CN114368260B - 一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法 - Google Patents

一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，还包括车辆乘员热舒适性监测系统，车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部热感受信号SL，热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；出风口叶片控制模块用于控制空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；以人体热舒适性为基础，实现了空调电动出风口的自动控制。

Description

一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域，尤其涉及一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法。
背景技术
目前，车用空调的电动出风口通常具备自动扫风功能，或乘员可以手动控制出风口的出风方向，或根据车内外热环境进行出风口方向的调节。但无法根据人体的热生理和热心理状态，智能地调节出风口的出风方向，最大程度满足乘员对热舒适性的需求。
在这种情况下，乘员要么需要等到整个乘员舱内热环境达到舒适状态才能感到舒适，一方面等待时间长，另一方面需要更多的空调能耗用于升温和降温；要么只能不断的手动控制空调出风口以实现最佳的热舒适状态，分散驾驶员的注意力，影响行车安全。
因此本领域技术人员致力于开发一种自动化程度高的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动化程度高的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，还包括车辆乘员热舒适性监测系统，所述车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；
所述整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；
所述局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部热感受信号SL，其中人体分为头部、面部、颈部、左右肩部、左右上肢、左右手、胸部、腹部、左右下肢和左右脚共计15个部分；
所述热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；
所述出风口叶片控制模块用于控制所述空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；
包括以下步骤：
S1.预设空调出风口工作模式，利用车辆乘员热环境实时监测系统中的数据，将出风口角度分为头(Head)、身体(Body)、身体外(Off)和大腿(Leg)四种模式，并定义每种工作模式下各个出风口叶片的目标开启角度；
S2.定义所述出风口叶片在不同出风口角度下的出风口状态，设定人体热舒适度的两个端值：第一固定阈值C1和第二固定阈值C2；
S3.实时监测所述出风口角度在四种模式下的出风口状态和人体热舒适度信号Co，调整出风口状态至目标状态。
在步骤S2中，空调鼓风机开启后，首先将所述出风口叶片调整到Off状态，对应的目标开启角度，将该状态定义为状态A，每30秒根据如下条件更新一次所述出风口状态：
3a)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值>1时，所述出风口叶片调整到Head状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态B；
3b)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Body状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态C；
3c)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL的平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Leg状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态D；
3d)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Body状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态E；
3e)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Leg状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态F；
3f)当Co<第一固定阈值C1,且So<0,且风口温度>30度时，所述出风口叶片调整到状态F；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态B，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
4a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
4b)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
4c)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态C，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
5a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态E；
5b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
5c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
5d)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态D，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
6a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态F；
6b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
6c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
6d)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态E，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
7a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态C；
7b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
7c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态F；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态F，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
8a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态D；
8b)当So<0，且风口温度<30度时，所述出风口叶片调整到状态A；
8c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态E；
在步骤S3中，当所述空调鼓风机关闭后，将所述出风口叶片调整到Off状态对应的目标开启角度，即状态A。
本发明的有益效果是：本发明的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，还包括车辆乘员热舒适性监测系统，车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部热感受信号SL，热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；出风口叶片控制模块用于控制空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；以人体热舒适性为基础，实现了空调电动出风口的自动控制。本发明具有的优势包括：
1.充分满足人体各部分对热环境的差异化需求，提高人体热舒适性，降低空调系统的能耗。
2.与后续技术结合，能够实现空调控制的全自动化，让驾驶员完全摆脱空调相关操作，提高驾驶安全性。
附图说明
图1是本发明的方法步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，还包括车辆乘员热舒适性监测系统，所述车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；
所述整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；
所述局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部热感受信号SL，其中人体分为头部、面部、颈部、左右肩部、左右上肢、左右手、胸部、腹部、左右下肢和左右脚共计15个部分；
所述热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；
所述出风口叶片控制模块用于控制所述空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；
热感受信号表示人体对热环境的感受，范围为-4到4，其中-4表示非常冷，-3表示冷，-2表示凉，-1表示有点凉，0表示中性，1表示有点暖，2表示暖，3表示热，4表示非常热；其中，局部热感受SL代表身体各个部分，整体热感受So代表人的总体感觉。热舒适度表示人体对热环境的满意程度，幅值为-4到4，其中-4表示非常不满意，0表示刚刚满意，4表示非常满意。
第一固定阈值C1和第二固定阈值C2均为预先设定的固定值，针对不同的车型预先进行标定得出。
包括以下步骤：
S1.预设空调出风口工作模式，利用车辆乘员热环境实时监测系统中的数据，将出风口角度分为头(Head)、身体(Body)、身体外(Off)和大腿(Leg)四种模式，并定义每种工作模式下各个出风口叶片的目标开启角度；
S2.定义所述出风口叶片在不同出风口角度下的出风口状态，设定人体热舒适度的两个端值：第一固定阈值C1和第二固定阈值C2；
S3.实时监测所述出风口角度在四种模式下的出风口状态和人体热舒适度信号Co，调整出风口状态至目标状态。
在步骤S2中，空调鼓风机开启后，首先将所述出风口叶片调整到Off状态，对应的目标开启角度，将该状态定义为状态A，每30秒根据如下条件更新一次所述出风口状态：
3a)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值>1时，所述出风口叶片调整到Head状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态B；
3b)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Body状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态C；
3c)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL的平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Leg状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态D；
3d)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Body状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态E；
3e)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Leg状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态F；
3f)当Co<第一固定阈值C1,且So<0,且风口温度>30度时，所述出风口叶片调整到状态F；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态B，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
4a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
4b)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
4c)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态C，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
5a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态E；
5b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
5c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
5d)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态D，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
6a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态F；
6b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
6c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
6d)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态E，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
7a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态C；
7b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
7c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态F；
在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态F，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
8a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态D；
8b)当So<0，且风口温度<30度时，所述出风口叶片调整到状态A；
8c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态E；
在步骤S3中，当所述空调鼓风机关闭后，将所述出风口叶片调整到Off状态对应的目标开启角度，即状态A。
基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，还包括车辆乘员热舒适性监测系统，车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部热感受信号SL，热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；出风口叶片控制模块用于控制空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；以人体热舒适性为基础，实现了空调电动出风口的自动控制。本发明具有的优势包括：
1.充分满足人体各部分对热环境的差异化需求，提高人体热舒适性，降低空调系统的能耗。
2.与后续技术结合，能够实现空调控制的全自动化，让驾驶员完全摆脱空调相关操作，提高驾驶安全性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，包括空调鼓风机和空调电动出风口，其特征在于：还包括车辆乘员热舒适性监测系统，所述车辆乘员热舒适性监测系统包括由中央处理器控制的整体热感受模块、局部热感受模块、热舒适度模块和出风口叶片控制模块；
所述整体热感受模块用于每间隔30秒读取人体整体热感受信号So；
所述局部热感受模块用于每间隔30秒读取人体局部的热感受信号SL，其中人体分为头部、面部、颈部、左右肩部、左右上肢、左右手、胸部、腹部、左右下肢和左右脚共计15个部分；
所述热舒适度模块用于每间隔30秒读取人体热舒适度信号Co；
所述出风口叶片控制模块用于控制所述空调电动出风口的出风口叶片的开启角度；
包括以下步骤：
S1.预设空调出风口工作模式，利用车辆乘员热环境实时监测系统中的数据，将出风口角度分为头Head、身体Body、身体外Off和大腿Leg四种模式，并定义每种工作模式下各个出风口叶片的目标开启角度；
S2.定义所述出风口叶片在不同出风口角度下的出风口状态，设定人体热舒适度的两个端值：第一固定阈值C1和第二固定阈值C2；
S3.实时监测所述出风口角度在四种模式下的出风口状态和人体热舒适度信号Co，调整出风口状态至目标状态。
2.如权利要求1所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S2中，空调鼓风机开启后，首先将所述出风口叶片调整到Off状态，对应的目标开启角度，将该状态定义为状态A，每30秒根据如下条件更新一次所述出风口状态：
3a)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值>1时，所述出风口叶片调整到Head状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态B；
3b)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Body状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态C；
3c)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值0<SL<1，且左右腿SL的平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片进入扫风状态，扫风角度为Head状态对应的目标开启角度和Leg状态对应的目标开启角度之间，将该状态定义为状态D；
3d)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Body状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态E；
3e)当Co<第一固定阈值C1,且So>0,且头部和脸部SL平均值SL<0，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到Leg状态对应的目标开启角度，将该状态定义为状态F；
3f)当Co<第一固定阈值C1,且So<0,且风口温度>30度时，所述出风口叶片调整到状态F。
3.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态B，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
4a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
4b)当So>0,且头部和脸部SL的平均值0<SL<1，且左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
4c)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A。
4.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态C，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
5a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态E；
5b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
5c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态D；
5d)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B。
5.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态D，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
6a)当So>0,且头部和脸部SL的平均值SL<0时，所述出风口叶片调整到状态F；
6b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
6c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态C；
6d)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>1时，所述出风口叶片调整到状态B。
6.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态E，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
7a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态C；
7b)当So<0时，所述出风口叶片调整到状态A；
7c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差大于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态F。
7.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，如所述出风口叶片处于状态F，每30秒根据如下条件更新一次出风口状态：
8a)当So>0,且头部和脸部SL平均值SL>0时，所述出风口叶片调整到状态D；
8b)当So<0，且风口温度<30度时，所述出风口叶片调整到状态A；
8c)当左右腿SL平均值与身体各部分SL最大值的差小于第二固定阈值C2时，所述出风口叶片调整到状态E。
8.如权利要求2所述的基于人体热舒适性的空调电动出风口控制方法，其特征在于：在步骤S3中，当所述空调鼓风机关闭后，将所述出风口叶片调整到Off状态对应的目标开启角度，即状态A。
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