in the passenger compartment.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple. Elle s'étend à d'autres variantes. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described above by way of example. It extends to other variants.
Ainsi, on comprendra que les capteurs du dispositif de régulation peuvent se situer en outre au-dessus de la tête des passagers, sous le toit de l'habitacle. Thus, it will be understood that the sensors of the control device may be located above the head of the passengers, under the roof of the passenger compartment.
Par ailleurs, il peut être prévu des capteurs de degré d'humidité, ou encore des capteurs de degré d'ensoleillement, à l'intérieur même du véhicule et dans chacune des zones décrites ci-avant (zone "conducteur", zone "passager avant", zone "passager arrière droit" et zone "passager arrière gauche"). Furthermore, it is possible to provide humidity level sensors, or even sun degree sensors, inside the vehicle itself and in each of the zones described above ("driver" zone, "passenger" zone). front, "rear right passenger" zone and "left rear passenger" zone).
Dans la réalisation décrite ci-avant, les capteurs utilisés sont utilisés pour mesurer des paramètres du milieu ambiant (température, vitesse d'air ventilé, rayonnement solaire, etc). En variante, il peut être prévu des capteurs à proxi- mité d'au moins un passager, capables de relever des paramè tres aérothermiques propres à ce passager, tels que sa température de peau, l'humidité qu'il dégage, ou autre. De tels paramètres sont toujours représentatifs du ressenti thermique du passager et le dispositif selon l'invention peut, en complément ou en variante, comprendre de tels capteurs. In the embodiment described above, the sensors used are used to measure parameters of the ambient environment (temperature, air velocity, solar radiation, etc.). Alternatively, there may be provided sensors close to at least one passenger, capable of raising aerothermal parameters peculiar to this passenger, such as its skin temperature, the humidity it releases, or other. Such parameters are always representative of the thermal sensation of the passenger and the device according to the invention may, in addition or alternatively, include such sensors.
Enfin, il peut n'être prévu une régulation que dans une zone choisie du véhicule (par exemple à l'arrière du véhicule), si l'application du dispositif de régulation selon l'invention le nécessite.Finally, regulation may only be provided in a chosen area of the vehicle (for example at the rear of the vehicle), if the application of the regulation device according to the invention requires it.
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