CN106080092A - 用于控制车辆的空调的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆的空调的系统和方法。一种用于控制车辆的空调的系统可以包括：传感器，其配置为感测车辆的后座的乘客乘坐部位的表面温度；参考温度估计装置，其配置为估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度；乘客上车识别装置，其配置为将由传感器感测到的乘客乘坐部位的表面温度与由参考温度估计装置估计出的参考温度进行比较，并且配置为当乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差超过临界值时判断有乘客坐在后座上；以及空调运行控制器，其配置为根据是否有乘客坐在后座上来不同地控制从空调排出的风量和风温。

Description

用于控制车辆的空调的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于控制车辆的空调的系统和方法。更具体而言，本发明涉及这样的用于控制车辆的空调的系统和方法，其可以根据是否有乘客坐在车辆的后座上而最优地控制由空调发出的风量以及产生的车内温度。
背景技术
车辆的空调是车辆必需的舒适系统，其在夏季和冬季根据车外条件而将车辆的车内温度调节至所希望的水平，并且从车辆的前玻璃窗去除湿气或霜。
除了第一排座位，适当的空调的排风量和车内温度还可以影响第二排或第三排座位，从而向第一排座位上的乘客以及第二或第三排座位上的乘客提供车内舒适性。
然而，如果在车辆的第二和第三排座位上没有乘客，出风被不必要地排出到第二和第三排座位，并且消耗了不必要的能量。
常规上，考虑到这些问题，可以采用以红外线(IR)传感器来感测在车辆的第二和第三排座位上没有乘客并从而减小或关闭通过第二排排风孔排出的风量的技术，因此能够减小通过第二排排风孔不必要地排出的风量，减少空调的工作时间和工作量，以节约能量。
然而，因为使用总共6个或更多个IR传感器来感测是否有乘客坐在后座(第二排和第三排座位)上，所以导致了成本的上升。
这就是说，在常规技术中，IR传感器不仅被用于测量乘客乘坐部位上的乘客的温度以便检测是否有乘客坐在乘客乘坐部位上，还用于独立检测乘客非乘坐区域(例如，后座的中间区域)的参考点的参考温度，而是否有乘客坐在乘客乘坐部位上是使用乘客乘坐部位与乘客非乘坐区域之间的温度差来判断的。在用以测量乘客的温度的IR传感器之外额外使用这样的独立的IR传感器以测量参考温度会导致成本的上升和重量的增加。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于控制车辆的空调的系统和方法，其中，可以使用红外线(IR)传感器来感测车辆的后座的乘客乘坐部位的温度(例如，乘客的温度)，并且同时，可以使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来精确估计后座的乘客非乘坐部位(例如，后座的中间区域)的参考温度，并且乘客是否上车到后座可以通过对感测到的乘客乘坐部位的温度与估计出的乘客非乘坐部位的参考温度进行比较而得到精确的判断。
根据本发明的各个方面，用于控制车辆的空调的系统可以包括：传感器，其配置为感测车辆的后座的乘客乘坐部位的表面温度；参考温度估计装置，其配置为使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度；乘客上车识别装置，其配置为将由传感器感测到的乘客乘坐部位的表面温度与由参考温度估计装置估计出的参考温度进行比较，并且配置为当乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差超过临界值时判断有乘客坐在后座上；以及空调运行控制器，其配置为根据乘客上车识别装置得出的是否有乘客坐在后座上的判断结果来不同地控制从空调排出的风量和风温。
该系统可以进一步包括参考温度误差去除装置，其配置为接收由传感器感测到的乘客乘坐部位的温度的反馈，并且配置为修正在由参考温度估计装置估计出的参考温度与实际测量温度之间的误差。
配置为感测乘客乘坐部位的表面温度的传感器可以为IR传感器。
根据本发明的各个方面，用于控制车辆的空调的方法可以包括：通过传感器，感测车辆的后座的乘客乘坐部位的表面温度；通过参考温度估计装置，使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度；通过乘客上车识别装置，将乘客乘坐部位的表面温度与估计出的参考温度进行比较，并且当乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差超过临界值时判断有乘客坐在后座上；以及通过空调运行控制器，根据是否有乘客坐在后座上的判断结果来不同地控制从空调排出的风量和风温。
该方法可以进一步包括，通过参考温度误差去除装置，接收感测到的乘客乘坐部位的表面温度的反馈，并且修正估计出的参考温度与实际测量温度之间的误差。
在对参考温度的估计中，可以通过下述方程估计参考温度：
其中，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数或调整系数，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示由车载传感器测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数。
在对误差的修正中，可以通过下述方程确定参考温度：
其中，用虚线加以强调的部分表示用以去除乘客非乘坐部位的参考温度的误差的反馈部分，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数或调整系数，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示由车载传感器测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数，Tir表示由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的温度。
在对从空调排出的风量和风温的不同的控制中，相比于有乘客坐在后座上的情况，当没有乘客坐在后座上时，可以减少从空调排出的风量。
在对从空调排出的风量和风温的不同的控制中，根据从空调排出的风量的改变而可以通过下述方程控制从空调排出的风温：
其中，Tdo表示排出的风温，QA/C表示空调负载，m表示流量，Cp表示空气的热容量，T进气表示进气的温度。
在比较和判断中，当判断出有乘客坐在后座上时，当车辆的速度是0km时，判断乘客刚刚从车辆外部上车。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
本发明的方法和装置具有其他的特征和益处，根据并入本文的附图和随后的具体实施方案，这些特征和益处将是显而易见的，或者在并入本文的附图和随后的具体实施方案中这些特征和益处得到了详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示出根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性系统的配置的框图。
图2是示出根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性方法的流程图。
图3是示出在根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性方法中用于感测乘客乘坐部位的温度和估计乘客非乘坐部位的温度的位置的示意图。
图4是示出在根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性方法中识别是否有乘客上车到后座的流程图。
图5是示出在根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性方法中控制空调的运行的流程图。
图6是示出在根据本发明的用于控制车辆的空调的示例性方法中用以描述空调的运行控制的实例的空调的示意图。
图7是示出根据本发明的通过对用于车辆的空调进行控制所引起的燃料效率的提高的图。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被示出在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种可替选形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。
参考图3，为了判断是否有乘客坐在车辆的后座(例如，第二排座位或第三排座位)上，需要检测乘客乘坐部位的温度(后座的两个乘坐部位中的一个：图3中以“A”表示的部位)和乘客非乘坐部位(后座的两个乘坐部位之间的部位：图3中以“B”表示的部位)的温度。
为此，在本发明中，后座的乘客乘坐部位的表面温度通过红外线(IR)传感器来感测，而乘客非乘坐部位的表面温度(参考温度)使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计而不使用独立的硬件元件，例如IR传感器或温度感测装置。
图1是示出根据本发明的用于控制车辆的空调的系统的配置的框图，图2是示出根据本发明的用于控制车辆的空调的方法的流程图。
首先，乘客乘坐部位温度测量装置10感测后座的乘客乘坐部位的表面温度。这里，IR传感器被用作乘客乘坐部位温度测量装置10.
同时，参考温度估计装置12估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度。这里，乘客非乘坐部位的表面温度使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计。
为了估计乘客非乘坐部位的表面温度，即，参考温度，可以使用包括乘客非乘坐部位的区域的热传递系数UA以及乘客非乘坐部位的面积A来表示诸如下述方程1的状态方程，并且通过将参考温度Ts应用到该状态方程可以得到下述的方程2.
[方程1]
[方程2]
在方程1和方程2中，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数(调整系数)，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示(由车载传感器)测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数。
这里，座位的热传递系数UA座位是考虑车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变而得到的系数，而测量到的太阳辐射量qs是考虑太阳辐射量所引起的温度改变而得到的值。
由此，参考温度估计装置12根据方程2计算后座的乘客非乘坐部位的温度，即，参考温度。
根据方程2计算的乘客非乘坐部位的参考温度可以不同于实际温度(实际测量值)。
因此，根据本发明的控制空调的系统可以进一步包括：参考温度误差去除装置14，其从参考温度估计装置12接收乘客乘坐部位的温度的反馈，并且修正在由参考温度估计装置12估计出的参考温度与实际测量温度(由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的温度)之间的误差，所述乘客乘坐部位的温度由乘客乘坐部位温度感测装置10(即，IR传感器)实时检测。
因此，利用包括反馈环以及方程1和方程2的逻辑，参考温度误差去除装置14计算其中使用下述方程3和方程4修正误差的参考温度。
[方程3]
[方程4]
在方程3和方程4中，用虚线加以强调的部分表示用以去除乘客非乘坐部位的参考温度的误差的反馈部分，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数(调整系数)，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示(由车载传感器)测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数，Tir表示由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的温度。
例如，因为在没有乘客坐在乘客乘坐部位上的条件下，由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的温度变为座位的表面温度的实际测量温度，所以这样的实际测量温度可以与估计出的乘客非乘坐部位参考温度Ts进行比较，从而乘客非乘坐部位的参考温度可以被修正为实际测量温度。
此外，因为在有乘客坐在乘客乘坐部位上的条件下，由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的温度是感测到的乘客的温度，并且从而不同于在没有乘客坐在乘客乘坐部位上的条件下的实际测量温度(座位的表面温度)，乘客非乘坐部位的参考温度可以被修正为更早的实际测量温度(座位的表面温度)。
因此，参考温度误差去除装置14使用方程4最终计算出后座的乘客非乘坐部位的温度，即，参考温度。
之后，乘客上车识别装置16使用下述方程5来将由IR传感器感测到的乘客乘坐部位的表面温度Tir(n)与由参考温度估计装置12估计出的参考温度Ts(n)(例如，由参考温度误差去除装置计算出的参考温度)进行比较，从而计算两者间的差。
[方程5]：
E(n)＝Tir(n)-Ts(n)
在上述方程5中，E(n)表示乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差，Tir(n)表示乘客乘坐部位的表面温度，Ts(n)表示乘客非乘坐部位的参考温度。
如果乘客乘坐部位的表面温度Tir(n)与参考温度Ts(n)之间的差E(n)超过临界值T限制，乘客上车识别装置16判断乘客坐在了后座的乘客乘坐部位上。
这里，如同图4所示例性示出的，当乘客上车识别装置16判断是否有乘客坐在后座的乘客乘坐部位上时，在检查乘客乘坐部位的表面温度Tir(n)与参考温度Ts(n)之间的差E(n)超过临界值T限制之外，乘客上车识别装置16还可以检查车辆的速度，并且，如果车辆的速度是0km，其识别出乘客刚刚开门上车，从而更准确地判断乘客坐在了后座的乘客乘坐部位上。
另一方面，如果乘客乘坐部位的表面温度Tir(n)与参考温度Ts(n)之间的差E(n)没有超过临界值T限制，则乘客上车识别装置16判断出没有乘客坐在后座的乘客乘坐部位上。
之后，空调运行控制器18根据乘客上车识别装置16得出的是否有乘客坐在乘客乘坐部位上的判断结果来控制从空调排出的风量和风温。
图5是示出在根据本发明的用于控制车辆的空调的方法中控制空调的运行的流程图，图6是示出用以描述空调的运行控制的实例的空调的示意图。
参考图5，如果乘客上车识别装置16判断出没有乘客坐在乘客乘坐部位上，则空调进入空调的排风量优化逻辑，并且如果没有乘客坐在乘客乘坐部位上，则相比于有乘客坐在乘客乘坐部位上的情况，空调运行控制器18使用风量是通过降低风机电机的工作电压而减小的风量映射图而非常规的风量控制映射图来减小从空调排出的风量。
例如，如同图6所示例性示出的，穿过蒸发器的部分空气通过活动门穿过加热器芯并从而得到再加热。在该情况下，排出的风温和风量基于能量方程而得到再调节。
这就是说，相比于有乘客坐在乘客乘坐部位上的情况，其使用风量是通过降低风机电机的工作电压而减小的风量映射图(参考图7)而非常规的风量控制映射图，而如果没有乘客坐在乘客乘坐部位上，在空调自动打开(AC开)时，如果活动门位于中间点而非最大冷却点，则，穿过蒸发器的部分空气通过活动门穿过加热器芯并从而得到再加热，进而从空调排出的风量减小。
这里，为了防止车内温度的改变(例如，上升)和由于排风量的减小导致的舒适性的改变，使用下述方程6来控制排出的风温。
[方程6]
在上述方程6中，Tdo表示排出的风温，QA/C表示空调负载，m表示流量，Cp表示空气的热容量，T进气表示进气的温度。
因此，通过减小空气的流量来减小排风量，在上述方程6的因子中，排出的风温可以在维持空调负载(负值)和进气的条件下降低，从而，可以防止车内温度上升和舒适性改变。
如上所述，可以通过使用IR传感器来感测后座的乘客乘坐部位的温度以及使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变和太阳辐射量所引起的温度改变来精确估计后座的乘客非乘坐部位的参考温度以便精确判断是否有乘客坐在后座的乘客乘坐部位上，并且，如果没有乘客坐在后座的乘客乘坐部位上，则可以减小从空调排出的风量，以提高燃料效率。
如同从上述描述中变得明显的，本发明提供如下效果。
首先，可以使用IR传感器来感测车辆的后座的乘客乘坐部位的温度，并且同时，可以使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来精确估计乘客非乘坐部位的参考温度，并且乘客是否坐在后座的乘客乘坐部位可以通过对感测到的乘客乘坐部位的温度与估计出的乘客非乘坐部位的参考温度进行比较而得到精确的判断。
其次，不同于常规IR传感器感测乘客非乘坐部位的参考温度，后座的乘客非乘坐部位的参考温度可以通过算法来估计，该算法使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变和太阳辐射量所引起的温度改变，从而，通过减小所使用的IR传感器的数量，可以实现车辆部件数量的减小和成本节约。
第三，如果没有乘客坐在后座的乘客乘坐部位上，则可以减小从空调排出的风量，从而可以提高燃料效率。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (10)

1.一种用于控制车辆的空调的系统，包括：
传感器，其配置为感测车辆的后座的乘客乘坐部位的表面温度；
参考温度估计装置，其配置为使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度；
乘客上车识别装置，其配置为将由传感器感测到的乘客乘坐部位的表面温度与由参考温度估计装置估计出的参考温度进行比较，并且配置为当乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差超过临界值时判断有乘客坐在后座上；以及
空调运行控制器，其配置为根据乘客上车识别装置得出的是否有乘客坐在后座上的判断结果来不同地控制从空调排出的风量和风温。
2.根据权利要求1所述的用于控制车辆的空调的系统，进一步包括参考温度误差去除装置，其配置为接收由传感器感测到的乘客乘坐部位的温度的反馈，并且配置为修正在由参考温度估计装置估计出的参考温度与实际测量温度之间的误差。
3.根据权利要求1所述的用于控制车辆的空调的系统，其中，配置为感测乘客乘坐部位的表面温度的传感器包括红外线传感器。
4.一种用于控制车辆的空调的方法，包括：
通过传感器，感测车辆的后座的乘客乘坐部位的表面温度；
通过参考温度估计装置，使用车内空气的对流导致的热传递所引起的温度改变以及太阳辐射量所引起的温度改变来估计后座的乘客非乘坐部位的表面温度以作为参考温度；
通过乘客上车识别装置，将乘客乘坐部位的表面温度与估计出的参考温度进行比较，并且当乘客乘坐部位的表面温度与参考温度之间的差超过临界值时判断有乘客坐在后座上；以及
通过空调运行控制器，根据是否有乘客坐在后座上的判断结果来不同地控制从空调排出的风量和风温。
5.根据权利要求4所述的用于控制车辆的空调的方法，进一步包括：
通过参考温度误差去除装置，接收感测到的乘客乘坐部位的表面温度的反馈，并且修正估计出的参考温度与实际测量温度之间的误差。
6.根据权利要求4所述的用于控制车辆的空调的方法，其中，在对参考温度的估计中，通过下述方程估计参考温度：
其中，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数或调整系数，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示由车载传感器测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数。
7.根据权利要求5所述的用于控制车辆的空调的方法，其中，在对误差的修正中，通过下述方程确定参考温度：
其中，用虚线加以强调的部分表示用以去除乘客非乘坐部位的参考温度的误差的反馈部分，Ts表示估计出的乘客非乘坐部位的参考温度，UA座位表示座位的热传递系数或调整系数，dt表示测量间隔，qs表示测量到的太阳辐射量，MC座位表示座位的热容量，Tr表示由车载传感器测量到的车内温度，A座位表示乘客非乘坐部位的面积，n表示运行次数，Tir表示由红外线传感器感测到的乘客乘坐部位的温度。
8.根据权利要求5所述的用于控制车辆的空调的方法，其中，在对从空调排出的风量和风温的不同的控制中，相比于有乘客坐在后座上的情况，当没有乘客坐在后座上时，减少从空调排出的风量。
9.根据权利要求8所述的用于控制车辆的空调的方法，其中，在对从空调排出的风量和风温的不同的控制中，根据从空调排出的风量的改变而通过下述方程控制从空调排出的风温：
其中，Tdo表示排出的风温，QA/C表示空调负载，m表示流量，Cp表示空气的热容量，T进气表示进气的温度。
10.根据权利要求4所述的用于控制车辆的空调的方法，其中，在比较和判断中，当判断出有乘客坐在后座上时，当车辆的速度是0km时，判断乘客刚刚从车辆外部上车。
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