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Title:
METHOD AND DEVICE FOR ECONOMIZING ON THE ENERGY CONSUMED BY AN AIR-CONDITIONING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/141278
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method that makes it possible to economize on the energy consumed by an HVAC system on board a passenger transport vehicle, comprising a step of measuring a level of CO2 inside the vehicle using a CO2 sensor (5). This method is implemented by a device (1) comprising a controller (2) able, using the method of the invention, to determine whether an HVAC system setpoint temperature needs to be reduced in order to place the system in "parked" mode, a real-time clock (3) determining whether the vehicle is in a "parked" period, a vehicle movement sensor (4) able to signal to the controller (2) to interrupt the air-conditioning system "parked" mode if the vehicle is moving, a sensor (5) that senses the level of CO2 inside the vehicle, sensors (7) and (6) respectively sensing the temperature external and internal to the vehicle, and a control device (8) controlling at least one external-air inlet flap motor.

Inventors:
PALMISANO DOMENICO (FR)
Application Number:
PCT/FR2019/053303
Publication Date:
July 09, 2020
Filing Date:
December 27, 2019
Export Citation:
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Assignee:
FAIVELEY TRANSP NSF (FR)
International Classes:
B61D27/00; B60H1/00
Foreign References:
KR20110019925A2011-03-02
EP3246194A12017-11-22
US20040152408A12004-08-05
Attorney, Agent or Firm:
SANTARELLI (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers comprenant une étape de mesure d’un niveau de concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule par un capteur de CO2 (5).

2. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation selon la revendication 1 comprenant en outre les étapes suivantes : - détermination d’une évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule en l’absence de passager en fonction du niveau de concentration en CO2 mesuré;

- comparaison de l’évolution de la concentration en CO2 à au moins une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas d’absence de passager ; et - activation d’un mode de stationnement du véhicule si l’évolution de la concentration en CO2 déterminée correspond à au moins une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas d’absence de passager, ladite activation comportant une étape de réduction d’une consigne de température pour le système de climatisation.

3. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 1 et 2 dans

laquelle l’étape de mesure de la concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule par un capteur de CO2 (5) est suivie d’une étape de :

- comparaison avec un niveau de concentration en C02 souhaité dans le véhicule en condition opérationnelle ; et

- maintien du régime de régulation du système de climatisation à la consigne de température normale si le niveau de C02 mesuré n’est pas proche du niveau de concentration souhaité.

4. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 2, et 3 lorsque combinées avec la revendication 2, dans laquelle :

- l’activation du mode stationnement du système de climatisation est conditionnée à un signal d’immobilisation du véhicule dans une plage horaire correspondant à une période de stationnement du véhicule.

5. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 2, et 3 ou 4 lorsque combinées avec la revendication 2, dans laquelle :

- l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule en l’absence de passager dépend en outre du niveau de

renouvellement de l’air à l’intérieur du véhicule défini par la position d’au moins un volet d’entrée d’air extérieur ; et

- la position d’au moins un volet d’entrée d’air extérieur est définie par un système de régulation du niveau de C02 à l’intérieur du véhicule.

6. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’une des revendications 2, et 3 à 5 lorsque combinées avec la revendication 2, dans laquelle :

- l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule en l’absence de passager n’est exécutée que si le ou les volets d’entrée d’air extérieur sont stables et/ou en position d’ouverture minimum.

7. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon les revendications 2, et 3 à 6 lorsque combinées avec la revendication 2, dans laquelle :

- l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule est exécutée lorsqu’au moins une porte du véhicule est ouverte ;

- l’évolution de la concentration en CO2 déterminée est comparée à au moins une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas de porte ouverte ; et

- l’étape d’activation du mode stationnement pour le système de climatisation est exécutée si l’évolution de la concentration en CO2 déterminée correspond à une des caractéristiques de concentration en CO2 en cas d’absence de passager et de porte ouverte.

8. Méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’une des revendications précédentes dans laquelle :

- le système de climatisation passe du mode de stationnement à un mode opérationnel lorsque le véhicule n’est plus dans une plage horaire

correspondant à une période de stationnement du véhicule, le véhicule se déplace, au moins un passager entre dans le véhicule, ou au moins une porte du véhicule est actionnée.

9. Dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers caractérisé en ce qu’il comprend :

- un contrôleur (2) apte à déterminer selon la méthode définie dans une des revendications 1 à 8 si le mode de stationnement doit être activé, l’activation comportant la réduction d’une consigne de température du système de climatisation.

10. Dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers selon la revendication 9, comprenant en outre :

- une horloge temps réel (3) équipant ledit contrôleur (2) et déterminant si le véhicule est en période de stationnement ;

- un capteur de déplacement (4) du véhicule apte à signaler au contrôleur d’interrompre le mode stationnement du système de climatisation si le véhicule se déplace ;

- un capteur de niveau de CO2 (5) à l’intérieur du véhicule ;

- un capteur de température à l’extérieur (7) et à l’intérieur (6) du véhicule ; et

- un dispositif de contrôle (8) d’au moins un moteur de volet d’entrée d’air extérieur. 1 1. Dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers selon l’une des revendications 9 et 10 dans lequel le capteur de C02 (5), le capteur de température externe (8) et interne (6) au véhicule, et/ou le dispositif de control (7) du au moins un moteur de volet d’entrée d’air extérieur appartiennent à un système de régulation de la qualité de l’air.

12. Véhicule de transport de passagers équipé d’un système de climatisation embarqué caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de réduction de l’énergie consommée par le système de climatisation embarqué tel que défini dans l’une des revendications 9 à 1 1.

Description:
METHODE ET DISPOSITIF POUR ECONOMISER L’ENERGIE CONSOMMEE PAR UN SYSTEME DE CLIMATISATION

La présente invention concerne une méthode et un dispositif permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers.

L’invention s’applique en particulier aux véhicules de transport de passagers équipés d’un système de climatisation, notamment des véhicules ferroviaires ou d’autres moyens de transport de passagers par exemple en milieu urbain.

Les véhicules de transport de passages tels que les trains, sont souvent allumés même lorsqu’ils sont en période de stationnement que ce soit de jour comme de nuit. Ainsi, les opérateurs de transport peuvent prévenir les problèmes électriques générés par la condensation dans les boîtiers électroniques survenant lorsqu’ils sont entièrement éteints. Ces problèmes sont en fait une des principales causes de blocage des trains. Néanmoins, maintenir les trains allumés, même lorsqu’ils ne sont pas en opération, contredit les exigences d’économie d’énergie auxquels le secteur des transports est soumis. Souvent même si la direction supérieure d’un opérateur demande d’éteindre un train durant son stationnement de nuit, le responsable des dépôts ferroviaires préfère ne pas obéir afin d’éviter les pannes matinales.

Les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC) sont les deuxièmes plus grand consommateur d’énergie à bord des trains et la première lorsque ceux-ci sont à l’arrêt. Ainsi, le problème se pose de conjuguer les exigences d’économie d’énergie avec l’obligation de fiabilité des trains.

De plus, l’impact de la consommation énergétique des flottes de trains sur les réseaux électriques est très important. C’est pour ces raisons que la possibilité de gérer plus efficacement la consommation des systèmes CVC embarqués peut être une solution pour réduire la charge des réseaux électriques.

Les modèles de trains récents présentent souvent une fonction spécifique pour les périodes de stationnement. Cette fonction est activée manuellement par le conducteur lorsque, par exemple, le train est remisé au dépôt pour son stationnement de nuit. L’instruction de mise en fonction de stationnement est transmise depuis la cabine de conduite du train aux systèmes CVC via le bus du train afin de mettre ces systèmes en mode d’économie énergie. Ceci entraîne une dégradation du confort thermique à l’intérieur des wagons de transport de passagers. Néanmoins, l’activation de ce mode d’économie d’énergie est liée au risque d’erreurs inhérent au facteur humain. Souvent le conducteur oublie d’activer cette fonction de stationnement et des opportunités d’économie d’énergie sont manquées. Inversement, il arrive que la fonction de stationnement ne soit pas désactivée rapidement lorsque le train est de nouveau opérationnel ce qui induit des conditions de transports déplaisantes pour les passagers ou des conditions de travail inconfortables pour le personnel de maintenance. Sur les trains plus anciens, il n’y a aucun dispositif spécifique permettant de gérer la consommation d’énergie durant les périodes de stationnement.

D’autre part, il existe des véhicules ferroviaires pour le transport de passagers équipés de dispositifs d’optimisation de la qualité de l’air intérieur présentant des capteurs de dioxyde de carbone (CO2). Ces dispositifs sont destinés à réguler le niveau de CO2 à l’intérieur des wagons de passagers en fonction du nombre réel de passagers au lieu d’un nombre théorique prédéterminé selon la capacité du véhicule.

L’objet de l’invention est de proposer une méthode et un dispositif permettant d’activer sans intervention humaine un mode d’économie d’énergie pour systèmes CVC embarqués dans des véhicules de transport de passagers.

Cet objet est réalisé par une méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers comprenant une étape de mesure d’un niveau de concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule par un capteur de CO2.

Cette solution peut être mise en œuvre aussi bien dans les véhicules neufs ou récents déjà équipés de capteur de CO2 que dans des véhicules plus anciens dans lesquels des capteurs de CO2 peuvent être installés. D’une part, la présence d’un capteur de CO2 permet d’ajuster la quantité d’air frais (air extérieur) admise dans le véhicule en fonction du niveau de CO2 mesuré par le capteur qui dépend du nombre réel de passagers dans le véhicule. Ces dispositifs permettent d’économiser de l’énergie en ne conditionnant que la quantité d’air admise nécessaire pour renouveler l’air intérieur en fonction de la quantité de CO2 exhalée par les passagers occupant le véhicule. D’autre part, la présence de capteur de CO2 permet de déterminer si des passagers sont dans le véhicule et d’activer un mode d’économie d’énergie pour le système CVC du véhicule en absence de passagers, par exemple lorsqu’un train est stationné. Ainsi, il n’est pas nécessaire que le conducteur active manuellement un mode de stationnement ce qui permet de maximiser l’économie d’énergie potentielle réalisable et d’optimiser le confort des passagers en assurant l’activation sans retard du mode opérationnel du système CVC, par exemple dès que des passagers occupent le véhicule. En dehors des périodes de stationnement, cette méthode permet d’économiser de l’énergie dans d’autres conditions particulières telles que par exemple lorsque les portes du véhicule restent ouvertes pendant une durée prolongée.

Avantageusement, la méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation comprend en outre les étapes suivantes : détermination d’une évolution de la concentration en C02 interne du véhicule en l’absence de passager en fonction du niveau de concentration en C02 mesuré ; comparaison de l’évolution de la concentration en C02 à au moins une évolution caractéristique de la concentration en C02 en cas d’absence de passager ; et activation d’un mode de stationnement du véhicule si l’évolution de la concentration en CO2 déterminée correspond à au moins une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas d’absence de passager, l’activation comportant une étape de réduction d’une consigne de température pour le système de climatisation.

Ainsi, la méthode comporte la réduction d’une consigne de température pour le système de climatisation correspondant à un mode de stationnement du véhicule si l’évolution de la concentration en C02 déterminée correspond à une des caractéristiques de concentration en C02 en cas d’absence de passager. De préférence, dans la méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué, l’étape de mesure de la concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule par un capteur de CO2 (5) est suivie d’une étape de comparaison avec un niveau de concentration en CO2 souhaité dans le véhicule en condition opérationnelle ; et de maintien du régime de régulation du système de climatisation à la consigne de température normale si le niveau de CO2 mesuré n’est pas proche de la concentration souhaitée.

En outre, l’activation du mode stationnement du système de climatisation peut être conditionnée à un signal d’immobilisation du véhicule dans une plage horaire correspondant à une période de stationnement du véhicule.

Préférentiellement, dans la méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué : l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule en l’absence de passager dépend en outre du niveau de renouvellement de l’air à l’intérieur du véhicule défini par la position d’au moins un volet d’entrée d’air extérieur ; et la position d’au moins un volet d’entrée d’air extérieur est définie par un système de régulation du niveau de CO2 à l’intérieur du véhicule.

Avantageusement, l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule en l’absence de passager n’est exécutée que si le ou les volets d’entrée d’air extérieur sont stables et/ou en position d’ouverture minimum.

De préférence, l’étape de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 interne du véhicule est exécutée lorsqu’au moins une porte du véhicule est ouverte ; l’évolution de la concentration en CO2 déterminée est comparée à au moins une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas de porte ouverte ; et l’étape d’activation du mode stationnement pour le système de climatisation est exécutée si l’évolution de la concentration en CO2 déterminée correspond à une des caractéristiques de concentration en CO2 en cas d’absence de passager et de porte ouverte.

En plus il peut être avantageux que le système de climatisation passe du mode de stationnement à un mode opérationnel lorsque le véhicule n’est plus dans une plage horaire correspondant à une période de stationnement du véhicule, le véhicule se déplace, au moins un passager entre dans le véhicule, ou au moins une porte du véhicule est actionnée.

Selon un deuxième aspect de l’invention, il est proposé un dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers comprenant un contrôleur apte à déterminer selon la méthode définie ci-dessus le mode de stationnement doit être activé, l’activation comportant la réduction d’une consigne de température du système de climatisation.

Autrement dit, le contrôleur est apte à déterminer selon la méthode définie ci-dessus si une consigne de température du système de climatisation doit être réduite pour le mettre en mode stationnement.

Avantageusement, le dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué comprend en outre une horloge temps réel équipant ledit contrôleur et déterminant si le véhicule est en période de stationnement, un capteur de déplacement du véhicule apte à signaler au contrôleur d’interrompre le mode stationnement du système de climatisation si le véhicule se déplace, un capteur de niveau de CO2 à l’intérieur du véhicule, un capteur de température extérieure et intérieure, et un dispositif de contrôle d’au moins un moteur de volet d’entrée d’air extérieur.

Préférentiellement, dans le dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué le capteur de CO2, le capteur de température extérieure et intérieure, et/ou le dispositif de contrôle du au moins un moteur de volet d’entrée d’air extérieur appartiennent à un système de régulation de la qualité de l’air.

Selon un troisième aspect de l’invention, il est proposé un véhicule de transport de passagers équipé d’un système de climatisation embarqué comprenant un dispositif de réduction de l’énergie consommée par le système de climatisation embarqué tel que défini ci-dessus.

Selon un quatrième aspect de l’invention, il est proposé un programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un contrôleur d’un dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué tel que défini ci-dessus, conduit à exécuter les étapes de la méthode telle que définie précédemment.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention sont mis en évidence par la description ci-après d’exemples non-limitatifs de réalisation des différents aspects de l’invention. La description se réfère aux figures annexées qui sont aussi données à titre d’exemples de réalisation non limitatifs de l’invention :

La figure 1 représente un schéma du dispositif de réduction de l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’invention ;

La figure 2 illustre un diagramme représentant la méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué selon l’invention ;

La figure 3 représente un graphique illustrant l’évolution caractéristique du niveau de CO2 à l’intérieur d’un véhicule en fonction du temps en absence de passager ;

La figure 4 représente un graphique illustrant l’évolution caractéristique du niveau de CO2 en fonction du temps à l’intérieur d’un véhicule occupé par un passager ; et

La figure 5 représente un graphique illustrant l’évolution caractéristique du niveau de CO2 à l’intérieur d’un véhicule en fonction du temps en absence de passager lorsque les portes restent ouvertes.

De nos jours, les véhicules de transport de passagers tels que les véhicules de transport urbains (rame de tramway ou de métro, autobus...) ou les wagons de passagers des trains sont communément équipés de système de chauffage, ventilation et climatisation (appelés couramment systèmes CVC) afin de répondre aux exigences actuelles en matière de confort. Ces systèmes CVC peuvent aussi réguler la qualité de l’air à l’intérieur du véhicule en régulant l’admission d’air frais extérieur afin de contrôler par exemple le niveau de CO2 contenu dans l’air intérieur indépendamment du nombre de passagers transportés (par exemple autour de 2000 ppm). Néanmoins, le maintien d’une température constante à l’intérieur du véhicule (par exemple 20°c) quel que soit la saison requiert une grande consommation d’énergie. Les impératifs d’économie d’énergie actuels, imposent une optimisation de la consommation d’énergie en multipliant les opportunités d’économie d’énergie. Ainsi, les véhicules de transport de passagers récents possèdent une fonction spécifique pour les périodes de stationnement prolongées durant lesquelles les systèmes CVC qui les équipent sont mis dans un mode d’économie d’énergie par la réduction de la consigne de température qui doit être maintenue dans le véhicule.

Bien que, l’invention, comme indiqué ci-dessus, concerne tous les types de véhicules de transport de passagers, dans la suite un wagon de passagers pour un train sera utilisé comme exemple.

Dans les trains récents connus, cette fonction de stationnement est activée manuellement par le conducteur du train après que, par exemple, il ait stationné le train au dépôt pour la nuit. L’instruction de mise en mode de stationnement est transmise aux wagons constituant le train par le bus du train. Comme durant ces périodes de stationnement les wagons du train ne sont pas supposés être occupés par des passagers, il est inutile et coûteux en énergie d’y maintenir la température au niveau opérationnel. C’est pour cela qu’en mode de stationnement, la consigne de régulation de la température intérieure des systèmes CVC équipant les wagons, est réduite à un niveau insuffisant pour le confort des passagers mais suffisant pour éviter la formation de condensation au niveau des boîtiers électroniques. Ceci permet un redémarrage fiable du train à l’issu de la période de stationnement. Néanmoins, comme la mise en mode de stationnement des trains actuels nécessite une intervention humaine, il survient fréquemment que le conducteur oublie d’activer le mode de stationnement ou inversement de désactiver ce mode dès la remise en opération du train ce qui entraîne le transport de passagers dans des conditions de confort sous- optimales.

Comme illustré à la figure 1 , le concept de l’invention est d’automatiser l’activation ou la désactivation du mode de stationnement par l’installation d’un dispositif 1 de réduction de l’énergie consommée par un système CVC embarqué. Ce dispositif 1 comprend un contrôleur 2 équipé d’une horloge temps réel 3, le plus souvent désignée par l’acronyme RTC provenant de son appellation en anglais « real time clock ». L’horloge temps réel 3 permet de prédéfinir les périodes durant lesquelles le train est supposé être en mode stationnement. Ce peut être, par exemple, durant la nuit ou d’autre plages de temps telles que les fins de semaine, les jours fériés ou des créneaux horaires durant lesquels le train n’est pas opérationnel du fait d’une moindre affluence de passagers à transporter. Le dispositif d’économie d’énergie 1 comprend également un capteur de mouvement 4, par exemple un accéléromètre. Ce capteur de mouvement 4 permet de transmettre au contrôleur un signal apte à désactiver le mode d’économie d’énergie lorsque le train est de nouveau mis en mouvement après une phase de stationnement. De plus, un capteur de CO2 5 envoie au contrôleur un signal représentatif du niveau de CO2 à l’intérieur du wagon de passagers. En effet, en présence de passagers, le niveau de CO2 dans le wagon augmente par rapport au niveau de CO2 contenu dans l’air extérieur au wagon. Inversement, lorsque tous les passagers ont quitté le wagon, le niveau de CO2 diminue du fait du renouvellement naturel de l’air par l’apport d’air frais soit par la ventilation soit par les fuites du wagon. Pour les wagons récents, le dispositif d’économie d’énergie 1 peut utiliser le capteur de CO2 5 déjà présent pour réguler la ventilation du wagon afin optimiser la qualité de l’air quel que soit le nombre de passagers transportés tout en ne renouvelant que la quantité d’air nécessaire afin de ne pas surcharger inutilement le système CVC. Pour les wagons plus anciens, le capteur de CO2 5 pourra être installé spécifiquement pour les besoins du dispositif de d’économie d’énergie 1.

Le dispositif d’économie d’énergie 1 prend en compte d’autres paramètres intérieurs ou extérieurs afin d’activer chaque fois que possible le mode de stationnement ou de le désactiver sans retard dès que le train est de nouveau opérationnel. A cette fin, le dispositif d’économie d’énergie 1 contient en outre un capteur de température intérieur 6 et un capteur de température extérieur 7. En outre, le dispositif d’économie d’énergie pourra aussi recevoir un signal représentatif de l’état d’ouverture du ou des volets d’alimentation en air frais du wagon depuis un capteur de contrôle du niveau d’ouverture du ou des volets 8. Dans les wagons de passagers récents le capteur de température intérieur 6 pourra être intégré au capteur de CO2 5. De même, le capteur de température extérieur 7 pourra être intégré au capteur de contrôle du niveau d’ouverture du ou des volets 8. En général, les systèmes CVC des trains récents comprennent déjà ces capteurs sous forme combinée comme indiqué ci-avant ou sous forme indépendante. Sinon, ceux-ci peuvent-être installés, par exemple lors d’une des opérations régulières de maintenance. Néanmoins, il est préférable que le capteur de contrôle de la position du ou des volets d’air frais 8 soit, en fait, un contrôle de moteur continue positionnant le ou les volets d’aération.

Le dispositif 1 décrit ci-dessus permet de mettre en oeuvre une méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers, par exemple un wagon de passagers. Un diagramme est illustré à la figure 2 qui schématise la logique de contrôle d’une méthode selon l’invention basée sur la mesure du niveau réel de CO2 dans un wagon par un capteur 5 déjà présent pour d’autres fonctions ou à installer. Dans la méthode selon l’invention, un capteur de niveau de CO2 5 à l’intérieur d’un wagon de passagers est utilisé pour déterminer si des passagers sont présents ou non dans le wagon indépendamment de la période considérée. En effet, pour éviter de réduire intempestivement la consigne de température du système CVC, alors que des passagers sont encore transportés, ou, inversement, pour éviter de transporter des passagers alors que le mode économie d’énergie du système CVC n’a pas encore été désactivé, il est préférable de doubler l’horloge temps réel 3 par un capteur de CO2. Ainsi, le système CVC peut-être mis en mode d’économie d’énergie en dehors des plages de stationnement prédéfinies si aucun passager ne se trouve à bord, et si, par exemple, une ou des portes du wagon restent ouvertes de façon prolongée. De même, le système CVC peut être maintenu ou remis en mode opérationnel durant les périodes de stationnement si du personnel de maintenance occupe le wagon.

En parallèle de la mesure du niveau de CO2 effectuée par le capteur 5, le niveau de concentration en CO2 à l’intérieur du wagon est déterminé par une équation dont un des paramètres correspond au niveau extérieur de concentration en CO2. Celui-ci peut être prédéterminé et sera en général compris dans une plage inférieure à 300 - 450 ppm. De même, le niveau initial de concentration en C02 à l’intérieur du wagon correspond à un autre paramètre de l’équation qui sera par exemple de 2000 ppm. Le volume d’air frais (air extérieur présentant une concentration en CO2 définie) pénétrant dans le wagon est un autre paramètre intervenant dans cette équation, ainsi que le volume global d’air contenu à l’intérieur du wagon. Le temps réel indiqué par l’horloge 3 est un autre paramètre utilisé dans cette équation.

La méthode selon l’invention permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers, peut être mise en oeuvre par exemple par un programme d’ordinateur dont les instructions sont exécutées par le contrôleur 2 du dispositif 1 .

Le diagramme 20 de la figure 2 illustre le déroulement logique sur la base duquel le programme de l’invention est programmé et qui correspond à la méthode selon l’invention. La méthode permettant d’économiser l’énergie consommée par un système de climatisation embarqué dans un véhicule de transport de passagers est axée sur une étape 21 de mesure du niveau de concentration en CO 2 à l’intérieur du véhicule par le capteur de CO2 5. Sur la base de cette mesure, une étape 22 est exécutée afin de déterminer l’évolution de la concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule en l’absence de passager. Cette évolution ainsi déterminée est comparée, à l’étape 23, à une évolution caractéristique de la concentration en CO2 en cas d’absence de passager qui est prédéfinie dans le dispositif, voir étape 24. Cette évolution caractéristique de la concentration en CO2 à l’intérieur du véhicule en l’absence de passager est décrite ci-après à l’appui de la figure 3. Si durant l’étape de comparaison 23, l’évolution déterminée suite à la mesure du niveau en CO2 correspond à l’évolution caractéristique, alors la consigne de température du système CVC est réduite à une consigne de température correspondant à un mode de stationnement du train, voir étape 25. Comme indiqué sur le diagramme 20, l’étape 21 de mesure de la concentration en CO2 à l’intérieur du wagon par le capteur de CO2 5 peut être suivie d’une étape 26 de comparaison avec un niveau de concentration en CO2 souhaité dans le véhicule en condition opérationnelle, par exemple 2000 ppm. Si le niveau de CO2 mesuré n’est pas proche de la concentration souhaitée, le régime de régulation du système de climatisation est maintenu à la consigne de température normale, voir étape 27. Inversement, si le niveau de CO2 mesuré est proche de la concentration souhaitée, l’activation du mode de stationnement du système CVC, étape 25, peut-être conditionnée à un signal d’immobilisation du train et à la présence dans une plage horaire correspondant à une période de stationnement de celui-ci, voir étape 28.

L’étape 22 de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 à l’intérieur en l’absence de passager dépend en outre du niveau de renouvellement de l’air à l’intérieur du véhicule défini par le signal transmis par le capteur de contrôle de la position du ou des volets d’entrée d’air extérieur, voir étape 29. Ainsi, l’étape 22 de détermination de l’évolution de la concentration en CO2 n’est exécutée que si le ou les volets d’entrée d’air extérieur sont en position stable, voir étape 30, et en position d’ouverture minimum, voir étape 31. Ces deux conditions 30 et 31 peuvent-être cumulées ou utilisées alternativement.

D’autre part, l’évolution du niveau de CO2 est déterminée lorsqu’au moins une porte du véhicule reste ouverte de façon prolongée (c’est-à-dire pour une durée supérieure au cycle normal d’ouverture-fermeture des portes lors de l’entrée ou de la sortie de passagers), voir étape 32. Cette évolution de la concentration en C02 déterminée est comparée à une évolution caractéristique de la concentration en C02 en cas de porte ouverte 34 telle que définie ci-après à l’appui de la figure 5. L’étape 25 d’activation du mode de stationnement pour le système CVC est exécutée si l’évolution de la concentration en CO2 déterminée correspond à l’évolution caractéristique de concentration en CO2 en cas d’absence de passager et de porte ouverte, voir étape 33.

Ainsi la méthode d’économie d’énergie consommée par un système

CVC embarqué selon l’invention permet d’activer un mode de stationnement en absence de passagers dans différentes situations. Inversement, il peut être réactivé dans un mode opérationnel lorsque le wagon n’est plus dans une plage horaire correspondant à une période de stationnement du train, le wagon se déplace, au moins un passager ou du personnel de maintenance entre dans le wagon, ou au moins une porte du wagon est actionnée. Le diagramme logique représenté à la figure 2 montre ce qui arrive, dans différentes conditions, pour la qualité de l’air et la régulation de la température de l’air dispensé à l’intérieur du wagon par le système CVC embarqué.

Ci-dessous, les évolutions caractéristiques du niveau de C02 à l’intérieur du wagon dans différentes conditions sont représentées par les graphiques des figures 3 à 5. Ces graphiques ont été établis pour un wagon de type déterminé et pour un niveau de renouvèlement minimum de l’air par le système CVC, correspondant au niveau des fuites d’air entre l’intérieur et l’extérieur du wagon.

Le graphique de la figure 3 montre l’évolution par rapport au temps du niveau de CO2 à l’intérieur du wagon portes fermées, en absence de passager, pour un niveau de concentration de CO2 à l’extérieur de 350 ppm et un niveau initial de concentration de CO2 à l’intérieur de 2000 ppm. Ces mesures ont été faites dans un wagon pouvant contenir 125 m 3 d’air et dont le niveau de renouvellement de l’air, correspondant au niveau de fuite d’air extérieur du wagon, est de 10 m 3 /h. S’il n’y avait pas de fuite entre l’intérieur et l’extérieur du wagon, en l’absence de passager le niveau de concentration en CO2 resterait stable autour de la valeur initiale de 2000 ppm. Néanmoins, vu que le wagon n’est pas étanche à l’air extérieur le graphique montre une réduction du taux de CO2 dans le wagon qui correspond au niveau de fuite vu que les volets d’aération du système CVC sont fermés. Dans ces conditions, l’évolution caractéristique du niveau de CO2 dans le wagon en fonction du temps est une fonction affine dont l’ordonnée à l’origine est la valeur de régulation du niveau de CO2 par le système CVC soit 2000 ppm. Le coefficient directeur est négatif car il résulte du renouvellement de l’air du au niveau de fuite du wagon.

Le graphique de la figure 4 montre l’évolution par rapport au temps du niveau de C02 à l’intérieur du wagon dans les mêmes conditions que ci-dessus mais avec un passager à bord. On retrouve ici une fonction affine dont l’ordonnée à l’origine est 2000 ppm. Néanmoins, cette fois, le coefficient directeur est positif car le passager contribue, à hauteur de 5% par heure, à l’augmentation du niveau de CO2 dans le wagon lorsque les volets d’aération sont fermés et que le renouvellement de l’air n’est assuré que par les fuites.

Le dernier graphique illustré à la figure 5 montre l’évolution par rapport au temps du niveau de C02 à l’intérieur du wagon dans les mêmes conditions que ci-dessus mais sans passager à bord et avec les portes ouvertes. Dans ces conditions, le graphique montre une diminution rapide du niveau de C02 jusqu’à ce que le niveau de C02 dans l’air extérieur soit atteint. Ce graphique illustre bien le besoin d’activer le mode de parking pour le système CVC lorsque les portes restent ouvertes afin d’éviter le gaspillage d’énergie engendré par la consommation du système CVC afin de maintenir les conditions de confort opérationnelles dans le wagon.

La combinaison des avantages obtenus par les différents aspects décrits ci-avant de la méthode d’économie d’énergie pour un système CVC embarqué dans un véhicule de transport de passager, et du dispositif permettant sa mise en œuvre, permet de réaliser une gestion intelligente de la consommation d’énergie lorsque le véhicule, par exemple un train, est en période de stationnement et que les systèmes CVC restent allumés. De plus, l’invention permet d’étendre le bénéfice de cette gestion intelligente aux cas où les portes restent ouvertes de façon prolongées. Additionnellement, la méthode et le dispositif selon l’invention permettent d’étendre la réalisation d’économie d’énergie en dehors des plages de stationnement prédéfinies indiquées par l’horloge temps réel. Ainsi, des économies peuvent être aussi réalisées de jour lorsque le train est en situation de stationnement en dehors des stationnements réguliers qui sont le plus souvent nocturnes.

D’autre part, des avantages significatifs en termes de coûts, de complexité et de fiabilité peuvent-être réalisés en réutilisant des capteurs et/ou le contrôleur avec l’horloge temps réel équipant déjà les systèmes CVC des trains récents pour la régulation de l’apport en air frais, aux fins de constituer le dispositif permettant de mettre en œuvre la méthode d’économie d’énergie du système CVC embarqué. Bien que dans la description ci-dessus, les aspects particuliers de l’invention, notamment la mise en œuvre de la méthode d’économie consommée par des systèmes CVC embarqués utilisant la mesure du niveau réel de CO2 contenu dans un véhicule, aient été décrits dans le contexte d’un wagon de passagers, ils pourraient être mis en œuvre dans d’autres configurations, notamment avec d’autres types de véhicules de transport de passagers.