CN112848841A - 车辆小气候系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆小气候系统包括被构造成被布置在向乘员提供大气候环境的内部空间内的小气候装置。所述小气候装置被构造成向乘员提供小气候环境。所述小气候装置被构造成接近乘员的与暴露于大气候环境的其它乘员区域相比具有提高了的热感觉响应的区域。控制器与所述小气候装置通信。所述控制器被构造成确定乘员个人舒适度并且响应于所述乘员个人舒适度自动地指令所述小气候装置，以获得所需的乘员个人舒适度。

Description

车辆小气候系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请No.62/073,589的优先权，该美国临时申请于2014年10月31日提交并且被通过引用并入本文中。
技术领域
本公开内容涉及例如汽车内的车辆内部环境的温度控制。更具体地，本公开内容涉及一种车辆小气候系统以及一种用于控制该车辆小气候系统以提高乘员的个人舒适度的方法。
背景技术
采暖、通风和空调(HVAC)系统广泛地用在汽车工业中以控制车辆内的温度，从而提高乘员舒适度。越来越多地，车辆已经结合有附加的辅助热调节装置，例如加热和冷却的座椅和加热的方向盘。这些辅助热调节装置旨在进一步提高乘员舒适度。
尚未对HVAC系统和辅助热调节装置的操作进行协调。通常基于来自乘员的输入独立地控制车辆内的每个装置，例如通过驱动开关和标度盘来进行。此外，并不存在解决本文中被称为“乘员个人舒适度”的热舒适度的个人认知问题的热调节系统，该个人认知在不同乘员之间显著不同。此外，即使乘员停止调节输入，由于该乘员认为最终已经实现了热舒适度，因此，改变车辆上的热负荷会扰乱乘员热舒适度，从而需要来自该乘员的更多输入。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种车辆小气候系统包括小气候装置，该小气候装置被构造成被布置在向乘员提供大气候环境的内部空间内。该小气候装置被构造成向乘员提供小气候环境。该小气候装置被构造成接近乘员的与暴露于大气候环境的其它乘员区域相比具有提高了的热感觉响应的区域。控制器与小气候装置通信。控制器被构造成确定乘员个人舒适度并且响应于乘员个人舒适度自动地指令该小气候装置，以获得所需的乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，HVAC热调节系统被构造成提供大气候环境。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，车辆小气候系统具有内燃机、电动机系统和燃料电池中的至少一个。HVAC热调节系统由内燃机、电机系统和燃料电池中的该至少一个驱动。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，存在具有多个小气候装置的辅助热调节系统。这多个小气候装置由方向盘、座椅、门板、扶手、车窗除雾器、前围板和顶板中的至少一个提供。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员的该区域包括手部、脚部、颈部、面部、腿部、臂部、头部和躯干中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括具有乘员特征的内存，从而提供了对应于该乘员的用户配置文件。该控制器被构造成使用该用户配置文件来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员特征包括性别、身高、体重和乘员提供的舒适度数据中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，内存包括具有小气候配置文件的至少一个查找表，该控制器被构造成基于至少一个用户输入来修改小气候配置文件。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员舒适度传感器与控制器通信。乘员舒适度传感器被构造成检测乘员特征。控制器被构造成使用检测到的乘员特征来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员特征包括乘员体核温度、乘员皮肤温度、乘员皮肤含水量、大气候湿度和大气候温度中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成响应于用户配置文件以及与用户配置文件相关联的小气候配置文件调节发给小气候装置的指令。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成评估位于内部空间的外部的车辆外部环境、评估大气候环境以及评估小气候环境以确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成响应于用户配置文件和小气候配置文件来指令大气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，车辆外部环境对应于包括车辆位置、时间和天气状况中的至少一个的外部参数。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于困倦参数来检测乘员困倦度的困倦模块。响应于困倦参数来指令小气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于太阳负荷参数来检测车辆上的太阳负荷的太阳负荷模块。响应于太阳负荷参数来指令小气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于表面温度灵敏度参数来检测乘员表面温度灵敏度的表面温度灵敏度模块。响应于表面温度灵敏度参数来指令该小气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于婴儿座椅参数来检测乘员婴儿座椅的婴儿座椅模块，响应于婴儿座椅参数来指令小气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于远程开启输入参数来检测远程开启输入的远程开启模块。响应于远程开启输入参数来指令小气候装置。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括被构造成基于气候调节转变参数来检测所需的气候调节转变的气候调节转变模块。响应于气候调节转变参数来指令小气候装置。
在另一示例性实施例中，一种车辆小气候系统包括被构造成被布置在向乘员提供大气候环境的内部空间内的小气候装置。小气候装置被构造成向乘员提供小气候环境。控制器与小气候装置通信。控制器被构造成确定太阳负荷和乘员个人舒适度。控制器被构造成响应于太阳负荷和乘员个人舒适度自动地指令小气候装置，以获得所需的乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，HVAC热调节系统被构造成提供大气候环境。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，存在具有多个小气候装置的辅助热调节系统。这多个小气候装置由方向盘、座椅、门板、扶手、车窗除雾器、前围板和顶板中的至少一个提供。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括具有乘员特征的内存，这些乘员特征提供了对应于该乘员的用户配置文件。控制器被构造成使用用户配置文件来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，这些乘员特征包括性别、身高、体重和乘员提供的舒适度数据中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，内存包括具有小气候配置文件的至少一个查找表，控制器被构造成基于至少一个用户输入来修改小气候配置文件。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员舒适度传感器与控制器通信。乘员舒适度传感器被构造成检测乘员特征。控制器被构造成使用检测到的乘员特征来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员特征包括乘员体核温度、乘员皮肤温度、乘员皮肤含水量、大气候湿度和大气候温度中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成响应于用户配置文件以及与用户配置文件相关联的小气候配置文件来调节发给小气候装置的指令。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成评估位于内部空间的外部的车辆外部环境、评估大气候环境以及评估小气候环境以确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，车辆外部环境对应于包括车辆位置、时间和天气状况中的至少一个的外部参数。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成基于车辆位置、车辆行进方向、检测到的光强和太阳位置中的至少一个来确定太阳负荷。
在另一示例性实施例中，一种车辆小气候系统包括小气候装置，该小气候装置被构造成被布置在向乘员提供大气候环境的内部空间内。小气候装置被构造成向乘员提供小气候环境。控制器与小气候装置通信。控制器被构造成基于气候调节转变参数来检测所需的气候调节转变以及确定乘员个人舒适度。响应于气候调节转变参数和乘员个人舒适度来指令小气候装置以实现所需的乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，气候调节转变包括加热模式、冷却模式和中性模式。加热模式对应于乘员需要更多热量的状况。冷却模式对应于乘员需要更多冷却的另一状况。中性模式对应于当前热环境对于乘员而言是舒适的再一状况。控制器被构造成在中性模式中自动地指令小气候装置和大气候装置中的至少一个，以获得所需的乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，HVAC热调节系统被构造成提供大气候环境。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，辅助热调节系统具有多个小气候装置。这多个小气候装置由方向盘、座椅、门板、扶手、车窗除雾器、前围板和顶板中的至少一个提供。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器包括具有乘员特征的内存，这些乘员特征提供了对应于该乘员的用户配置文件。控制器被构造成使用用户配置文件来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员特征包括性别、身高、体重和乘员提供的舒适度数据中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，内存包括具有小气候配置文件的至少一个查找表。控制器被构造成基于至少一个用户输入来修改小气候配置文件。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员舒适度传感器与控制器通信。乘员舒适度传感器被构造成检测乘员特征。控制器被构造成使用检测到的乘员特征来确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，乘员特征包括乘员体核温度、乘员皮肤温度、乘员皮肤含水量、大气候湿度和大气候温度中的至少一个。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，控制器被构造成评估位于内部空间的外部的车辆外部环境、评估大气候环境以及评估小气候环境以确定乘员个人舒适度。
在上述内容中的任一个的另一实施例中，车辆外部环境对应于包括车辆位置、时间和天气状况中的至少一个的外部参数。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，可进一步理解本公开内容，其中：
图1是具有小气候系统的车辆的示意图。
图2是小气候系统的控制器及向用于图1的车辆的控制器提供的示例性输入的示意图。
图3是与用于图1的车辆的大气候装置和小气候装置通信的控制器的示意图。
图4是描绘了由控制器执行的小气候系统控制方法的示例性流程图。
图5是控制器和示例性车辆气候控制模块的示意图。
图6是车辆的热能环境的示意图。
图7是描绘了用于图6的热能环境的多种加热和/或冷却装置所用的热能输入的图表。
前述段落、权利要求书或以下描述和附图的包括它们的多个方面或相应的单独特征中的任一个的诸多实施例、示例和替代方案可被单独或以任何组合的方式获取。结合一个实施例描述的特征适用于所有的实施例，除非这些特征是不相容的。
具体实施方式
车辆10(例如汽车)在图1中示意性地示出。车辆10包括用于一个或多个乘员16的车厢或内部空间12，该车厢或内部空间12提供了一种乘员在其中体验热舒适度的车辆内部环境。车辆10被布置在车辆外部环境14中，该车辆外部环境14也会影响内部空间12的热舒适度，从而在车辆的内部空间中引入热能失衡。
每个乘员通常都具有唯一的乘员个人舒适度。也就是说，特定乘员以不同于另一乘员的方式发觉热能水平。因此，车辆内完全相同的热环境可被一个乘员感知到是舒适的，但被另一乘员感知到是不舒适的。为此，本公开涉及一种通过控制和协调大气候装置(例如，中央HVAC系统)和小气候装置(例如，气候控制座椅(例如，美国专利No.5,524,439和No.6,857,697)、头枕/颈部调节器(例如，美国临时申请No.62/039,125)、气候控制顶棚(例如，美国临时申请No.61/900334)、方向盘(例如，美国专利No.6,727,467和美国公开文献No.2014/0090513)、加热换档装置(例如，美国公开文献No.2013/0061603等)向人类热量管理提供一种集成方法，以实现个性化的小气候系统。该小气候系统以更自动化的方式利用较少的来自乘员的输入或不利用该输入提供所需的乘员个人舒适度。应该明白的是，小气候装置可单独地(即不带有大气候装置)提供大气候及该大气候内的个性化的小气候。所引用的专利、公开文献和申请被通过引用全部并入本文中。
在一个示例中，车辆10包括与控制器22通信的HVAC热调节系统18和辅助热调节系统20(具有小气候装置)。多种输入24可与控制器22通信以影响和控制HVAC热调节系统18和/或辅助热调节系统20的操作。
在一个示例性小气候系统中，控制器22经由例如来自图2中所示的车辆外部环境26的小气候系统内的传感器和/或装置接收多种输入。车辆外部环境26可包括多种参数，这些参数例如为车辆位置、车辆方向和海拔高度、时间和日期以及与天气相关的参数(车辆上的室外温度、室外湿度以及太阳负荷)。
大气候环境28也将参数传送到控制器22。大气候环境参数可包括在一个或多个位置处的内部温度和/或湿度以及当前HVAC系统设置。
小气候环境30将参数传送到控制器22。小气候环境参数可包括在一个或多个小气候装置处的温度和/或湿度、辅助空调系统设置以及乘员舒适度反馈。当乘员例如通过改变开关的位置来提供输入以控制小气候装置中的一个时，可提供乘员舒适度反馈。
向控制器22提供乘员信息32，用于使多个乘员之间的温度感受差异用户化并且对其进行说明。例如，已证明的是，通常来说，女性和男性对于冷热的反应不同，女性对冷的反应更为激烈且更为迅速而男性对热的反应更为迅速。此外，乘员信息32可提供用于确定热质量、热容和内部能量生产率的信息。乘员信息32包括诸如性别、身高、体重和其它乘员提供的数据等信息以提供用户配置文件。然后，例如，可在收集任何数据之前，在客户购车过程期间定义初始默认数据集或小气候配置文件。然后基于默认的小气候配置文件，系统能够开始直观地收集数据并且然后基于随时间由用户输入的实际输入以及用户的使用来调节个人的需要/需求的过程。该初始小气候配置文件可基于任意数量的因素，这些因素包括诸如最初购买位置、驾驶员特征(性别、身高、体重等)之类的定量因素以及诸如对于回答者回答关于他们的热舒适度/应力的常规状态的问题的调查之类的定性因素。该信息可被存储在传送到控制器22的密钥卡或移动装置上。用户配置文件及所获知的小气候配置文件可与乘员一起例如经由车辆数据链、云、无线传输和/或智能手机一起“移动”。
感测到的乘员信息也可例如通过检测乘员温度来提供(例如，参见图3中的传感器79)。这些感测到的乘员个人舒适度输入被提供给控制器22，用于确定所感知的乘员个人舒适度。这些输入可包括一个或多个测量到的生理参数，例如皮肤温度或诸如体中心温度之类的其它体温。
来自车辆外部环境26、大气候环境28、小气候环境30及乘员信息32的多个参数可被存储在内存(例如一个或多个查找表34)中。内存可存储与一个或多个用户配置文件31和小气候配置文件33相关的信息，用于与特定用户相对应的多种使用场景。控制器22可学习由乘员对于小气候系统进行的调节并更新查找表34中的小气候配置文件33，使得可预期乘员个人舒适度并且可自动地调节该小气候系统。查找表值或其它适用方法的插值可被用于确定介于预先存在的设定点之间的设置。
参照图3，一种示例性HVAC热调节系统18与控制器22通信。HVAC热调节系统18包括与连接到发动机42的加热回路流体连通的热交换器36。发动机42可包括内燃机、电动机系统和/或燃料电池。发动机42为HVAC热调节系统18提供热源。蒸发器40被布置在冷却回路中，该冷却回路可包括制冷剂和车辆中常见的常规空调部件。应该明白的是，如果需要，常规HVAC系统可改为由一个或多个电动微型压缩机提供。也可设置一种向HVAC系统提供新风的通风系统38。HVAC热调节系统18通常包括提供多个通风口46的管道44。一个或多个阀门48选择性地控制从HVAC系统到通风口46的气流。这些HVAC系统部件提供大气候环境。
辅助热调节系统20包括多个小气候装置，例如车窗除霜器/除雾器50、顶板52、仪表板54中的一个或多个面板58(其可包括通风口56)、门板60、门扶手62、中心控制台扶手63、具有热元件66的座椅64和具有通风口68的颈部调节装置67和/或方向盘70。这些小气候装置旨在通过靠近乘员提供加热和/或冷却并且由此在周围内部环境内提供更为个性化的小气候环境，来提高乘员舒适度使其超过HVAC系统所能够提供的乘员舒适度。加热和冷却可由例如一个或多个加热元件、风扇、热电装置、热泵和/或微型压缩机来提供。
输入24用于通过控制器22调节大气候环境和小气候环境，以获得所需的乘员个人舒适度。输入24包括传感器信号和表示车辆外部环境26、大气候环境28和小气候环境30的多种参数的其它输入。输入24进一步包括一个或多个开关72、包含乘员信息的密钥卡74、包含乘员信息的移动装置76和/或显示器78。显示器78可直观地显示HVAC热调节系统18和/或辅助热调节系统20的输出或操作模式。例如，显示器74也可经由触摸屏提供一种输出设备。传感器79可提供实时感测到的乘员信息，例如温度、含水量、湿度或其它信息。
通常，车辆小气候系统包括被构造成被布置在车辆的内部空间内的至少一个小气候装置。内部空间12为乘员16提供小气候环境。小气候装置被构造成根据用户配置文件31和小气候配置文件33为乘员16提供小气候环境。在一个示例性操作模式中，小气候装置被构造成接近与暴露于大气候环境的其它乘员区域相比，具有提高了的个人响应的乘员区域。这些乘员区域可包括手部、脚部、颈部、面部、腿部、臂部、头部和躯干中的至少一个。
控制器22与小气候装置通信。控制器被构造成例如基于乘员信息30来确定乘员个人舒适度。控制器22响应于乘员个人舒适度来指令小气候装置提供超过HVAC系统能够提供的乘员舒适度的提高的乘员舒适度，从而对乘员的近身(immediately surrounding)环境进行微调。例如，热能输入可使大气候环境失衡，例如长期强烈地照射到乘员的面部上的太阳光，这会导致乘员的背部出汗。预先考虑到该不受欢迎的状况，控制器22指令座椅冷却，并由此利用热元件66和/或颈部调节装置对乘员的背部、颈部和/或臂部除湿。冷却背部可抑制和/或补救背部区域中的发汗以及这种发汗可导致的相关不适。冷却一个或两个臂可降低皮肤温度并抵消最为暴露的区域上的太阳负荷的影响。以上述方式，辅助热调节系统20可通过抑制和/或补救发汗来维持舒适状态，发汗可能是不适的附加来源。
HVAC系统主要用于改变车厢环境的平衡点，而辅助热舒适度系统20管理乘员对于舒适度的感知。这可以缩小HVAC系统的尺寸，这是因为可通过更为靶向的本地化装置更直接地操纵乘员的热舒适度。此外，可以协调这两个系统的成果以限制对于乘员在操作过程中实施干预以改变控制设置的需要。例如，当进入温度高的轿车时，空气调节几乎总是以全功率开始，一旦达到了理想状态就稳定到较低值。这可以非常容易地进行管理，而无需驾驶员输入。
可使用一种或多种方法来设计该小气候系统及其控制器。例如，可使用“开环”方法，其中在计算平台中实现特定模型，该计算平台可位于或可并不位于该车辆中。然后利用该模型以确定应该如何操纵乘员热舒适度。可以使用来自离线测试和验证的数据来填充该模型，并且然后将基于传感器输入(例如，湿度、外部温度等)形成适当的控制效果。
可使用一种“闭环”方法，其中，一种系统(例如，具有作为安全系统的一部分的红外摄像机以及湿度传感器)确定诸如驾驶员之类的乘员的状况，并基于该信息调节热状况。例如，图像处理技术可确定驾驶员佩戴帽子或者驾驶员由于基于红外(IR)成像的运动而过热。
可以使用一种“学习”方法，其中随时间基于由特定乘员或乘员组作出的选择来修改该闭环或开环方法以调节小气候配置文件33。例如，车辆可在查找表34上记录外部温度、内部温度和湿度，并且记忆由驾驶员在这些状况下选择的热控制设置，这些热控制设置可随后在下一次遇到类似状况时被复制(或内插)。驾驶员使用车辆的时间越长，可获得的信息越多，并且用于小气候系统的小气候配置文件对于该特定个体的“定制化”程度就越高。此外，任一组参数对于给定的一组特定状况的适用性的优良度量可能会是该系统在特定状态中停留的时长，也就是说，无需乘员调节任何热设置。
图4示出了小气候系统的示例性控制方法。在操作中，控制器22包括识别乘员特征的方法80，如在块82处所示，这些成员特征为例如乘员信息32(图2)，以提供用户配置文件31。这包括某种程度的乘员检测和个人识别，其可采用多种车辆系统。例如，许多车辆具有识别驾驶员的“预置”。此外，检测乘员的存在并可添加另一级别信息的体重传感器用于识别乘员。内部视觉系统(例如，作为安全/气囊展开的一部分等)可极大地增强对于特定乘员的识别。蓝牙连接的智能手机也已极大地简化了该任务。也可以使用语音识别或指纹识别。特定装置的存在将提供确定程度较高的驾驶员(并且在某些情况下提供乘客)识别。该信息然后可被用于形成乘员的用户配置文件31及相关的“热配置文件”数据以产生用于实施所公开的热管理方案的小气候配置文件33。该信息然后可被存储在电话或车辆中，从而允许在车辆之间转送该信息。
控制器22然后确定乘员个人舒适度，如在块84处所示。可基于评估车辆外部环境(块86；图2中的26)、评估大气候环境(块88；图2中的28)和/或评估小气候环境(块90；图2中的30)来确定乘员个人舒适度。例如，也可通过使用红外相机(例如，图3中的传感器79)来检测乘员的体温或其它状况，评估乘员个人舒适度输入(块94；图2中的32)。
一旦已经确定了乘员个人舒适度，就根据小气候配置文件33指令小气候装置(如块92处所示)以获得所需的乘员个人舒适度。此外，如块96处所示，也可指令大气候装置以进一步且更为快速地获得所需的乘员个人舒适度。可通过调节小气候配置文件33重新评估乘员个人舒适度，如块98处所示。该反馈可由经由开关或其它输入装置提供附加输入的乘员提供，这表明乘员并不舒适，或通过主动地感测乘员的舒适度来提供。
控制器22学习通常由乘员用于给定的一组状况的设置。当小气候系统根据与其用户配置文件31相关的乘员的小气候配置文件33进行操作时，控制器22也可在自动控制的时期期间学习对于设置的调节。例如，座椅加热器可被转向“高”并持续预置时间量，并且然后由于乘员变得更为舒适以及HVAC系统充分地调节大气候环境而被退回(back down)。对于更为复杂的示例，座椅颈部加温器(neck warmer)可被触发以使血流血管扩张到手部，同时协调方向盘的调节以便在驾驶员的部分上获得最大热舒适度感知。当车辆学习了特定乘员喜欢的情况时，基于他们在操作过程中并不调节热管理系统，那些相同的状况可能在下次出现时被复制。
此外，诸如座椅表面之类的小气候装置可被加热或冷却，使得乘员是舒适的。在一个示例中，在特别热的车辆内部中，简单地向车辆车厢提供冷却气流是不够的。座椅(特别是乙烯树脂或皮革座椅)对于触摸而言可能是热的或是不舒适的，从而导致乘员的背部最初甚至是在进入冷却的车辆车厢时也会出汗。根据该状况快速地加热或冷却座椅提高了乘员的热舒适度。
控制所呈现的自由度越大，小气候系统对于乘员的反应就变得越迅速。在关键位置中增加湿度传感器或使用低功率红外传感器以感侧皮肤温度(或两者的结合)可被用于直接地操纵对于热舒适度的感知。此外，与HVAC系统的协调允许车辆小气候系统具有前馈部件，从而使小气候系统能够实现从动态或环境(处于全功率的座椅热元件、处于全功率的HVAC系统)到所需静态/稳态状态或环境的平稳转变。该转变可同时管理内部12内的温度转变以及乘员热舒适度转变。
所公开的小气候系统能够在车辆中更为有效地解决许多独特的热舒适度情况。若干示例在图5中示出。该方法80包括其中乘员信息模块100和车辆环境模块100与控制器22通信的系统，该控制器22产生用于在车辆内的乘员具体位置处设置小气候系统中使用的乘员特定的小气候配置文件。
气候调节转变模块104包括协调HVAC热调节系统18和辅助热调节系统20的操作的算法(其示例在图6和图7中示出并且在下文中详细地进行讨论)。气候调节转变模块104可包括具有加热模式、冷却模式和中性模式的输入。在加热模式中，乘员表示需要更多的热量，并且在冷却模式中，乘员表示需要更多的冷却。在加热模式和冷却模式中，辅助热调节系统20可以动态状态对朝向或到达所需的静态/稳态状态的转变操作起作用。加热模式和冷却模式可无视(override)由小气候系统提供的自动控制。在中性模式中，乘员已经表示当前热环境对于该乘员而言是舒适的。在该模式中，气候调节转变模块104自动地调节HVAC热调节系统18和/或辅助热调节系统20，以为特定乘员维持该舒适的热状态。控制器22可基于由乘员在处于中立模式中的操作期间作出的调节来调节内存中的该乘员的小气候配置文件。
电力管理模块106例如尽可能多地使HVAC热调节系统18和辅助热调节系统20所使用的电力最少化。通过在调节或增加供给到某些辅助热调节系统装置的电力时同时调节或减少HVAC系统操作，电力管理控制特征降低了发动机上的压缩机负荷和/或交流发电机负荷。
驾驶员困倦模块108可检测驾驶员何时困倦并且指令HVAC系统和/或小气候装置例如通过快速地冷却方向盘或在乘员的脚部或面部上吹冷风来维持驾驶员的警觉状态。
婴儿座椅模块110在婴儿座椅的区域中控制HVAC热调节系统18和辅助热调节系统20，其通过安全带传感器、乘员体重传感器或其它输入装置进行检测。
表面温度灵敏度模块112控制小气候装置，例如用于诸如截瘫患者之类的可能具有特定温度灵敏度的乘员的座椅。这确保了基于乘员的特定需求和期望来控制表面温度。使用蓝牙作为识别乘员参考可有助于对于截瘫乘员的识别，如果需要，这会允许小气候系统停用座椅加热器选项。这会需要对于截瘫患者的一部分进行的某种形式的自我识别。
远程开启模块114可在远程开启状况下控制小气候装置。通过识别触发远程开启的密钥卡，小气候系统能够基于车厢内的温度和湿度、车厢外的温度和湿度以及个别驾驶员的历史(包括乘员身份和配置文件、时间、上一运转循环结束时的小气候系统设置)来对车辆进行预处理。远程开启模块114基于HVAC系统操作及周围内部环境快速地调节小气候，以便找到所需的舒适度并且避免对乘员所需的小气候进行“过调节(overshooting)”。
太阳负荷模块116考虑到了太阳对车辆内的乘员的舒适度造成的有时显著的影响。在某些情况下，乘员身上的明亮灿烂的太阳光可能导致乘员即使在车厢内的温度和湿度保持稳定并且先前对该乘员而言是舒适的情况下也出汗。太阳负荷模块11考虑到了该状况，该状况被结合下文中所讨论的图6和图7中的示例更为充分地示出。
车辆10及其内部空间12在图6中示意性地示出。车辆10被布置在车辆外部环境14内。出于说明的目的，车辆10包括具有通风口56的仪表板54、座椅64和方向盘70。当然，可设置附加的或不同的装置。小气候环境可由下列公式表达。
TEocc＝∑qr+∑qcv+∑qcd 公式1
TEocc＝qr1+qr2+qcv1+qcv2+qcd1+qcd2 公式2
TEocc＝1.2qr1+0.8qr2+1.8qcv1+1.1qcv2+2.0qcd1+1.6qcd2 公式3
参照公式1，TEocc是乘员所经受的热能，qr对应于热辐射源，qcv对应于热对流源，并且qcd对应于热传导源。出于说明性的目的，在公式2中提供了多个热输入。可通过小气候控制系统使用更多或更少的热输入。在公式3中提出并在图6中示出的一个示例中，qr1是太阳辐射源，qr2是来自车辆内诸如仪表板之类的部件的热负荷，qcv1是来自第一通风口的气流，qcv2是来自第二通风口的气流，qcd1是来自座椅靠背的冷却，并且qcd2是来自方向盘的冷却。
在操作中，控制器22基于例如车辆位置、车辆行进方向、检测到的光强及太阳位置来确定车辆内部空间12上的太阳负荷，从而确定对于乘员个人舒适度的影响。在一个示例中，控制器22确定小气候受到太阳负荷的影响的体积(小气候受影响体积)，并通过调节(由公式3中的系数所表示的)该小气候受影响体积内的至少一个装置来补偿太阳负荷，其一个示例在图7中以图表的方式示出。
在车辆行驶过程中，太阳负荷qr1可增加，从而扰乱了乘员个人舒适度。作为响应，控制器22自动指令HVAC系统以将冷却气流qcv1通过通风口56引导到乘员16上。控制器22还自动地指令座椅64冷却乘员16的背部qcd1。与来自座椅64的冷却相比，可更为快速地逐渐停止来自通风口56的气流，这是因为控制器22可能已经学习到将气流引导到乘员16上被该特定乘员感知为是令人烦恼的。
应该注意的是，控制器22可被用于实现本申请中公开的多种功能。控制器22可包括一个或多个离散单元。此外，控制器22的一部分可被设置在车辆10中，而控制器22的另一部分可位于其它位置。就硬件体系结构而言，这种计算装置可包括处理器、内存以及经由本地接口以通信的方式联接的一个或多个输入和/或输出(I/O)装置接口。本地接口可包括(例如但不限于)一条或多条母线和/或其它有线或无线连接。本地接口可具有出于简单起见而被省略掉的附加元件，例如控制器、缓冲器(高速缓冲存储器)、驱动器、中继器及接收器，以便实现通信。此外，本地接口可包括地址、控制和/或数据连接，以便能够实现前述部件之间的适当通信。
控制器22可以是用于执行软件(特别是存储在内存中的软件)的硬件装置。控制器22可以是定制的或购买到的处理器、中央处理单元(CPU)、与该控制器相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微型处理器(呈芯片或芯片组的形式)或通常用于执行软件指令的任何装置。
内存可包括易失存储器元件(例如，随机存取存储器(RAM，例如动态随机存取存储器(DRAM)、静态存储器(SRAM)、同步动态随机存储器(SDRAM)、视频存储器(VRAM)等))和/或非易失存储器元件(例如，只读存储器(ROM)、硬盘、磁带、光盘只读存储器(CD-ROM)等)中的任一种或组合。此外，内存可结合有电子、磁性、光学和/或其它类型的存储介质。该内存也可具有分布式体系结构，其中多种部件相对于彼此远程地定位，但可通过处理器进行访问。
内存中的软件可包括一个或多个单独的程序，这些程序中的每一个都包含用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。一种被具体化为软件的系统部件也可被构建为源程序、可执行程序(对象代码)、脚本或包括一组待执行指令的任何其它实体。当被构造为源程序时，该程序被经由编译器、汇编器、解释器等进行翻译，其可以被或可以不被包括在该内存内。
可被联接到系统I/O接口的所公开的输入和输出装置可包括输入装置，该输入装置例如但不限于为键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、摄像机、移动装置、接近装置等。此外，还包括输出装置，该输出装置例如但不限于为打印机、显示器、大气候装置、小气候装置等。最后，输入和输出装置可进一步包括既作为输入又作为输出通信的装置，这些装置例如但不限于为调制器/解调器(调制解调器；用于访问另一装置、系统或网络)、射频(RF)或其它收发器、电话接口、分流器、路由器等。
当控制器22运转时，处理器可被构造成执行存储在内存内的软件、往返于内存进行数据传送、并且通常按照该软件来控制计算装置的运转。内存中的软件全部或部分地由处理器读取，多半在处理器内进行缓冲，并且然后被执行。
还应该明白的是，尽管在所示实施例中公开了一种特定部件布置结构，其它布置结构将由此获益。尽管示出、描述和要求保护特定的步骤序列，但应该明白的是，多个步骤可以单独的或组合的任何顺序实施，除非另有说明，并且仍将受益于本发明。
尽管不同的示例具有插图中所示的特定部件，但本发明的实施例并不限于那些特定组合。以与来自另一示例的特征或部件相结合的方式使用来自一个示例的部件或特征中的一些是可能的。
尽管已经公开了示例性实施例，但本领域技术人员会认识到，某些修改会处于权利要求书的范围内。出于该原因，应该研究所附权利要求以确定它们真正的范围及内容。

Claims (10)

1.一种车辆小气候系统，包括：
HVAC热调节系统，所述HVAC热调节系统被配置成提供大气候环境；
辅助热调节系统，所述辅助热调节系统具有多个小气候装置，所述小气候装置被配置为被布置在向乘员提供所述大气候环境的内部空间内，所述小气候装置被配置为向所述乘员提供不同于所述大气候环境的小气候环境，所述小气候装置被配置为接近所述乘员的区域；和
与所述小气候装置通信的控制器，所述控制器被配置为确定乘员个人舒适度，所述乘员个人舒适度被基于所述乘员所经受的来自多个热源的热能加以计算；
其中，所述控制器被配置为响应于所述乘员个人舒适度自动地指令所述小气候装置以获得所需的乘员个人舒适度，所述所需的乘员个人舒适度基于来自所述多个热源的至少一个输入并用于确定所述乘员个人舒适度；以及
其中，所述控制器包括具有乘员特征的内存，从而提供对应于所述乘员的用户配置文件，所述控制器被配置为使用所述用户配置文件来确定所述乘员个人舒适度。
2.根据权利要求1所述的车辆小气候系统，其中，所述乘员特征包括乘员提供的舒适度数据。
3.根据权利要求2所述的车辆小气候系统，其中，所述乘员特征包括性别、身高、体重中的至少一项。
4.根据权利要求1所述的车辆小气候系统，其中，所述控制器被配置为基于至少一个用户输入装置来修改所述内存。
5.根据权利要求4所述的车辆小气候系统，其中，所述车辆小气候系统包括用户输入装置，所述用户输入装置被配置为调节至少一个小气候装置，所述用户输入装置的操作指示尚未获得的所述所需的乘员个人舒适度，并且所述用户配置文件被响应于经由所述用户输入装置作出的调节进行修改。
6.根据权利要求5所述的车辆小气候系统，其中，存储了不同的用户配置文件，所述用户配置文件相应地提供了不同的小气候配置文件，所述控制器被配置为响应于所述用户配置文件和与所述用户配置文件相关联的所述小气候配置文件来调节发给所述小气候装置的指令。
7.根据权利要求5所述的车辆小气候系统，其中，所述用户输入装置包括开关、智能电话、密钥卡或触摸屏中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的车辆小气候系统，其中，所述车辆小气候系统包括与所述控制器通信的乘员舒适度传感器，所述乘员舒适度传感器被配置为检测所述乘员特征，所述控制器被配置为使用检测到的所述乘员特征来确定所述乘员个人舒适度。
9.根据权利要求8所述的车辆小气候系统，其中，所述乘员特征包括乘员体核温度、乘员皮肤温度、乘员皮肤含水量、大气候湿度和大气候温度中的至少一项。
10.根据权利要求1所述的车辆小气候系统，其中，所述控制器被配置为响应于所述用户配置文件和所述小气候配置文件来指令所述HVAC热调节系统以提供所述大气候环境。
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