CN115031860A - 基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统 - Google Patents

基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统 Download PDF

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CN115031860A CN202210670989.1A CN202210670989A CN115031860A CN 115031860 A CN115031860 A CN 115031860A CN 202210670989 A CN202210670989 A CN 202210670989A CN 115031860 A CN115031860 A CN 115031860A
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李玉钦
贾之喆
张良
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Abstract

本发明提供了一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统，包括：步骤1：根据预设判定方法，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域；步骤2：根据阳光从控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到控制玻璃区域的变色玻璃的色度；步骤3：根据色度进行变色玻璃的色度控制。与现有技术相比，本发明利用整车变色玻璃的变色方向性，提供对阳光的遮蔽，提高人体舒适性，控制方法同时针对环境温度，对变色的程度进行修正，提高不同环境下的人体舒适性。在控制玻璃变色之后，本系统还能估算当前玻璃色度下，输入到车内的日照能量，用于自动空调控制中针对的阳光输入的车内温度控制计算，与舒适性调整，进而兼顾舒适以及节能目的。

Description

基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车智能化技术领域，具体地，涉及一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统，尤其涉及一种基于阳光输入能量计算，阳光输入方向判定的变色玻璃控制方法及系统。
背景技术
由于控制算法和系统的缺失，导致无法兼顾舒适度和透光率和视野大小，所以现阶段变色玻璃通常只应用在车顶，而没有应用在前后挡风玻璃及四周侧玻璃上。而本发明可以精确指定某块玻璃甚至某块玻璃的某块区域进行变色，而且可以精确控制变色/透光率的大小程度，以最大可能平衡舒适度和玻璃透光率及视野大小，以提高行车安全。然后还可以按照当前玻璃的变色率/透光率，计算出车内真实日照能量，并输入给空调控制器进行一定补偿，以兼顾舒适和节能目的。
专利文献CN113306485A公开了一种基于电致变色玻璃的汽车顶棚的控制方法及系统。本发明通过对车外光线的采集，以及车内外温度的采集，达到自适应控制玻璃顶棚变色的效果，同时结合空调和天窗的开闭，实现车内的温度控制，通过对玻璃顶棚的颜色控制基础上，再通过LED或光导技术，实现玻璃顶棚星空顶的效果；同时借助玻璃的复合结构，提高隔温性，使车内达到冬暖夏凉的效果。但是该方法并未前后挡风玻璃及四周侧玻璃的变色玻璃的控制的技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法及系统。
根据本发明提供的一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，包括：
步骤1：根据预设判定方法，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域；
步骤2：根据阳光从控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到控制玻璃区域的变色玻璃的色度；
步骤3：根据色度进行变色玻璃的色度控制。
优选地，控制玻璃区域包括天窗玻璃，步骤1，包括：
步骤101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
步骤102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
步骤103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
优选地，控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，步骤1，还包括：
步骤104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；
或；
步骤105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
优选地，步骤2，包括：
步骤201：根据第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；
步骤202：根据能量限值，得到变色玻璃的计算透过率；
步骤203：根据计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
优选地，步骤203，包括：
步骤2031：根据计算透过率和变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；
步骤2032：根据实际透过率，确定变色玻璃的色度。
根据本发明提供的一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，包括：
模块M1：根据预设判定系统，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域；
模块M2：根据阳光从控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到控制玻璃区域的变色玻璃的色度；
模块M3：根据色度进行变色玻璃的色度控制。
优选地，控制玻璃区域包括天窗玻璃，模块M1，包括：
子模块M101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
子模块M102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
子模块M103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
优选地，控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，模块M1，还包括：
子模块M104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；
或；
子模块M105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
优选地，模块M2，包括：
子模块M201：根据第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；
子模块M202：根据能量限值，得到变色玻璃的计算透过率；
子模块M203：根据计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
优选地，子模块M203，包括：
单元D2031：根据计算透过率和变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；
单元D2032：根据实际透过率，确定变色玻璃的色度。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过输入的阳光高度角，阳光入射方向和车头的偏差角，简称阳光入射角，阳光实际强度实现变色玻璃的选择，并根据变色玻璃的色度进行变色玻璃的控制，利用整车变色玻璃的变色方向性，提供对阳光的遮蔽，提高了人体舒适性。。
2、本发明通过对指定玻璃块/玻璃区域变色玻璃的色度/透光率的控制，实现了减少照射入车内的阳光强度和对驾驶员眼部直射的影响，为内部成员较好舒适度且兼顾良好的视野。
3、本发明以实际的玻璃色度/透光率为输入，精确得到实际射入车内的阳光强度和光斑位置，以便用于自动空调的阳光补偿等，兼顾了人体的舒适度以及达到节能的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的环境温度与限值的对应关系的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明的流程示意图，如图1所示，本发明提供了一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，包括如下步骤：
步骤1：根据预设判定方法，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域。
其中，控制玻璃区域包括天窗玻璃，步骤1，包括：步骤101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；或；步骤102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；或；步骤103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
进一步地，控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，步骤1，还包括：步骤104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；或；步骤105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
具体地，判断是否选择天窗玻璃进行变色控制。预设判定方法包括：判定方法1、判定方法2和判定方法3。
其中，判定方法1：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制，其中，预设角度包括第一角度和第二角度，具体地，对阳光高度角进行判定，当阳低于一定角度，例如第一角度(A)后，天窗不进行变色玻璃控制，当阳光高于一定角度，例如第二角度(B)后，天窗玻璃进行变色控制。在角度A和角度B之间应该保持原先状态不变，以形成回滞区间，避免玻璃色度的频繁切换，亦或通过保证控制的切换有时间上的迟滞。角度B可以的确定方式以阳光不照射到乘客时的太阳高度角为适宜角度。在本发明中A角度和B角度可根据实际车辆的车顶高低、大小和天窗大小位置等信息进行实车标定。
判定方法2：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，判断受否有乘员被从天窗入射阳光照射到。如果无乘员被照射到，则不进行天窗变色控制。如果有乘员被照射到，则进行天窗变色控制。控制的切换应保证有控制时间的迟滞，避免频繁切换。
判定方法3：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。计算通过天窗玻璃投射到车辆内部的水平光斑面积(S1)和垂直光斑面积(S2)，并依据阳光强度，计算出从天窗输入的第二日照能量(Q2)，如果第二日照能量超过环境温度(Tamb)对应的限值(Q_lmt)后，天窗进行变色控制。其中，预设阈值为环境温度(Tamb)对应的限值(Q_lmt)。
具体地，可以通过下面步骤得到第二日照能量。
步骤S1：获取天窗在水平方向上的日照强度(R1)和垂直方向上的日照强度(R2)；步骤S2：根据R1和R2，得到第二日照能量(Q2)，Q2＝(S1*R2+S2*R1)*R，其中，R表示玻璃当前色度透过率；步骤S3：图2为本发明的环境温度与限值的对应关系的示意图，如图2所示，横轴为环境温度(Tamb)，单位为摄氏度(℃)，纵轴为外温，单位为℃，点划线表示前后左右侧玻璃输入功率，单位为瓦(W)，虚线表示后挡风玻璃输入功率，实线表示天窗玻璃输入功率；通过图2，获得Tamb对应的Q_lmt，图2需要在实际车辆上根据舒适度进行标定；步骤S4：如果Q2>Q_lmt，等待一定延时后，进行天窗玻璃的变色控制，其中，延时长短可按照舒适度进行实车标定；步骤S5：如果Q2<Q_lmt，不进行天窗玻璃的变色控制，在本发明中判定方法1、判定方法2和判定方法3之间可以是“或”的关系。即只要有一个条件满足天窗变色，则控制天窗变色。
进一步地，根据预设判定方法，判定是否进行车辆前后左右侧玻璃以及前后挡风玻璃的变色控制。预设判定方法，还包括：判定方法4和判定方法5。
判定方法4：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，判断受否有乘员被从各个方向的玻璃入射阳光照射到。如果无乘员被照射到，则不进行天窗变色控制。如果有乘员被照射到，则进行天窗变色控制。控制的切换应保证有控制时间的迟滞，避免频繁切换。
判定方法5：判定方法同天窗玻璃判定方法3一致，通过计算第一日照能量Q1以及查图2得出Q_lmt来进行判定。
在本发明中判定方法4和判定方法5之间可以是“或”的关系。即只要有一个条件满足某块玻璃变色，则控制该玻璃变色。
步骤2：根据阳光从控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到控制玻璃区域的变色玻璃的色度。
其中，步骤2，包括：步骤201：根据第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；步骤202：根据能量限值，得到变色玻璃的计算透过率；步骤203：根据计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
具体地，步骤203，包括：步骤2031：根据计算透过率和变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；步骤2032：根据实际透过率，确定变色玻璃的色度。
在一种可选的实施方式中，通过计算阳光从各块可变色玻璃输入的第一日照能量(Qsd)，第一日照能量的计算方法同天窗玻璃判定方法3中的第二日照能量一致；通过图2计算Tamb对应玻璃的能量限值总和Qsd_lmt；计算出玻璃变色后的计算透过率R’，R’＝R-(Qsd-Qsd_lmt)/(Ssd1*R2+Ssd2*R1)，其中，Ssd1表示阳光玻璃投射到车辆内部的水平光斑面积，Ssd2表示阳光玻璃投射到车辆内部的垂直光斑面积，R表示变色玻璃不变色时的标准透过率；根据变色玻璃的最小透过率(R_min)对应的色度，计算实际输出的实际透过率(R_act)，R_act＝Max(R’，R_min)；通过查映射表获得R_act对应的色度，输出给控制单元完成色度控制，映射表需由可变色玻璃供应商提供。
步骤3：根据色度进行变色玻璃的色度控制。
进一步地，本发明中还可以根据玻璃的色度，计算车内的实际日照能量，包括以下步骤：
步骤P1：重复步骤1到步骤3的过程，完成所有被选择变色的玻璃的色度输出；步骤P2：利用实际输出的玻璃色度对应的玻璃透过率R_act，计算透过被选择的变色玻璃的实际日照能量Q_act，Q_act＝(S11*R21+S21*R11)*R_act，其中，S11表示阳光通过玻璃投射到车辆内部的水平光斑面积，S2表示阳光通过玻璃投射到车辆内部的垂直光斑面积，R11表示水平方向上的日照强度，R21表示垂直方向上的日照强度；步骤P3：求出所有变色玻璃实际透过的阳光能量(∑Q)；步骤P4：使用同样方法，计算获得没有被选择的变色玻璃和不可变色玻璃的日照(∑Q_ns)步骤P5：将∑Q与∑Q_ns相加，获得整车阳光的实际输入能量，并输出给空调控制单元，以实现对只针对该能量部分进行一定补偿，实现部分节能目的。
本发明还提供了一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，包括如下模块：
模块M1：根据预设判定系统，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域。
其中，控制玻璃区域包括天窗玻璃，模块M1，包括：子模块M101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；或；子模块M102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；或；子模块M103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
进一步地，控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，模块M1，还包括：子模块M104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；或；子模块M105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
模块M2：根据阳光从控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到控制玻璃区域的变色玻璃的色度。
其中，模块M2，包括：子模块M201：根据第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；子模块M202：根据能量限值，得到变色玻璃的计算透过率；子模块M203：根据计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
具体地，子模块M203，包括：单元D2031：根据计算透过率和变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；单元D2032：根据实际透过率，确定变色玻璃的色度。
模块M3：根据色度进行变色玻璃的色度控制。
本发明的工作原理为：
本发明需要从整车处获取阳光传感器、GPS和行驶方向等信号作为输入信号，集成入空调控制器，或者热管理域控制器中，最后输出给玻璃变色执行机构，以实现玻璃变色功能。然后还可以输出给空调执行机构，比如风门，压缩机等，进行一定日照的补偿。
本发明基于阳光高度角、阳光入射方向和车头的偏差角等信号指定所要变色的玻璃块，或者指定变色的玻璃区域。玻璃块可分为前挡风玻璃、后车窗、左右前后四块侧车窗玻璃以及天窗玻璃，也可指定某块玻璃的区域，比如指定前挡风玻璃的上边缘变色。指定前挡风区域变色，替代遮阳板的功能，避免阳光直射入司机眼睛且兼顾最大视野，提高行车安全。基于阳光光斑的强度，控制变色程度，以兼顾舒适度和透光率。基于当前变色玻璃的色度，计算出射入车内的实际日照能量。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，其特征在于，包括：
步骤1：根据预设判定方法，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域；
步骤2：根据阳光从所述控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到所述控制玻璃区域的变色玻璃的色度；
步骤3：根据所述色度进行所述变色玻璃的色度控制。
2.根据权利要求1所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，其特征在于，所述控制玻璃区域包括天窗玻璃，所述步骤1，包括：
步骤101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
步骤102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
步骤103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
3.根据权利要求1所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，其特征在于，所述控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，所述步骤1，还包括：
步骤104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；
或；
步骤105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，其特征在于，所述步骤2，包括：
步骤201：根据所述第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；
步骤202：根据所述能量限值，得到所述变色玻璃的计算透过率；
步骤203：根据所述计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
5.根据权利要求4所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制方法，其特征在于，所述步骤203，包括：
步骤2031：根据所述计算透过率和所述变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；
步骤2032：根据所述实际透过率，确定所述变色玻璃的色度。
6.一种基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，其特征在于，包括：
模块M1：根据预设判定系统，确定需要进行变色控制的控制玻璃区域；
模块M2：根据阳光从所述控制玻璃区域输入的第一日照能量，得到所述控制玻璃区域的变色玻璃的色度；
模块M3：根据所述色度进行所述变色玻璃的色度控制。
7.根据权利要求6所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，其特征在于，所述控制玻璃区域包括天窗玻璃，所述模块M1，包括：
子模块M101：根据阳光高度角和预设角度，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
子模块M102：根据车内乘员被入射阳光照射形成的光斑，确定是否对天窗玻璃进行变色控制；
或；
子模块M103：根据第二日照能量和预设阈值，确定是否需要对天窗玻璃进行变色控制。
8.根据权利要求6所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，其特征在于，所述控制玻璃区域包括前后左右侧玻璃和前后挡风玻璃，每个控制玻璃区域对应一个方向，所述模块M1，还包括：
子模块M104：根据车内乘员被各个方向的入射阳光照射形成的光斑，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制；
或；
子模块M105：根据各个方向的第三日照能量和预设阈值，确定是否对对应的方向的玻璃进行变色控制。
9.根据权利要求6-8任一项所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，其特征在于，所述模块M2，包括：
子模块M201：根据所述第一日照能量，确定对应的变色玻璃的能量限值；
子模块M202：根据所述能量限值，得到所述变色玻璃的计算透过率；
子模块M203：根据所述计算透过率，确定对应的变色玻璃的色度。
10.根据权利要求9所述的基于阳光输入能量计算的变色玻璃控制系统，其特征在于，所述子模块M203，包括：
单元D2031：根据所述计算透过率和所述变色玻璃的最小透过率，得到实际透过率；
单元D2032：根据所述实际透过率，确定所述变色玻璃的色度。
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