CN108297646A - 估计车辆客舱温度 - Google Patents

Abstract

提供了用于估计车辆的客舱的温度并且使用所估计的客舱温度的方法和系统。该方法和系统经由至少一个温度传感器获得车辆的客舱的至少第一内表面的表面温度。该方法和系统经由处理器并且使用至少所获得的表面温度来估计从至少一个表面至客舱内的客舱空气的热量传递。该方法和系统经由处理器并且使用至少所估计的热量传递来估计车辆的客舱温度。该方法和系统使用车辆的所估计的客舱温度来控制车辆的空调模块的至少一个特征件。

Description

估计车辆客舱温度

技术领域

本技术领域总体上涉及估计车辆的客舱温度，并且更具体地基于估计的客舱温度来控制气候控制系统的特征件。

背景技术

具有自动气候控制系统的典型汽车包括车内温度传感器。自动气候控制系统使用来自传感器的测量值作为输入来控制车辆客舱内的温度。气候控制系统至少确定适当的排气温度以实现期望的客舱温度。然而，由于诸如空气分层、仪表板中的热量存储以及来自附近的HVAC通风口的排放等因素，来自车内温度传感器的温度测量值可能与真实的客舱温度显著不同。由车内温度传感器测量的温度可与呼吸水平处的空气温度(即，与驾驶员面部相邻的空气温度)相差十摄氏度。响应于温度传感器的自动气候控制系统因此可能使客舱过热或过度冷却。而且，由于所使用的控制算法不能跟踪真实的客舱温度，所以随着时间的推移，这种过热或过冷可能会加剧。

因此，期望提供用于估计客舱温度的精确方法或设备。另外，期望提供对客舱温度的估计值提供实时校正的方法或设备。另外，期望提供用于估计客舱温度的方法或设备，其消除了对客舱空气温度传感器的需求。另外，结合附图和前面的技术领域及背景技术，从具体实施方式和所附权利要求书中将更清楚地明白本发明的其它理想特征和特性。

发明内容

提供了用于估计车辆的客舱温度并且在气候控制系统中使用所估计的客舱温度的方法和系统。

在一个实施例中，提供了一种估计车辆的客舱的温度并且使用所估计的客舱温度的计算机实施的方法。该方法包括以下步骤：经由至少一个温度传感器获得车辆的客舱的至少第一内表面的表面温度；经由处理器并且使用至少所获得的表面温度来估计从至少一个表面至客舱内的客舱空气的热量传递；经由处理器并且使用至少所估计的热量传递来估计车辆的客舱温度；使用车辆的所估计的客舱温度来控制车辆的气候控制系统的至少一个特征件。

在另一个实施例中，提供了一种用于估计车辆的客舱温度并且使用所估计的客舱温度的系统，该系统包括：非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包括：第一模块，其被配置为经由至少一个温度传感器获得车辆的客舱的至少一个内表面的表面温度；第二模块，其被配置为经由处理器并且使用至少所获得的表面温度来估计从至少一个表面至客舱内的客舱空气的热量传递；第三模块，其被配置为经由处理器并且使用至少所估计的热量传递来估计车辆的客舱温度；以及第四模块，其被配置为使用车辆的所估计的客舱温度来控制车辆的气候控制系统的至少一个特征件。

在另一个实施例中，提供了一种适于估计车辆的客舱温度并且使用所估计的客舱温度的车辆，该车辆包括：非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包括：第一模块，其适于经由控制器获得车辆的客舱的至少一个内表面的表面温度；第二模块，其适于经由处理器并且使用至少所获得的表面温度来估计从至少一个表面至客舱内的客舱空气的热量传递；第三模块，其适于经由处理器并且使用至少所估计的热量传递来估计车辆的客舱温度；以及第四模块，其被配置为使用车辆的所估计的客舱温度来控制车辆的气候控制系统的至少一个特征件。

附图说明

在下文中将结合附图来描述示例性实施例，其中相同的附图标记标示相同的元件，且其中：

图1是根据实施例的车辆的一部分的侧视图；

图2是根据实施例的控制模块系统的图；且

图3是概述根据实施例的算法的步骤的流程图。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并且并无限制应用和用途的意图。另外，不存在被任何前述的技术领域、背景、摘要或以下具体实施方式中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。

如本文所使用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。

本文可根据功能和/或逻辑块部件以及各种处理步骤来描述示例性实施例。应当明白的是，这些块部件可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件来实施。例如，本公开的实施例可采用各种集成电路部件(例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制装置的控制下实行多种功能)。另外，本领域技术人员将明白的是，本公开的实施例可结合任何数量的系统来实践，且本文所述的系统和方法仅仅是本公开的示例性实施例。

为了简明起见，本文可以不详细描述与信号处理、数字传输、信令、控制以及该系统(和该系统的单个操作部件)的其它功能方面有关的常规技术。另外，本文所包括的各个图式中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在本公开的实施例中可存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。

现在参考图1，车辆12被示为包括根据各种实施例的自动气候控制系统32。虽然本文所示的附图描绘了具有某些元件布置的示例，但是在实际的实施例中可存在附加的中间元件、装置、特征或部件。还应当理解的是，图1仅仅是说明性的，并且可不按比例绘制。

如所示，车辆12包括至少一个控制器34。控制器34在本文进一步被描述为专用于自动气候控制，例如，HVAC控制器34。然而，控制器34可具有涉及车辆12的控制的更广泛的功能。例如，控制器34可控制车辆12的一个或多个部件。部件可与车辆12的自主或半自主系统相关联。例如，控制器34可控制车辆12的制动系统(未示出)、转向系统(未示出)和/或底盘系统(未示出)的车辆部件，其中的每一个均可被自主地控制(例如，没有驾驶员输入)和/或半自主控制(例如，具有某些驾驶员输入)。

在各种实施例中，控制器34包括至少一个处理器33和存储器35。存储器35存储可由处理器33执行的指令，其包括在本文关于图1至3描述的自动气候控制和温度估计方法。存储在存储器35中的指令可包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。

当控制器34处于操作中时，处理器33被配置为执行存储在存储器35内的指令，向存储器35传送数据以及从存储器35传送数据，并且根据指令大体上控制车辆12的操作。处理器33可为任何定制的或商业上可用的处理器、中央处理单元(CPU)、与控制模块30相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(呈微芯片或芯片集的形式)、宏处理器或通常用于执行指令的任何装置。

在各种实施例中，处理器33执行自动气候控制系统32的指令。通常，自动气候控制系统32被配置为估计车辆12的客舱温度，并且使用所估计的客舱温度来控制气候控制系统32的至少一个特征件。客舱温度估计值可基于对以对流至车辆12的内部客舱14的热流、以及可选地来自HVAC模块30的加热、通风和冷却的热流和由车辆12的一个或多个乘员生成的热量中的至少一个为项的热平衡方程进行求解。自动气候控制系统32可使用客舱温度估计值作为用于控制一个或多个空调设置(例如，空气流量、温度等)的输入。

现在参考图1，示出了车辆12的一部分。车辆12包括由车顶16、挡风玻璃18、底板20和具有车窗24的车门22封闭的乘客室或客舱14。车窗24可包括例如左前、右前、左后和右后车窗24。仪表板26位于驾驶员座椅28的前方。作为自动气候控制系统32的一部分的HVAC模块30(或空调单元)位于仪表板26的后面。鼓风机36流体地连接至HVAC模块30以引起空气流过模块30。HVAC模块30包括HVAC控制器34，其包括处理器33和存储器35。

自动气候控制系统32包括用于获得车辆12的表面的温度的一个或多个温度传感器。一个或多个温度传感器可由热敏电阻、红外传感器或某些其它温度传感器来实施。一个或多个温度传感器可安装至仪表板26或挡风玻璃18或其它地方以允许获得表面温度测量值。在一个实施例中，包括太阳能负载传感器40，其可安装在仪表板26的顶表面44上以测量该位置处的温度以及强度和可选地太阳能负载的角度。在各种实施例中，气候控制系统32包括测量车辆12外部的环境空气温度的环境空气温度传感器42。在各种实施例中，气候控制系统32包括挡风玻璃温度传感器37。挡风玻璃温度传感器37可包括在位于后视镜39后面的挡风玻璃18的客舱侧上的相对湿度传感器RHS中。一个或多个温度传感器与HVAC控制器34通信。

图2示出了控制模块系统的实施例，在各种实施例中该控制模块系统是由HVAC控制器34的处理器33和存储器35实施以便实现客舱温度的估计和其后续使用。HVAC控制器34被配置为估计车辆12的客舱温度。为了实现这一点，提供了客舱空气温度模块62，其可输出呼吸空气温度估计值。客舱空气温度模块62被配置为输出客舱温度的估计值，该客舱温度可为车辆乘员的呼吸水平处的客舱空气温度或在脚部水平处或在某个其它位置处的温度。

客舱空气温度模块62被配置为对包括表示来自HVAC模块30的热量传递和从客舱14的内表面对流的热量传递的项的热平衡方程进行求解。客舱14的主要内表面可包括车顶16、挡风玻璃18、底板20、车门22、车窗24、仪表板26等中的任何一个或多个的内表面，如下面将进一步描述的。

热平衡方程还可包括表示由一个或多个车辆乘员生成的热量的项。车辆乘员的数量可基于来自例如指示安全带何时已经紧固的安全带传感器(或其它装置)的输入来假定或确定。

热平衡方程可采取以下形式：

Q_in-Q_out+Q_generated＝δQ

其中(Q_in_Q_out)表示至客舱内部的净热量传递，Q_generated表示由乘员增加的热量，且δQ表示客舱内部的热能的变化。

可基于内表面与客舱14中的空气之间的对流热量传递以及由HVAC模块30传递的热量来确定至客舱内部的净热量传递。

在图2的示例性实施例中，如下面将更详细描述的内部对流模块70确定对流热量传递。例如，内部对流模块70使用由表面温度模块64确定的内表面的至少表面温度和可存储在存储器35中的热量传递系数作为输入。热量传递系数可基于以下至少一个来选择：HVAC模块30的一个或多个设置，诸如空气流量和空气分配模式，以及车速。

在图2中所示的示例中，HVAC模块30的热量传递由下面将进一步描述的排气能量模块76确定。排气能量模块76可使用鼓风机36的空气流量和空气温度出口中的至少一个来确定HVAC模块30至客舱14的热量传递。

在图2的示例中，表面温度模块64被配置为使用来自太阳能负载模块60的一个或多个太阳能负载值、来自环境温度传感器42的外部空气温度和来自传感器偏移校正模块66的校正温度值中的至少一个来确定客舱14的内表面的表面温度。传感器偏移校正模块66被配置为校正来自上述温度传感器37、40中的一个或多个的输出中的任何污染。

在各种实施例中，HVAC控制器34、具体是其表面温度模块64基于来自上述温度传感器37、40、42中的一个或多个的读数来获得客舱14的至少第一内表面的表面温度。在各种实施例中，客舱14的至少第一内表面包括仪表板26的顶表面44。在各种实施例中，客舱14的至少第一内表面包括挡风玻璃18的内表面。

表面温度模块64被配置为将客舱14的至少第一内表面的感测温度与一个或多个其它(或第二)内表面相关。其它内表面温度可通过使用与来自上述一个或多个传感器37、40、42或其它温度感测装置的实时(可选地校正的)数据的线性相关性来获得。例如，客舱14的车身元件的表面、车窗24、挡风玻璃18或后窗玻璃(未示出)使用与由太阳能传感器40测量的温度的线性相关性。在该示例中，车辆玻璃(例如，挡风玻璃18、后窗玻璃和车窗24)使用与由挡风玻璃温度传感器37测量的挡风玻璃温度的线性相关性。线性相关性程序使用如下面进一步详细描述的感测温度和其它参数，诸如太阳能负载信息。在没有挡风玻璃温度传感器37的车辆中，车辆玻璃的温度使用与环境温度传感器42的线性相关性。

为了获得客舱14的至少第一内表面温度，在各种实施例中，HVAC控制器34从例如太阳能负载传感器40接收温度测量值，以用于估计仪表板26的内表面温度。虽然在正确的位置处，在某些情况下，该测量值可在一定程度上与顶表面44的真实温度有所不同。例如，太阳能负载传感器40可位于除霜出口附近，并且因此当除霜起作用时或在除霜出口泄漏的情况下相对较冷。作为另一个示例，太阳能负载传感器40可能需要校正仪表板26的顶表面44对太阳能辐射的吸收。因此，可对来自太阳能负载传感器40的测量值进行校正或偏移。校正或偏移可由传感器偏移校正模块66执行。校正值可从实验中获得并存储在HVAC控制器34的存储器35中。校正值可基于来自HVAC模块30的除霜流量和太阳能强度中的至少一个来查找和确定。

为了确定客舱14的至少第一内表面温度，在各种附加或替代实施例中，HVAC控制器34从挡风玻璃温度传感器37接收温度测量值，以用于估计挡风玻璃18的内表面温度。由于挡风玻璃温度传感器37对太阳能辐射的吸收，可能需要对挡风玻璃18的内表面温度的更精确的估计进行校正。校正或偏移可由传感器偏移校正模块66执行。校正值可从实验中获得并存储在HVAC控制器34的存储器35中。校正值可基于太阳能强度中的至少一个来查找和确定。

表面温度模块64被配置为估计一个或多个其它(第二)内表面温度。在一个实施例中，估计十六个表面，且这些表面包括十个不透明表面(四个车门、车顶、发动机防火墙、仪表板、后排座椅/边界、包裹架和底板)和六个透明表面(四个侧面玻璃、挡风玻璃和后窗玻璃)。对于每个表面，几何结构、定向、光学性质和材料性质是已知的并且被存储在HVAC控制器34的存储器35中。可使用该数据连同关于太阳能辐射的角度和强度的太阳能负载传感器数据一起来确定太阳能辐射相对于相应表面的角度。

在各种实施例中，表面温度控制模块64被配置为使用由其它内表面通过对流产生的热量和其它内表面通过太阳能吸收产生的所确定热量传递来将客舱14的至少第一内表面温度与一个或多个其它内表面温度相关性。在各种实施例中，表面温度控制模块64被配置为将如上所述般获得的挡风玻璃18的内表面温度与车辆12的其它透明(例如，玻璃)表面(诸如车窗24和后窗玻璃(未示出))相关性。在各种实施例中，表面温度控制模块64被配置为将仪表板26的顶表面44的内表面温度与其它内部不透明表面或内部车身元件表面(诸如左侧前门、左侧后门、右侧前门、右侧后门、车顶、发动机防火墙(仪表板的垂直部分)、后排座椅、包裹架(行李架)以及底板)相关。也可对挡风玻璃18和仪表板26的顶表面44执行相关性，或可使用来自传感器偏移校正模块66的校正温度值。

上述相关性可由表面温度模块64基于以下关于透明或玻璃内表面的等式来执行：

Tg＝Tb+Toffset

其中Tg是玻璃温度估计值，Tb是基准温度，且Toffset是获自由每个玻璃与周围环境(客舱14外部和内部)交换的热量的偏移温度。对每个玻璃执行该相关性以获得每个玻璃的内表面的估计值。

如上所述，Tb(基准温度)可为获自传感器偏移校正模块66的挡风玻璃18的内表面的温度，或基于挡风玻璃的感测到的温度读数。替代地，从环境温度传感器42获得基准温度Tb。

如下面进一步描述，Toffset可基于来自内部对流模块70的玻璃内表面的对流热量传递值和来自太阳能负载模块60的太阳能热量传递值来确定。可基于对流热量传递(即，对流至车辆12的外部的热量传递以及通过对流至车辆12的内部的热量传递)的外部和内部值来确定Toffset。基于针对特定玻璃确定的热量传递值，对每个玻璃独立地确定Toffset。具体地，考虑到对流产生的内部热量传递(Qconv,intr)和通过外部对流对玻璃产生的热量传递(Qconv,intr)以及通过太阳能辐射产生的热量传递(Qsolar)的净热量传递(Qnet)可用作用于查找表的输入以确定Toffset。净热量传递查找表值可由以下公式确定：

Qnet＝Qconv,extr-Qconv,intr+Qsolar。

上述相关性可由表面温度模块64基于以下关于透明或车身元件内表面的等式来执行：

Ts,intr＝Tb+Toffset，

其中Ts,intr是车身元件的内表面温度估计值，Tb是与获自传感器偏移校正模块66的仪表板26的顶表面44的温度相等的基准温度，或基于针对车身元件的感测到的温度读数。Toffset是获自每个内表面与周围环境之间的热量交换的偏移温度。热量交换包括通过对流和吸收太阳能辐射产生的热量传递。考虑与客舱内部空气的对流热量传递。内表面温度估计值是由每个表面的表面温度模块64确定，其中对于每个车身元件表面独立地确定Toffset。

如下面进一步描述，Toffset可基于来自内部对流模块70的车身元件内表面的对流热量传递值和来自太阳能负载模块60的车身元件的太阳能热量传递值来确定。具体地，考虑到对流对车身元件产生的内部热量传递(Qconv,intr)和通过太阳能辐射产生的热量传递(Qsolar)的净热量传递(Qnet)可用作用于查找表的输入以确定Toffset。净热量传递查找表值可由以下公式确定：Qnet＝Qsolar-Qconv,intr。

太阳能负载模块60被配置为逐个表面地确定每个内表面上的太阳能负载。太阳能负载模块60将来自物理客舱数据模块68的实际客舱数据和环境太阳能辐射信息作为输入，以便确定每个内表面通过太阳能辐射产生的热量传递。物理客舱数据可包括玻璃的玻璃定向、表面积和光学性质，包括透射率和吸收率以考虑太阳能辐射。环境太阳能辐射信息可包括方向和强度。环境太阳能辐射可获自太阳能负载传感器40，并且可选地获自时间和位置信息(如果可用的话)。物理客舱数据可被存储在存储器35上并且被物理客舱数据模块68存取。

太阳能辐射的一部分通过车辆窗玻璃(车窗24、挡风玻璃18和后窗玻璃)透射并且被车身元件的内表面(诸如车门、仪表板、包裹架等)吸收。车辆窗玻璃包括乘员能够通过其观察外部环境的车辆的那些部分，如可辨别的车身元件、如门框、底板、车顶等元件。车辆窗玻璃通常但不排他地由玻璃制成。太阳能辐射的透射取决于至少两个因素，包括玻璃的直接太阳能透射性质和玻璃相对于太阳的定向(表面法线的方位角和仰角)。太阳能辐射的一部分将被反射，且因此不会影响客舱温度。撞击太阳能辐射的剩余部分被玻璃部分吸收，且部分被车身元件吸收。玻璃对太阳能辐射的吸收取决于玻璃的吸收率。

太阳能模块68被配置为使用获自物理客舱数据模块的玻璃的太阳能吸收率、相对于玻璃的法线的太阳能强度和太阳能角度来计算通过车辆窗玻璃吸收的太阳能辐射热量。太阳能强度可获自太阳能负载传感器40。太阳能角度也可根据太阳能负载传感器40或根据来自车辆12的GPS模块的时间和位置信息来确定。

太阳能模块68被配置为计算车身元件的内表面的吸收的太阳能辐射热量(其通过车辆玻璃窗透射)。车身元件可包括：左侧前门、左侧后门、右侧前门、右侧后门、车顶、发动机防火墙(仪表板的垂直部分)、仪表板26的顶表面44(仪表板的水平部分)、后排座椅、包裹架和底板。

太阳能负载模块68可被配置为利用一个或多个矩阵，其将所透射的太阳能辐射逻辑地分布至客舱内表面，使得所透射的太阳能辐射能量不会从客舱内部损失。太阳能负载模块可利用相应的内表面的吸收率和太阳能角度来进一步计算由车身元件的内表面吸收的太阳能辐射热量。由车身元件的内表面反射的任何太阳能辐射能量均可被认为被车身元件的所有内表面均匀地吸收。可从物理客舱数据模块68获得太阳能辐射的分布和车辆12的太阳吸收率。

太阳能模块68被配置为输出由车身元件的内表面的吸收的太阳能辐射热量和由车辆玻璃吸收的太阳能辐射热量。输出对应于如上面所识别的每个表面的Qsolar。表面温度模块64被配置为接收这些吸收的热量值以用于确定如上所述的玻璃和车身元件的每个内表面的温度(例如，用于如上所述般确定偏移)。

内部对流模块70被配置为确定从客舱14的内表面至客舱14的内部空气的每单位面积的对流热量传递应当通过将外壳元件的内表面(包括车辆12的玻璃和车身元件)的热量传递系数与通过从外壳单元的内表面温度(Ts,intr)减去客舱的呼吸温度估计值(Tbreath,fl)获得的温度差相乘来获得。内部对流模块70可使用以下等式：

Qconv,intr＝hi.J_fl.(Ts,intr-Tbreath,fl)，

其中hi是内表面的热量传递系数，且Qconv,intr是由表面温度模块64所需的如上所述般用于确定Toffset的每单位面积的热量传递。参数J_fl是表示通过实验获得的热流分布的可选常数。

内表面的温度Ts,intr通过来自表面温度模块64的反馈获得，并且被作为Ts,intr的最后计算值。呼吸水平温度Tbreath,fl通过来自客舱空气温度模块62的反馈获得，并且被作为Tbreath,fl的最后计算值。虽然在该示例性实施例中已经使用了呼吸水平温度，但是可设想，可使用来自客舱空气温度模块62的其它客舱空气温度。

从HTC模块72获得每个内表面的热量传递系数。热量传递系数可存储在存储器35中的表格中。该表可为二维或三维的。二维表格可包括用于包括车辆玻璃和车身元件的外壳元件的每个内表面的热量传递系数，其中取决于HVAC模块30的空气分配模式，每个外壳元件具有不同的入口。取决于HVAC模块30的空气流量设定，三维表格还可包括不同的热量传递系数。在实施例中，从计算流体动力学(CFD)模拟获得热量传递系数。

HTC模块72被配置为基于HVAC模块30的至少一个设置来将内部对流模块的热量传递系数h1返回至内部对流模块70以用于确定Qconv,intr。

内部对流模块进一步被配置为通过将外部热量传递系数(he)乘以通过从输入信号外部空气温度(OAT)减去玻璃窗的内表面温度(Tg)所获得的温度差相乘来确定从外部空气至车辆窗玻璃的每单位面积的对流热量传递(Qconv,extr)。该计算将为每个车辆玻璃产生与客舱外部进行的对流热量传递。

Qconv,extr＝he.(OAT-Tg)

玻璃温度Tg可通过来自表面温度模块64的反馈作为最后的计算值来获得。外部空气温度OAT基于环境温度传感器42的输出而获得。

从HTC模块72获得外部热量传递系数。HTC模块可存取存储器35中的热量传递系数的对应值。HTC模块可基于车速返回外部热量传递系数。除了取决于车速的不同值之外，车辆12的每个玻璃还存储外部热量传递系数。

应注意的是，与常规方法不同，根据本实施例的方法利用了如下事实：车辆制造者意识到客舱14的所有物理尺寸和材料性质。与常规方法不同，这用于数值分析以准确预测热流。

内部对流模块70被配置为通过对流Qconv,extr确定车辆玻璃的热量传递，通过对流Qconv,intr确定外壳元件的每个内表面的热量传递，并且将这些热量传递值返回至表面温度模块64。太阳能负载模块60被配置为确定外壳元件的每个内表面的热辐射Qsolar并且将该热量传递值返回至表面温度模块。从Qconv,extr、Qconv,intr和Qsolar，表面温度模块64能够确定每个表面元件的净热量传递Qnet并且确定温度偏移Toffset。表面温度模块64使用温度偏移来确定车辆12的每个内表面的温度Tg和Ts,intr。

表面温度模块64被配置为将所确定的温度Tg和Ts,intr输出至内部对流模块70作为如上所述的后续迭代的反馈。表面温度模块64被配置为将所确定的温度Tg和Ts,intr输入至客舱空气温度模块62以确定客舱空气温度，如将在下面详细描述的。

客舱空气温度模块62被配置为使用来自表面温度模块64的表面温度估计值并且基于此来估计一个或多个客舱空气温度。在下面的示例实施例中，客舱空气温度是呼吸水平空气温度。然而，可估计其它客舱温度，包括脚部水平空气温度。

客舱空气温度模块62被配置为确定来自HVAC模块30的热流。来自HVAC模块30的热流(Qhvac,fl)可基于来自HVAC模块30的一个或多个排气能量参数来确定。例如，排气能量参数可包括空气流量和空气温度。这些参数可通过排气能量模块76使用HVAC模块30的一个或多个传感器或通过使用HVAC模块设置来确定。在示例性实施例中，客舱空气温度模块使用以下等式来确定来自HVAC模块30的热流：

Qhvac,fl＝m.cp.δT

其中m是由气候控制系统注入的空气的质量，cp是空气的比热容，且δT是由气候控制系统32注入的空气与客舱内部空气(例如，乘员的呼吸水平处)之间的温度差。用于确定温度差δT的客舱内部空气的温度获自用于确定客舱空气温度的本算法的前一迭代。空气的比热容cp是可从存储器35存取的恒定参数。

客舱空气温度模块62进一步被配置为通过使用每单位面积的对流热量传递Qconv,intr值(由内部对流模块70计算的)以及从物理客舱数据模块68确定的每个表面的内表面面积来确定内表面与空气之间的对流热量传递Q_conv,fl。表面积可被存储在存储器35中并且被物理客舱数据模块68存取。

客舱空气温度模块62被配置为通过使用来自每个表面的对流输入参数热量传递和来自HVAC模块的热流Qhvac,fl对如上所述的热平衡方程求解来估计客舱空气温度。具体地，可利用以下等式来确定至客舱内部空气的热量传递或热流Q_net,fl的净速率：

Qnet,fl＝Qhvac,fl+Q_conv,fl

客舱空气温度模块62被配置为基于来自客舱14的内表面的对流净热量和来自HVAC模块的热量传递以及由车辆乘员生成的任何热量Qgenerated,fl来确定客舱内部的热能变化δQfl。可使用以下等式：

δQfl＝Qnet,fl+Qgenerated,fl

根据热能变化δQf1，客舱空气温度模块62被配置为计算客舱中的空气的客舱空气温度的变化。例如，可使用以下等式：

δT＝δQ/(m.cp)＝δQ/(ρ.V.cp)

其中m是客舱中的空气质量(单位为kg)，ρ是空气密度(单位为kg/m3)，且V是客舱空气的体积(单位为m3)。

客舱空气温度模块62被配置为迭代这些计算以确定客舱空气温度的变化，使得可确定客舱空气温度的绝对值。为了迭代地确定客舱温度，可能需要用各种参数的合适的初始值来填充算法。表面温度模块64还被配置为迭代地操作以确定内表面温度，并且也可能需要具有初始值的合适的群体。类似地，内部对流模块70可被配置为迭代地确定内表面的热量传递值，并且可能需要具有初始值的合适的群体。

在客舱空气模块62、表面温度模块64和内部对流模块70的上述描述中，客舱作为整体来对待。然而，可基于相同原理重新计算这些计算值，使得客舱14被划分成多个虚拟区域。可确定来自该区域内的内表面的对流热量流、由该区域中的乘员产生的热流以及从空调模块30至该区域的热流，以允许确定每个区域中的客舱空气温度。可能需要包括适当的串扰因子，其可通过实验确定并被存储在存储器35中。以此方式，可以更局部方式确定客舱空气温度。例如，至少针对右前方呼吸水平、左前方呼吸水平、右后方呼吸水平、左后方呼吸水平、右前方脚部水平、左前方脚部水平、右后方脚部水平和左后脚部水平的客舱空气温度。客舱空气温度模块62可被配置为估计多个客舱空气温度，每个虚拟区域估计一个客舱空气温度。另外，可确定基于多个区域的平均客舱空气温度。

客舱空气温度模块62被配置为输出所估计的客舱空气温度，该输出可用作自动气候控制系统32的控制输入以适当地设定HVAC模块30的设置以实现期望的客舱空气温度。该输出可用于显示在仪表板26上。

现在参考图3且继续参考图1和图2，示出了估计车辆的客舱空气温度以及使用所估计的温度的方法。该方法基于模型来估计客舱空气温度，该模型基于对流和太阳能吸收的热量传递来估计该模型中包括的客舱的每个内表面的内表面温度。该模型基于每个内表面的估计表面温度的先前值以及每个内表面的估计的客舱空气温度和热量传递系数来进一步估计对流热量传递。该方法可通过由至少一个处理器(诸如空调模块30的控制器34的处理器33)执行的计算机程序来实施。

在图3的方法的步骤100中，基于来自一个或多个温度传感器37、40、42的传感器温度测量值获得客舱14的至少一个第一内表面的表面温度。在一个实施例中，HVAC控制器34获得诸如仪表板26等车身元件的内表面44以及可选地诸如挡风玻璃18等车窗元件的内表面的表面温度。任何合适的温度传感器可用于一个或多个温度传感器。

在步骤102处，对包括在该模型中的车辆12的内表面估计太阳能吸收。如上所述至少基于太阳能强度来估计太阳能吸收。可选地，太阳能吸收可进一步基于太阳能辐射的角度结合表面的光学性质。

在步骤104处，对包括在该模型中的每个内表面估计通过对流热量传递。该估计可基于每个内表面的热量传递系数以及对每个内表面的表面温度和客舱空气温度的先前估计。由步骤106提供的客舱14的每个内表面的温度的估计值以及由步骤110提供的客舱空气温度的估计值的反馈由图3中的线112、114示出。可取决于空调或HVAC模块30的至少一个设置从存储器35确定每个内表面的热量传递系数，由此取决于HVAC模块30的空气分配模式等考虑热量传递系数的变化。

在步骤106处，基于从步骤100获得的至少一个第一内表面温度来估计包括在该模型中的(第二)内表面的表面温度。具体地，通过从来自步骤100的从温度传感器获得的至少一个第一表面温度的相关性来获得车辆的其它内表面的表面温度，其中相关性考虑了来自步骤102的所估计的太阳能吸收以及来自步骤104的所估计的对流热量传递。

在步骤108处，确定空调或HVAC模块30对热量传递的影响。在一个实施例中，客舱空气温度模块62在步骤108中估计来自HVAC模块30的热流，其可基于至少一个排气空气能量参数，诸如空气流量和空气温度。这些参数可使用HVAC模块30的一个或多个传感器或通过使用HVAC模块设置来确定。

在步骤110处，估计客舱空气温度。在一个实施例中，客舱内部的热能的变化是基于如在步骤104中从客舱14的内表面估计的对流净热量传递和如在步骤102中估计的来自HVAC模块30的热量传递来确定。客舱空气温度也可基于车辆乘员生成的任何热量来估计。根据热能的变化，可基于与客舱14中的空气相关的至少一个已知参数(诸如客舱中的空气量和空气质量)来确定客舱空气温度的变化。客舱空气温度的变化允许基于对客舱空气温度的先前估计值来估计绝对客舱空气温度。

在步骤116中，车辆12的所估计的客舱温度用于控制车辆12的气候控制系统32的至少一个特征件。例如，由步骤110提供的客舱空气温度用作使用HVAC模块30对客舱14的温度控制的反馈，或客舱空气温度通过仪表板26输出诸如以供车辆乘员观看，或两者兼而有之。

步骤104的对流热量传递的估计可产生基于每单位面积的值。在这种情况下，步骤110可通过使用对流热量估计值和存储在存储器35中的客舱内表面的已知表面积来估计客舱空气温度的变化。

客舱14可被分成一个或多个虚拟区域，使得可针对一个或多个虚拟区域、特别是诸如驾驶员就坐的客舱14的右前方单独确定客舱空气温度。

使用上述方法来估计客舱温度，然后响应地调整HVAC模块30，可准确地实现并且实时跟踪期望的客舱温度。

虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。实情是，前文具体实施方式将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和布置作出各种改变。

Claims (10)

1.一种计算机实施的估计车辆的客舱的温度并且使用所述估计的客舱温度的方法，所述方法包括：

经由至少一个温度传感器获得所述车辆的所述客舱的至少第一内表面的表面温度；

经由处理器并且使用至少所述所获得的表面温度来估计从所述至少一个表面至所述客舱内的客舱空气的热量传递；

经由处理器并且使用至少所述所估计的热量传递来估计所述车辆的所述客舱温度；

使用所述车辆的所述所估计的客舱温度来控制所述车辆的气候控制系统的至少一个特征件。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基于来自所述温度传感器的传感器读数的偏移校正来获得所述表面温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述客舱的至少一个第二内表面的太阳能辐射热量传递的值和对流热量传递的值中的至少一个来确定所述至少一个第二内表面的所述表面温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中使用所述至少一个第二内表面的太阳能辐射热量传递的值和对流热量传递的值中的至少一个以及所述车辆的所述客舱的所述至少第一内表面的所述表面温度来确定所述至少一个第二内表面的所述表面温度。

5.根据权利要求3所述的方法，包括使用至少太阳能负载传感器估计太阳能负载的热量传递的所述值和/或包括使用所述车辆的车窗的至少已知光学性质估计太阳能辐射的热量传递的所述值。

6.根据权利要求1所述的方法，包括经由处理器估计所述车辆的所述客舱的多个内表面中的每一个的所述表面温度，所述多个内表面包括车辆窗玻璃的内表面和客舱主体元件的内表面；经由处理器并且使用至少所述所确定的表面温度来估计从每个所述内表面至所述客舱内的客舱空气的热量传递；经由处理器并且使用每个所述内表面的至少所述所估计的热量传递来估计所述车辆的所述客舱温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述至少第一内表面的一个或多个热量传递系数和所述所获得的表面温度来估计所述热量传递。

8.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述客舱的至少已知几何结构和所述所估计的热量传递来估计所述客舱温度，可选地，其中使用车速和至少一个车辆空调模块设置中的至少一个来检索所述热量传递系数。

9.一种用于估计车辆的客舱温度并且使用所估计的客舱温度的系统，所述系统包括：

非暂时性计算机可读介质，包括：

第一模块，其被配置为经由至少一个温度传感器获得所述车辆的所述客舱的至少第一内表面的表面温度；

第二模块，其被配置为经由处理器并且使用至少所述所获得的表面温度来估计从所述至少一个表面至所述客舱内的客舱空气的热量传递；

第三模块，其被配置为经由处理器并且使用至少所述所估计的热量传递来估计所述车辆的所述客舱温度；以及

第四模块，其被配置为使用所述车辆的所述所估计的客舱温度来控制所述车辆的气候控制系统的至少一个特征件。

10.一种适于估计车辆的客舱的温度并且使用估计的客舱温度的车辆，所述车辆包括：

非暂时性计算机可读介质，包括：

第一模块，其适于经由至少一个温度传感器获得所述车辆的所述客舱的至少第一内表面的表面温度；

第二模块，其适于经由处理器并且使用至少所述所获得的表面温度来估计从所述至少一个表面至所述客舱内的客舱空气的热量传递；

第三模块，其适于经由处理器并且使用至少所述所估计的热量传递来估计所述车辆的所述客舱温度；以及

第四模块，其被配置为使用所述车辆的所述所估计的客舱温度来控制所述车辆的气候控制系统的至少一个特征件。