CN111625776B - 一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法 - Google Patents

一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，该方法包括建立ASHARE七点标尺主观评价体系，基于所述ASHARE七点标尺主观评价体系，获取人体各部位舒适性的评价指数；基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型；根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分、百分制得分；基于所述平均评价得分、所述百分制得分，获得人体热舒适性评价结果。

Description

一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法
技术领域
本发明涉及热舒适性测试技术领域，尤其涉及一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法。
背景技术
汽车空调系统作为影响汽车舒适性的主要总成之一，为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制功能。通过对人体热舒适性研究可帮助研究人员确定汽车空调系统的性能，而热舒适性研究最早兴起于建筑环境领域，是建筑科学领域研究最早的课题之一。
目前国际上关于汽车空调热舒适性的评价都是基于丹麦学者Fanger教授提出的PMV-PPD热舒适客观评价方法。其研究成果已经被引进国际标准ISO7730而被广泛使用，他提出的人体热舒适方程和PMV-PPD评价指标一直是国际上人体热舒适研究的理论基础。然而这种方法却具有不少弊端，首先“PMV-PPD”方法是对热环境的一种整体评价方法，对汽车乘坐空间非均匀热环境内乘员局部热舒适问题并不适用；其次“PMV-PPD”是一种稳态热舒适评价方法，对车内瞬态环境下乘员热舒适性评价也不适用，因此通过现有技术所获得的热舒适性评价结果并不能真实的反应人体所感知到的热舒适性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，该方法包括：
建立ASHARE七点标尺主观评价体系，基于所述ASHARE七点标尺主观评价体系，获取人体各部位舒适性的评价指数；
基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型；
根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分、百分制得分；
基于所述平均评价得分、所述百分制得分，获得人体热舒适性评价结果。
优选的，所述ASHARE七点标尺主观评价体系包括热、暖、微暖、中性、微凉、凉、冷七个评价等级，每个评价等级均设置对应的评价指数。
优选的，获取人体各部位舒适性的评价指数，包括：
在不同温度下，对人体的头部、躯干、上肢、下肢四部分进行评价，获得头部、躯干、上肢、下肢四部分的舒适性评价结果以及相应的评价指数。
优选的，基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型，包括：
建立关于所述评价指数以及环境温度的坐标轴；
根据所述评价指数以及所述环境温度，在所述坐标轴上建立散点图，所述散点图包括头部、躯干、上肢、下肢四部分的散点图，根据头部、躯干、上肢、下肢四部分的散点图建立如下线性回归方程：
Y＝a+bX+ε
其中，a、b为回归函数，ε为误差。
优选的，计算关于头部的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于头部的线性回归模型；
计算关于躯干的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于躯干的线性回归模型；
计算关于上肢的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于上肢的线性回归模型；
计算关于下肢的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于下肢的线性回归模型。
优选的，根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分，包括：
设置环境温度测试区间，将区间温度代入关于头部的线性回归模型中，获得不同温度下头部的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为头部的平均评价得分；
将区间温度代入关于躯干的线性回归模型中，获得不同温度下躯干的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为躯干的平均评价得分；
将区间温度代入关于上肢的线性回归模型中，获得不同温度下上肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为上肢的平均评价得分；
将区间温度代入关于下肢的线性回归模型中，获得不同温度下下肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为下肢的平均评价得分。
优选的，通过下式计算人体各个部位的百分制得分：
Figure BDA0002515491450000031
其中，NA为人体各部位的平均评价得分，Ns为人体各部分的百分制得分。
优选的，根据人体各部分的百分制得分，计算人体舒适度得分，得分越高，汽车空调系统的人体热舒适性越好。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，通过所建立的线性回归模型以及所建立的ASHARE七点标尺主观评价体系，能消除主观评价数据中的离散性，也有效地避免了由于人体个体差异所产生的误差，从而获得更加精确、直观的人体热舒适性评价结果，通过人体热舒适性评价结果可以更加直观的衡量汽车空调的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法的流程图；
图2为本发明提供的头部温度与头部评价指数的拟合曲线示意图；
图3为本发明提供的上肢温度与上肢评价指数的拟合曲线示意图；
图4为本发明提供的躯干温度与躯干评价指数的拟合曲线示意图；
图5为本发明提供的下肢温度与下肢评价指数的拟合曲线示意图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，该方法包括下列步骤：
步骤S1、建立ASHARE七点标尺主观评价体系，基于所述ASHARE七点标尺主观评价体系，获取人体各部位舒适性的评价指数；
所述ASHARE七点标尺主观评价体系包括热、暖、微暖、中性、微凉、凉、冷七个评价等级，每个评价等级均设置对应的评价指数，具体如下表1
表1
Figure BDA0002515491450000051
在一个实施例中，将统计时间设置为15min，将车型选择5座轿车，将温度测量位置选取为驾驶员区域，根据评价人员服装热阻查可知，对应的人体舒适温度范围为25～28℃，选择所有测温点达到中间值26.5℃作为评价的结点，选取驾驶人的头部、躯干、上肢、下肢作为舒适性评价感知对象，统计15min内的环境温度波动情况，以及每分钟内驾驶人的头部、躯干、上肢、下肢舒适性的评价指数，具体如表2
表2
Figure BDA0002515491450000052
Figure BDA0002515491450000061
步骤S2、基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型，以建立头部的线性回归模型为例进行说明，还包括以下步骤：
首先根据头部评价指数以及环境温度，建立环境温度关于评价指数的坐标轴，并在所述坐标轴上建立关于相应的散点图；
同时建立如下线性回归方程：
Figure BDA0002515491450000062
其中，a、b为回归函数，ε为回归值与测量值之间的误差，X为环境温度，Y为评价指数。回归函数a、b采用最小二乘法获得。
σ2用于判断回归方程的拟合程度，σ2越接近1说明自变量与因变量间的线性关系越强，而越小则说它们之间的独立性越强，σ2采用下式进行计算：
Figure BDA0002515491450000063
最终可获得头部的线性回归模型为Y＝0.2927X-6.33，并获得如图2所示的拟合曲线。
同理，最终可获得上肢的线性回归模型Y＝0.2528X-5.3554，并获得如图3所示的拟合曲线；
获得躯干的线性回归模型Y＝0.2901X-7.3593，并获得如图4所示的拟合曲线；
获得下肢的线性回归模型Y＝0.436X-11.723，并获得如图5所示的拟合曲线。
步骤S3、根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分、百分制得分；
设置环境温度测试区间，将区间温度代入关于头部的线性回归模型中，获得不同温度下头部的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为头部的平均评价得分；
将区间温度代入关于躯干的线性回归模型中，获得不同温度下躯干的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为躯干的平均评价得分；
将区间温度代入关于上肢的线性回归模型中，获得不同温度下上肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为上肢的平均评价得分；
将区间温度代入关于下肢的线性回归模型中，获得不同温度下下肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为下肢的平均评价得分。
而通过下式计算人体各个部位的百分制得分：
Figure BDA0002515491450000071
其中，NA为人体各部位的平均评价得分，Ns为人体各部分的百分制得分。
步骤S4、基于所述平均评价得分、所述百分制得分，获得人体热舒适性评价结果，其评价结果的计算方式为：
Figure BDA0002515491450000072
其中，Nsi为驾驶人的头部、躯干、上肢、下肢的百分制得分Ns的总和。
其最终的评价结果情况如表3所示:
表3
Figure BDA0002515491450000081
综合得分越高，则说明汽车空调系统的人体热舒适性越好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，该方法包括：
建立ASHARE七点标尺主观评价体系，基于所述ASHARE七点标尺主观评价体系，获取人体各部位舒适性的评价指数；
基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型；
根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分、百分制得分；
基于所述平均评价得分、所述百分制得分，获得人体热舒适性评价结果；
根据人体各部位的所述线性回归模型，计算人体各部位的平均评价得分，包括：
设置环境温度测试区间，将区间温度代入关于头部的线性回归模型中，获得不同温度下头部的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为头部的平均评价得分；
将区间温度代入关于躯干的线性回归模型中，获得不同温度下躯干的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为躯干的平均评价得分；
将区间温度代入关于上肢的线性回归模型中，获得不同温度下上肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为上肢的平均评价得分；
将区间温度代入关于下肢的线性回归模型中，获得不同温度下下肢的舒适性评价得分，并计算平均值，所获得的平均值即为下肢的平均评价得分；
通过下式计算人体各个部位的百分制得分：
Figure FDA0004205479310000011
其中，NA为人体各部位的平均评价得分，Ns为人体各部分的百分制得分。
2.根据权利要求1所述的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，所述ASHARE七点标尺主观评价体系包括热、暖、微暖、中性、微凉、凉、冷七个评价等级，每个评价等级均设置对应的评价指数。
3.根据权利要求2所述的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，获取人体各部位舒适性的评价指数，包括：
在不同温度下，对人体的头部、躯干、上肢、下肢四部分进行评价，获得头部、躯干、上肢、下肢四部分的舒适性评价结果以及相应的评价指数。
4.根据权利要求2所述的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，基于所述评价指数以及环境温度，建立人体各部位的线性回归模型，包括：
建立关于所述评价指数以及环境温度的坐标轴；
根据所述评价指数以及所述环境温度，在所述坐标轴上建立散点图，所述散点图包括头部、躯干、上肢、下肢四部分的散点图，根据头部、躯干、上肢、下肢四部分的散点图建立如下线性回归方程：
Y＝a+bX+ε
其中，a、b为回归函数，ε为误差。
5.根据权利要求4所述的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，计算关于头部的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于头部的线性回归模型；
计算关于躯干的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于躯干的线性回归模型；
计算关于上肢的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于上肢的线性回归模型；
计算关于下肢的线性回归方程中a、b、ε的值，获得关于下肢的线性回归模型。
6.根据权利要求1所述的一种基于汽车空调系统的人体热舒适性评价方法，其特征在于，根据人体各部分的百分制得分，计算人体舒适度得分，得分越高，汽车空调系统的人体热舒适性越好。
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