CN109425578A - 车辆车厢气味检测和改善 - Google Patents

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Abstract

公开了用于车辆车厢气味检测和改善的方法和设备。示例性车辆包括化学传感器阵列、光谱仪和环境控制系统。示例性环境控制系统利用光谱仪生成车厢内空气中挥发物的化学成分的光谱，并基于光谱、来自化学传感器阵列的测量值和乘员偏好对挥发物进行分类。另外，当挥发物指示令人反感的气味时，环境控制系统应用缓解策略来影响车厢内空气的成分。

Description

车辆车厢气味检测和改善
技术领域
本公开总体上涉及车辆中的加热、通风和空调系统，并且更具体地，涉及车辆车厢气味检测和改善。
背景技术
当使用车辆时，车辆中可存在各种气味。这些气味可能令人愉快。但是这些气味往往令人反感。例如，气味可能来自变质的肉、汗湿的衣服或各种体味。传统上，乘员只有很少的处理气味的选择。
发明内容
所附权利要求限定了该申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应该用于限制权利要求。根据本文描述的技术构思设想了其他实施方式，这些实施方式对于本领域普通技术人员在研究以下附图和具体实施方式时将显而易见的，并且这些实施方式旨在落入本申请的范围内。
公开了用于车辆车厢气味检测和改善的示例实施例。示例性车辆包括化学传感器阵列、光谱仪和环境控制系统。示例性环境控制系统利用光谱仪生成车厢内空气中挥发物的化学成分的光谱，并基于光谱、来自化学传感器阵列的测量值和乘员偏好对挥发物进行分类。另外，当挥发物指示令人反感的气味时，环境控制系统应用缓解策略来影响车厢内空气的成分。
示例性方法包括利用安装在车辆中的化学传感器阵列测量车厢内的空气的性质并利用安装在车辆中的光谱仪产生光谱，该光谱仪识别空气中挥发物的化学成分。该方法还包括基于光谱、来自化学传感器阵列的测量值和乘员偏好对挥发物进行分类。另外，该方法包括，当挥发物被分类为指示为令人反感的气味时，将缓解策略应用于车辆的环境控制系统以影响车厢内空气的成分。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关元件，或者在某些情况下可能夸大了比例，以便强调和清楚地说明本文所述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，系统部件可以不同地布置。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中表示相应的部件。
图1示出了根据本公开的教导操作的车辆；
图2是图1的车辆的加热、通风和空调系统的气味分析器的框图；
图3是图1的车辆的电子部件的框图；
图4是分类和改善图1的车辆的车厢中的气味的方法的流程图，该方法可以通过图3的电子部件实现。
具体实施方式
虽然本发明可以以各种形式体现，但是在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，应理解本公开被认为是本发明的示例，并且不旨在将本发明限制于所示的特定实施例。
通常，人们认为令人愉快的味道被称为香味(fragrances)而人们认为令人不快或令人反感的味道被称为气味(odors)。车辆驾驶室中的气味管理可以改善用户体验。有些气味令人愉快，有些气味中性，有些气味令人反感。气味管理器包括对车厢中的气味进行分类以选择适当的缓解技术。这与检测空气中的有害物质不同，检测空气中的有害物质时传感器往往非常特殊，例如一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、湿度传感器和颗粒传感器等。将车厢内的气味分类包括了解车辆的乘员的偏好。气味由不同浓度的几种化学物质组成。单一化学品与一组化学品结合使用可能闻起来很好，而与另一组化学品结合使用则可能闻起来不好。因此，气味需要被视为在规定浓度范围内的重叠的多组空气传播物质(有时称为“挥发物”)。
如下所述，车辆包括化学传感器阵列和光谱仪(有时在本文中称为“摄谱仪(spectrograph)”)。光谱仪产生代表空气中化学物质的光谱。这些光谱响应于挥发性化合物的大气浓度的变化，并用于识别车厢内动态变化的大气中的挥发物。因为人们对不同气味的反应不同，所以气味分类考虑了车辆乘员的偏好。气味分类和缓解系统使用机器学习算法(例如神经网络、分类树等)基于车辆乘员的偏好将挥发物分类为令人愉快的、中性的或令人反感的。当气味令人反感时，气味分类和缓解系统控制加热、通风和空调系统(HVAC)和其他车辆系统以试图改善气味。例如，系统可以控制风道门、鼓风机、喷射器、冷却器、加热器、过滤器或车窗。在一些实例中，因为挥发物随时间发生化学变化或者因为乘员对挥发物的敏感性可能随时间而改变，所以系统在其缓解策略中相比于其它挥发物优先考虑一些挥发物。
图1示出了根据本公开的教导操作的车辆100。车辆100可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他移动工具类型的车辆。车辆100包括与移动性相关的部件，例如具有发动机、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等的动力传动系统。车辆100可以是非自主的、半自主的(例如，一些常规动力功能由车辆100控制)或自主的(例如，动力功能由车辆100控制而没有直接的驾驶员输入)。在所示的示例中，车辆100包括车载通信模块(OBCM)102、车身控制模块(BCM)104、信息娱乐主机单元(IHU)106、车厢进气口108、化学传感器阵列110、光谱仪112、HVAC系统114和HVAC控制器116。HVAC控制器116和HVAC系统114的组合有时被称为“环境控制系统”。
车载通信模块102与其他车辆、环境服务器和/或移动设备(例如，电话、手表、平板电脑等)通信以接收关于乘员偏好和/或影响车辆100的车厢中的挥发物的环境因素的通信。例如，当来自其他车辆和/或环境服务器的信息指示存在一种挥发物时，车辆100(例如，经由HVAC控制器116)可能不打开车窗或者通风口以减轻车厢内的挥发物。车载通信模块102包括有线或无线网络接口，以实现与外部网络的通信。车载通信模块102还包括用于控制有线或无线网络接口的硬件(例如，处理器、内存、存储器、天线等)和软件。在所示示例中，车载通信模块102包括用于基于标准的网络(例如，全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址(CDMA)、WiMAX(IEEE 802.16m)；近场通信(NFC)；局域无线网络(包括IEEE 802.11 a/b/g/n/ac或其他)、专用短程通信(DSRC)、以及无线千兆(IEEE 802.11ad)等)的一个或多个通信控制器。在一些示例中，车载通信模块102包括有线或无线接口(例如，辅助端口、通用串行总线(USB)端口、蓝牙无线节点等)以与移动设备通信地连接(例如，智能手机、智能手表、平板电脑等)。在这样的示例中，车辆100可以经由连接的移动设备与外部网络通信。外部网络可以是公共网络，例如因特网；私人网络，如内联网；或者它们的组合，并且可以利用现在可用或以后开发的各种网络协议，包括但不限于基于TCP/IP的网络协议。
车身控制模块104控制车辆100的各种子系统。例如，车身控制模块104可以控制电动车窗、电动锁、防盗系统和/或电动后视镜等。车身控制模块104包括电路或通信地连接到电路以，例如驱动继电器(以例如控制雨刷液等)、驱动有刷直流(DC)马达(以例如控制电动座椅、电动锁、电动车窗、雨刷等)、驱动步进电机和/或驱动LED等。
信息娱乐主机单元106提供界面以通知乘员关于在车厢中检测到的挥发物并且帮助车辆的乘员表达他们对检测到的挥发物的反应。信息娱乐主机单元106包括数字和/或模拟接口(例如，输入设备和输出设备)以接收来自用户的输入和显示信息。输入设备可以包括例如控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字摄像机、触摸屏、音频输入设备(例如，车厢麦克风)、按钮或触摸板。输出设备可以包括仪表组输出(例如，拨号盘、照明设备)、致动器、抬头显示器、中央控制台显示器(例如，液晶显示器(“LCD”)、有机发光二极管(“OLED”)显示器、平板显示器、固态显示器等)和/或扬声器。在所示的示例中，信息娱乐主机单元106包括用于信息娱乐系统(例如和的MyFord的的等)的硬件(例如，处理器或控制器、内存、存储器等)和软件(例如，操作系统等)。另外，信息娱乐主机单元106在例如中控台显示器上显示信息娱乐系统。
车厢进气口108包括将车厢内的空气样本提供给化学传感器阵列110和光谱仪112的泵。在一些示例中，车厢进气口108位于仪表板后面，其中通风口接近信息娱乐主机单元106或与信息娱乐主机单元106集成。
化学传感器阵列110是一组基于输入空气的特性产生一组值的多样化传感器组。化学传感器阵列110中的每个传感器检测进气中的单一化合物。在一些示例中，化学传感器是耐化学性的膜(有时称为“聚合物薄膜化学传感器”)，该耐化学性的膜具有在暴露于存在于进气中的分析物蒸气(例如，醇、酯、烷烃和芳烃等等)时改变其导电性的功能表面。例如，一个化学传感器可以与丁酸戊酯反应，另一个化学传感器可以与辛烯醇反应。
光谱仪112基于进气中存在的挥发物的化学组成产生光谱。光谱仪112是可调谐的(例如，可以通过控制信号调谐光谱仪以提供更高的灵敏度或选择性)，以基于输入空气的特性产生时间序列的光谱。通过缩小待检测和分类的化学物质的范围，调谐提供了更高的灵敏度或选择性。由光谱仪112产生的光谱提供了挥发物组分的存在和浓度，挥发物组分的存在和浓度不限于特定的一组值。
HVAC系统114包括控制在车辆的车厢中循环的空气的温度、质量和路线的加热器、鼓风机、风道门、通风口、喷射器、冷却器和过滤器。加热器和冷却器将空气温度保持在由HVAC控制器116确定的设定点。鼓风机控制空气从通风口排出的强度。风道门控制空气到不同通风口和不同过滤器的路线。
HVAC控制器116根据其设置控制HVAC系统114的部件。可以经由信息娱乐主机单元106和/或通信地连接到车载通信模块102的移动设备从乘员接收这些设置。另外，HVAC控制器116可以不时地指示车身控制模块104打开、部分打开、关闭或部分关闭车辆的一个或多个车窗。在所示的示例中，HVAC控制器116包括气味分析器118。如以下结合图2所公开的那样，气味分析器118(a)检测挥发物、(b)基于乘员偏好和/或反馈来学习乘员如何识别和感知挥发物，以及(c)控制HVAC系统114和/或车窗以减轻被认为时令人反感的挥发物。在一些示例中，气味分析器118通过信息娱乐主机单元106来表达气味信息。
图2是图1的气味分析器118的框图。在所示的示例中，气味分析器118包括假设发生器202、调谐器204和推荐器206。假设发生器202接收来自光谱仪112的光谱，光谱包括表示车厢空气208的气流中化学物质的存在和浓度的数据。假设发生器202基于光谱产生数据值集的时间序列。然后，假设发生器202基于先前的假设、最新的数据值集的时间序列、来自化学传感器阵列110的信息、用户偏好(例如，来自车辆100和/或信息娱乐主机单元106中的移动设备210)、来自环境服务器212的环境日期(例如，天气、基于地理的气味等)、来自其他车辆的气味信息和/或输入空气的热力学状态等来创建n个最佳气味列表(挥发组)。
调谐器204产生用于光谱仪112的控制信号，以对与进气中的挥发物相关的潜在化学物质提供更高的灵敏度或选择性。控制信号基于由化学传感器阵列110识别的化学物质和由假设发生器202产生的n个最佳气味列表。控制信号可以例如调整分辨率偏移值以调整进气中可能存在的化学物质的强度和分辨率。
推荐器206接收由假设发生器202生成的n个最佳气味列表。推荐器206将n个最佳气味列表内的每个气味与唯一标识符相关联。在一些示例中，推荐器206还通过询问气味数据库(例如，经由车载通信模块102)将气味与自然语言标识符(例如，“发霉”、“菠萝”、“玫瑰”等)相关联。在一些示例中，自然语言标识符经由信息娱乐主机单元106传达给乘员。另外，在一些示例中，推荐器请求来自乘员(例如，经由信息娱乐主机单元106和/或乘员的移动设备210等)有关该气味是令人愉快的、中性的还是令人反感的和/或给予气味评级(例如从0到10等)的反馈。推荐器206将气味分类为令人愉快的、中性的或令人反感的。分类基于使用构成气味的化学物质和乘员的反馈的机器学习(例如，中性网络、老虎机等)。以这种方式，推荐器206试图对气味分析器118之前未分析过的气味进行分类。
基于分类和车辆100的乘员的偏好，推荐器206指示HVAC系统114的部件起作用以减轻气味。例如，推荐器206可以指示风道门使空气通过不同的过滤器或指示车身控制模块104打开其中一个车窗。在一些示例中，推荐器206(a)调节鼓风机的设置、(b)调节温度、(c)打开一个或多个车窗、(d)将香料喷射到车辆100的车厢中、(e)调节空气被吹过的通风口和/或(e)改变空气通过的过滤器等。建议的操作对环境和/或天气因素敏感。例如，如果令人反感的气味源自车辆100外部或者如果天气不好(例如，下雨、下雪、寒冷等)，则推荐器206可以排除导致外部空气进入车厢的缓解策略。
图3是图1的车辆100的电子部件300的框图。在所示的示例中，电子部件300包括车载通信模块102、车身控制模块104、信息娱乐主机单元106、车厢进气口108、化学传感器阵列110、光谱仪112、HVAC系统114、HVAC控制器116和车辆数据总线302。
在所示示例中，HVAC控制器116包括处理器或控制器(CPU)304和存储器306。在所示示例中，HVAC控制器116被构造成包括气味分析器118。处理器或控制器304可以是任何合适的处理设备或一组处理设备，例如但不限于：微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGAs)和/或一个或多个专用集成电路(ASICs)。存储器306可以是易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)，随机存取存储器可以包括非易失性RAM、磁RAM、铁电RAM和任何其他合适的形式)；非易失性存储器(例如，磁盘存储器、闪速(FLASH)存储器、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、非易失性固态存储器等)、不可改变的存储器(例如，可擦可编程只读存储器(EPROM))、只读存储器和/或高容量存储设备(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器306包括多种存储器，尤其是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器306是计算机可读介质，存储器306上可以嵌入一组或多组指令，例如用于操作本公开的方法的软件。指令可以体现如本文所述的一个或多个方法或逻辑。在特定实施例中，指令可在指令的执行期间完全或至少部分地驻留在存储器306、计算机可读介质和/或处理器304中的任何一个或多个内。
术语“非暂时性计算机可读介质”和“有形计算机可读介质”应该被理解为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质，诸如集中式或分布式数据库和/或相关联的高速缓存和服务器。术语“非暂时性计算机可读介质”和“有形计算机可读介质”还包括能够存储、编码或携带一组指令以供处理器执行或使系统执行本文公开的一种或多种方法或操作的任何有形介质。如本文所使用的，术语“有形计算机可读介质”明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并且排除传播信号。
车辆数据总线302通信地连接车载通信模块102、车身控制模块104、信息娱乐主机单元106和HVAC控制器116。在一些示例中，车辆数据总线302包括一个或多个数据总线。车辆数据总线302可以根据国际标准组织(ISO)11898-1定义的控制器局域网(CAN)总线协议、媒体导向系统传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO 11898-7)和/或K线总线协议(ISO 9141和ISO 14230-1)和/或Ethernet TM总线协议IEEE 802.3(2002年起)等来实现。
图4是在图1的车辆100的车厢中对令人反感的挥发物(有时称为“气味”)进行分类和改善的方法的流程图，该方法可以通过图3的电子部件300实现。首先，在框402处，化学传感器阵列110对进气中的挥发物中的化学物质起反应。在框404处，气味分析器118确定光谱仪112的控制信号。在框406处，光谱仪112测量进气中挥发物中的化学物质。在框408处，气味分析器基于先前的假设、由光谱仪112产生的光谱、环境数据和/或乘员的偏好等，生成进气中气味假设的n个最佳列表。在框410处，气味分析器118基于利用使用构成气味的化学物质和乘员的反馈的机器学习(例如，中性网络、老虎机等)生成的模型来对气味分类。
在框412处，气味分析器118确定气味是否令人反感。当气味令人反感时，该方法继续到框414。否则，当气味不令人反感时，该方法返回到框402。在框414，气味分析器118基于用户偏好选择缓解策略。在框416处，气味分析器基于所选择的缓解策略将设置应用于HVAC系统114。在框418处，气味分析器118等待阈值时间段(例如，10秒、20秒、30秒等)以允许缓解策略开始影响车辆100的车厢的空气中的挥发物。
图4的流程图表示存储在存储器(例如图3的存储器306)中的机器可读指令，机器可读指令包括一个或多个程序，当由处理器(例如图3的处理器304)执行该一个或多个程序时，使得车辆100实现图1和2的示例性气味分析器118。此外，尽管参考图4所示的流程图描述了示例程序，可以替代地使用实现示例性气味分析器118的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序和/或可以改变、消除或组合所描述的一些框。
在本申请中，反义连接词的使用旨在包括连接词。使用定冠词或不定冠词并不是为了表示基数。特别地，对“该(the)”对象或“一个(a)”和“一个(an)”对象的引用也旨在表示可能的多个这样的对象之一。此外，连接“或”可用于表达同时存在的特征而不是相互排斥的替代方案。换句话说，连词“或”应理解为包括“和/或”。如这里所使用的，术语“模块”和“单元”是指具有通常与传感器结合提供通信、控制和/或监视能力的电路的硬件。“模块”和“单元”还可以包括在电路上执行的固件。术语“包括(includes,including和include)”是包含性的，并且分别具有与“包含(comprises,comprising和comprise)”相同的范围。
上述实施例，特别是任何“优选的”实施例，是实现的可能示例，并且仅仅是为了清楚地理解本发明的原理而提出的。可以对上述实施例进行许多变化和修改而基本上不脱离这里描述的技术的精神和原理。所有修改旨在包括在本公开的范围内并受所附权利要求的保护。

Claims (15)

1.一种车辆，包括：
化学传感器阵列；
光谱仪；和
环境控制系统，
所述环境控制系统被用来利用所述光谱仪生成车厢内空气中挥发物化学成分的光谱；
所述环境控制系统被用来根据所述光谱、来自所述化学传感器阵列的测量值和乘员偏好对所述挥发物进行分类；和
当所述挥发物指示令人反感的气味时，所述环境控制系统采用缓解策略来影响所述车厢内所述空气的成分。
2.根据权利要求1所述的车辆，包括使所述空气通过所述化学传感器阵列和所述光谱仪的车厢进气口。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述环境控制系统将所述挥发物识别为指示气味并将所述自然语言标识符与所述气味相关联。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中所述环境控制系统将所述自然语言标识符提供给所述车辆的乘员。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述环境控制系统用于从乘员的移动设备检索偏好。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述环境控制系统在检测到一组新的挥发物时，查询所述车辆的乘员关于他们享受与该组挥发物相关联的气味的情况。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述缓解策略包括打开车窗、改变所述空气的温度、切换所述空气的来源、将香料喷射到所述空气中以及使所述空气通过过滤器中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的车辆，其中所述环境控制系统基于与所述挥发物相关的气味的假设和来自所述化学传感器阵列的所述测量值来产生控制信号。
9.一种方法，包括：
利用安装在车辆中的化学传感器阵列测量车厢内空气的特性；
利用安装在车辆中的光谱仪产生光谱，所述光谱识别所述空气中挥发物的化学成分；
根据所述光谱、来自所述化学传感器阵列的测量值和乘员偏好对所述挥发物进行分类；和
当所述挥发物被分类为指示令人反感的气味时，将缓解策略应用于车辆的环境控制系统以影响所述车厢内所述空气的成分。
10.根据权利要求9所述的方法，包括：
将所述挥发物识别为指示气味并将自然语言标识符与所述气味相关联；和
其中，对所述挥发物进行分类包括基于从乘员的移动设备检索的所述车辆的所述乘员的偏好将挥发物分类为包括令人愉快的、中性的或令人反感的类别之一。
11.根据权利要求10所述的方法，包括向所述车辆的所述乘员提供所述自然语言标识符。
12.根据权利要求9所述的方法，包括从乘员的移动设备检索偏好。
13.根据权利要求9所述的方法，包括在检测到一组新的挥发物时，查询所述车辆的乘员关于他们享受与该组挥发物相关联的气味的情况。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述缓解策略包括打开车窗、改变所述空气的温度、切换所述空气的来源、将香料喷射到所述空气中以及使所述空气通过过滤器中的至少一个。
15.根据权利要求9所述的方法，包括基于与所述挥发物相关的气味的假设和来自所述化学传感器阵列的所述测量值产生控制信号以改变所述光谱仪的操作。
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