CN117062726A - 用于车辆乘员的微气候系统和对应方法 - Google Patents

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Abstract

用于车辆乘员的微气候系统包括多个微气候热效应器。每个微气候热效应器具有对应的热效应器控制器，并配置为至少部分地控制乘员的热舒适性。每个微气候热效应器都包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置为确定与所述多个微气候热效应器中的至少一个微气候热效应器相对应的微气候参数。微气候系统控制器与多个热效应器控制器通信。优化器配置为将来自多个加权值的对应加权值应用到所述多个微气候热效应器中的每个热效应器控制器。

Description

用于车辆乘员的微气候系统和对应方法
相关申请的交叉引用
本申请要求获得在2021年3月16日提交的美国临时专利申请No.63/161710的优先权。
技术领域
本公开涉及给乘员提供增加的热舒适性的微气候系统，且更具体地，涉及用于利用微气候系统来驱动热舒适性的控制系统。
背景技术
在传统的汽车HVAC或气候系统中，控制系统使用由安装在车厢内不同位置的传感器提供的温度、或利用数学车厢热模型计算温度。近年来，基于座椅的微气候系统变得越来越受欢迎，因为与以前的系统相比，基于座椅的微气候系统能快速达到舒适性且耗能更低。
基于汽车座椅的微气候系统具有许多传导式、对流式和辐射式装置，像位于座椅和周围区域中的加热垫、热电装置(TED)、正温度系数热电阻(PTC)以及小型压缩机系统。各种微气候系统在此统称为"热效应器"。利用多个局部加热/冷却装置控制来驱动热变化对于控制局部热舒适性而言是重要的，但目前的系统很难实现这一点，因为目前的系统对每个热效应器进行独立建模和控制。
目前用于基于汽车座椅的微气候系统的方法基于固定温度设定点的离散开/关或调制功率(PWM)控制(通常为3至5个离散级别)。每个热效应器利用控制模型基于温度设定点进行控制，控制模型只考虑被控制的热效应器。目前的控制模型没有考虑热效能或功率限制，而是依靠用户选择装置的组合或经验测试来确定热效应器的分组，以实现所需的舒适级别。此外，当前的系统没有区分"全局"热值和局部/单独的热值，也不能有效地基于所需的舒适类型对系统内的热效应器进行优先考虑或排序。
发明内容
在一个示例性实施方式中，用于车辆乘员的微气候系统包括：多个微气候热效应器，每个微气候热效应器具有对应热效应器控制器并配置为至少部分地控制乘员热舒适性，每个微气候热效应器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置为确定与所述多个微气候热效应器中的至少一个微气候热效应器相对应的微气候参数；以及与多个热效应器控制器通信的微气候系统控制器；和优化器，其配置为将来自多个加权值的对应加权值应用到所述多个微气候热效应器中的每个热效应器控制器。
在上述用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，每个加权值都是用户偏好值和效率值的组合。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，加权值是用户偏好值乘以效率值。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，优化器配置为响应于用户手动修改对应热效应器的操作/运行而修改与热效应器相对应的偏好值。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，优化器包括加权表，加权表包括对于每个热效应器的功耗条目，功耗条目限定了对应热效应器为实现被指示的热舒适级别所需的功率的估计量。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，加权表还包括对于每个热效应器的加权值条目，加权值条目限定了对于为实现被指示的热舒适级别的热效应器操作的对应热量条目的加权值。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，加权表还包括累积功耗条目，累积功耗条目限定了对应热效应器和所述多个热效应器中加权值高于对应热效应器的加权值的每个其他热效应器的估计总功耗，且所述多个热效应器中的每个其他热效应器的加权值高于对应热效应器的加权值。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，加权表包括对于所述多个热效应器中的每个热效应器的限制条目，其中，限制条目限定了无限制、0功耗和数值限制中的一种，并且其中，数值限制是允许由对应热效应器使用的功率的量，并且小于对于对应微气候系统的功耗条目。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，优化器包括对于每个热效应器的多个加权值，并且其中，每个加权值对应于不同的热效应器操作。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，不同的热效应器操作包括加热操作、低于阈值温度开始的加热操作、冷却操作、以及高于阈值温度开始的冷却操作。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，微气候系统控制器配置为输出多个误差信号，所述多个误差信号包括与每个热效应器相对应的一个误差信号，并且其中，优化器配置为通过将与给定热效应器相对应的误差信号乘以与给定热效应器相对应的加权值来应用加权值。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，优化器布置在微气候系统控制器的输出与每个热效应控制器的输入之间。
在上述任何一种用于车辆乘员的微气候系统的另一示例中，优化器是微气候系统控制器的一部件。
用于优化微气候系统中的热操作的示例性方法包括：产生多个反馈控制误差信号，所述多个反馈控制误差信号中的每个反馈控制误差信号与多个热效应器中的唯一热效应器相对应；利用优化器将每个反馈控制误差信号乘以与反馈控制误差信号所对应的唯一热效应器相对应的加权值；以及将每个加权反馈控制误差信号提供给对应的唯一热效应器。
上述用于优化微气候系统中的热操作的方法的另一示例还包括通过将归一化效率加权值乘以归一化偏好值来确定每个加权值，其中，效率值表示在被指示的热操作期间对应的唯一热效应器的功耗效率，且偏好值表示至少一个用户对于对应热效应器的偏好。
上述任何一种用于优化微气候系统中的热操作的方法的另一示例还包括响应于用户降低热效应器的输出，降低热效应器的归一化偏好值。
在上述任何一种用于优化微气候系统中的热操作的方法的另一示例中，优化器配置为增加偏好的热效应器的反馈控制误差信号且减少非偏好的热效应器的反馈控制误差信号。
在上述任何一种用于优化微气候系统中的热操作的方法的另一示例中，优化器包括对于每个热效应器的每个热操作的估计功耗、以及对于每个热效应器的累计功耗条目，并且其中，与给定热效应器相对应的累计功耗条目是对应热效应器的估计功耗和与具有较高加权值的每个热效应器相对应的估计功耗的总和。
上述任何一种用于优化微气候系统中的热操作的方法的另一示例还包括通过以下方式执行功率预算：对于对应累计功耗低于功率预算的热效应器不提供功率限制；限制对应的累计功耗超过功率预算的第一热效应器的功耗；以及禁用所有剩余的热效应器。
在上述任何一种微气候系统的另一示例中，控制器基于等式为每个选定的微气候热效应器确定唯一的估计局部等效温度。
附图说明
参考附图，包括图1-图12，可以进一步理解本公开。
图1示意性地示出了车辆加热、通风和制冷微气候系统。
图2示意性地示出了示例性热效应器传递函数。
图3示意性地示出了包括多个热效应器的车辆系统传递函数。
图4示意性地示出了图3的车辆系统的另一种表示。
图5示意性地示出了图3的车辆系统传递函数操作的更详细的表示。
图6示意性地示出了用于控制图3的车辆系统传递函数的控制结构。
图7是示出了图6的控制结构的操作的流程图。
图8示意性地示出了用于控制图3的车辆系统传递函数的控制结构，包括热效应器优化部件。
图9示出了用于图8的控制结构的示例性加权表。
图10是示出了无具体加权约束的加权热操作的流程图。
图11是示出了热操作的流程图，所述热操作最小化达到舒适设定点的能耗。
图12是示出了图11在功率预算限制下的热操作情况的流程图。
权利要求或以下描述和附图中的实施方式、示例和替代方案，包括其各方面或各自的个别特征，可以单独使用，也可以任意组合使用。与一个实施方式相关的特征描述适用于所有实施方式，除非这些特征不相容。
具体实施方式
本公开涉及微气候系统，其通过控制微气候热效应器来产生所需的舒适级别，从而增加乘员的热舒适性。
参照图1，车辆100有加热、通风和空调(HVAC)系统110，用于调整空气112和控制车厢102内空气的整体温度。典型的HVAC系统110具有管道，所述管道利用鼓风机114将空气吹过热交换器116，以向车厢102供应调整空气112。传感器118监测车厢调整空气112的温度，且控制器120将HVAC系统110的操作调整到温度设定点，所述温度设定点通常由乘员104手动调整。在许多场景下，诸如多位不同乘员104在同一车厢102中的情况下，中央HVAC系统110不足以针对于每个特定乘员104和位置实现热舒适性，因此，使用微气候装置或热效应器为车厢102中的每位乘员104创建独特的微气候，从而为每位乘员104增强整体热舒适性。
提供有效气候控制系统的另一挑战在于，每位乘员104通常具有独特的个人舒适性偏好。也就是说，一位特定乘员104与另一位乘员104察觉到的热能级别是不同的。因此，车辆100内完全相同的热环境可能会被一位乘员104认为是舒适的，而另一位乘员104则认为是不舒适的。
微气候热效应器是能够调整或维持对应区域130、132、134、136、138中所需的微气候的局部化部件。例如，微气候热效应器可以包括气候控制型座椅(例如，美国专利号5,524,439和6,857,697)、头枕/颈部调整器(例如，美国临时申请号62/039,125)、气候控制型车顶内衬(例如，美国临时申请号61/900334)、方向盘(例如，美国专利号6,727,467和美国公开号2014/0090513)、加热式换挡器(例如，美国公开号2013/0061603等)、加热垫、小型压缩机系统和/或任何其他配置为实现个性化微气候的系统。所列举的微气候热效应器本质上是示例性的，并不具有限制性。微气候系统在很少或者没有来自对应乘员104的输入的情况下以自动方式为对应乘员104提供个人舒适性。微气候热效应器中的所有或一些可被布置为优化控制位于乘用车辆内任何位置的座椅的乘员周围的热环境。此外，微气候热效应器还可用于针对于乘员身体各单独部分的热舒适性分别进行调整。
在图1的示例中，利用一系列热效应器来控制乘员舒适性。热效应器根据乘员喜好和当地环境条件，将热量传递给乘员(加热)或从乘员身上传递热量(制冷)，以实现个人热舒适性的理想级别。一些热效应器能够同时提供加热和冷却功能，且不同的热效应器利用不同的方法实现其加热和冷却操作，包括但不限于辐射、传导或对流、或这些方法的组合。此外，热效应器中的一些能够对整个车厢产生影响，而另一些热效应器则对热效应器附近的乘员或乘员的一部分身体产生局部影响。
乘员座椅内包含的热效应器可能具有依据座椅安装情况的热特性。举例来说，传导装置可传递热量穿过隔热材料层，隔热材料诸如为泡沫、织物或皮革饰边，这些材料的数量和类型可控制热效应器的效能。类似地，对流式装置可以推动或拉动调整空气穿过座椅悬架系统的通风层。
更进一步地，当热装置配置为以依赖方式(即，一个热效应器的效能依赖/依据另一个热效应器的操作)影响座椅乘员时，如果热计算和装置控制能考虑到这些依赖性，则最为有效。本文所述的控制算法(包括估计器和控制器)同时解决了三个问题。首先，控制器确定如何在相依赖的装置之间最有效地分配控制信号。其次，估计器确定一个装置对另一个装置的影响程度。第三，为了控制整个系统，估计器要确定数个装置对乘员的组合效应，这样控制器才能确保实现整个系统的目标。组合效应必然包括每个热效应器对附近热效应器的热传递率和热效能的影响。
图1的HVAC系统110使用包括从热效应器到其环境的热传递热力学模型的控制算法，然后将这些计算出的热传递率数量与座椅级模型组合，以确定到座椅的乘员的组合热传递率。控制算法使用嵌套传递函数来考虑影响热装置控制和热状态建模的依赖性。嵌套传递函数是指利用部件传递函数来建模每个热效应器的操作，并利用系统级传递函数来建模系统的操作，系统的操作包括每个部件传递函数的输出。通过这种方式，算法提高了控制效果和效率。虽然本文应用于座椅热控制子系统内的热装置，但所述概念可应用于多个热装置组合在一起以驱动单一系统的热变化的任何场景。
继续参考图1，每个热效应器都利用传递函数210单独建模，所述传递函数代表热效应器的物理操作方式。图2包括这样的示意性示例。传递函数210是实时计算，它使用变量220来确定正在建模的系统200的当前热状态。输入220对应于热效应器的实时测量参数、以及指示热效应器所处环境和热效应器配置数据的输入。输入被提供给传递函数210内的热力学或物理学模型，且传递函数210将数据转换为一组输出230，所述一组输出代表热效应器的当前热状态。输出给控制器提供反馈以驱动热效应器。在传统系统中，传递函数210的输出230在反馈回路中用于驱动热效应器的物理系统。
在图1的背景下，整个座椅系统的热力学特性与每个热效应器的热力学特性类似，每个热效应器的传递函数被嵌套在座椅的传递函数内。座椅系统接收来自子系统外部的输入(例如，外部温度、座椅占用等)以及来自嵌套传递函数(替代地称为部件传递函数)的输出。座椅系统310提供的传递函数包括系统中每个热效应器对其他热效应器的影响模型。
利用由部件传递函数建立的嵌套子系统模型的结构设计方法可以高效地重复使用限定部件传递函数的软件并如图3所示。座椅系统的顶级传递函数310确定了与座椅乘员接触处的热传递率和温度，并允许在系统传递函数310内考虑每个部件传递函数210对每个其他部件传递函数210的影响。
图4提供了应用于对流热空气系统300的系统310的替代图示。对流热空气系统300包括多个部件传递函数210，所述多个部件传递函数限定了热交换器、空气增流器(例如，风扇)、辅助空气加热器和空气阀的操作。替代系统包括替代部件，但其以类似结构布置且以类似方式操作。每个部件传递函数210向热系统传递函数310提供输出。热系统传递功能310产生的输出能够驱动人体热平衡，并最终驱动乘员热感觉350。在整个热系统传递函数310内利用部件传递函数210可使算法考虑到每个部件传递函数210对其他部件传递函数210的影响。
图5进一步扩展了图4的示例，包括根据具体示例对系统级传递函数310的更详细表示。如上所述，部件传递函数210是一组传递函数，每个传递函数接收一个或多个测量值212，所述一个或多个测量值与传递函数210建模的特定部件(例如，热交换器、空气增流器、辅助加热器、空气阀等)相对应。部件传递函数210向系统传递函数310提供输出。系统传递函数310包括限定空气管道312、座椅泡沫314和座椅表面材料316的影响的部分。在替代实施方案中，依据影响给定系统的因素，这些部分可以包括其他系统因素。计算是实时进行的，因此座椅至人界面360处的热传递率和温度的当前估计值可以被调整以匹配实时条件。传递函数310为系统内各单独的装置的控制(热效应传递函数210)以及系统300本身提供状态估计。
继续参考图1-图5，图6示意性地示出了用于控制车辆座椅内热效应器的控制系统600。最初，输入610被提供给包括控制系统600在内的控制器。输入610与乘员设定点(例如，温度或舒适级别)相对应，并可由座椅乘员直接生成、或可基于座椅是否被占用以及乘员是否具有已知的舒适配置文件经由通用车辆控制器自动生成。在一些示例中，输入610根据下文图8-图12所述的加权过程进行加权。在其他示例中，输入610可以被提供由控制器预设的静态加权值。
经由比较器620将输入610与系统传递函数310的输出进行比较，以生成误差值622。误差值622表示指示值(输入)与实际系统值(系统传递函数310的输出)之间的差值。误差值622包括多个信号，每个信号被提供给对应的热效应器系统602，所述热效应器系统包括热效应器控制器630，所述热效应器控制器将误差值转换为驱动热效应器640操作的物理控制信号632。遍及整个热系统、且特别是在热效应器640处的一个或多个传感器测量在每个热效应器640处的状况，并将测量值提供给与热效应器640相对应的部件传递函数210。然后，部件传递函数210向系统传递函数310(部件传递函数被嵌套在系统传递函数中)和控制热效应器640的控制器630提供输出。
热效应器系统602对于微气候系统中的每个单独的热效应器系统是重复的。在一些示例中，控制器630是对应热效应器640的专用控制器，而在其他示例中，控制器630是微气候系统控制器或通用车辆控制器的子部件，子部件专用于控制对应的热效应器640。
图2-图6中在视觉上说明的控制结构和算法生成图7的流程图700中说明的控制操作。最初，在"所需的设定点"步骤710中设定乘员热舒适级别，其中，控制器使用所需的热舒适级别来确定所需的座椅表面温度。在包括座椅系统以外的部件或代替座椅系统的部件的替代示例中，可以利用对应热舒适设定点来代替座椅表面温度。
一旦控制器计算出所需的设定点，控制器就会在"计算部件传递函数"步骤720中为系统内的每个装置确定传递函数。利用准稳态条件假设和传统技术创建传递函数。所述假设基于热环境的具体情况以及将车厢(或其他环境受控区域)划分为离散区域的情况。热传递的计算利用了叠加热容概念和相关假设，从而将热系统的某些部分进行了数学合并。热系统的各部分的数学缩减(即，合并)反映了各部分和边界条件的行为类似。
如上图1-图6所述，部件传递函数利用装置输出和热传递率来建模部件的行为。然后，控制器利用每个部件传递函数生成系统传递函数，在"计算系统传递函数"730中从每个部件传递函数的输出确定系统输出(例如，座椅表面温度和热传递率)。
在"计算装置设定点"步骤740中，利用由系统传递函数计算出的当前乘员温度和热传递率，计算出用于每个热效应器的装置设定点。装置设定点配置为最小化由系统传递函数计算出的乘员温度和热传递率与所需的设定点值之间的差值。然后，在"控制每个装置到设定点"步骤750中使用装置设定点来控制装置。控制器利用部件传递函数来在闭环反馈控制中提供计算出的反馈值。为了防止热效应器的失控或其他潜在的危险或低效操作，控制器在"限制装置设定点"步骤760中对每个装置设置了设定点限制。
以上描述限定了示例性热效应器控制系统，其在驱动热系统的控制时考虑了多个其他热效应器的存在。在一些实施方案中，图2-图6的示例实现控制时无需考虑可用功率、电气效率或其他可能影响驱动哪个(哪些)热效应器以及如何驱动这个(这些)热效应器的因素。电动车辆和半电动车辆的出现，增加了以下额外考虑：电力使用、电力预算、以及将电力转换为任何给定热效应器所需的热转换的效率。
图8示意性地示出了示例性控制系统800，其包括对图6的控制系统600的修改，在比较器620和热效应器系统602之间增加了附加的效应器优化器810。优化器810将排序或加权因子应用到每个装置，从而使得更有效的装置或个性化配置文件中的偏好装置的权重高于不那么有效的装置或不那么偏好的装置的权重。优化器810施加的权重会导致控制器630对偏好(或更有效)装置施加更多的控制"施力"，并减少对非偏好(或不那么有效)装置施加的控制施力。热效应器系统602的特定权重是动态的并可随时间、环境条件或基于用户偏好而改变。举例来说，当外部温度低于某个阈值温度时，可以对热效应器系统602应用特定的加权排序或配置文件。替代地，当车辆电源低于某个阈值百分比时，可以应用不同的加权配置文件，并且节约电能比达到舒适级别的速度更重要。
在一个示例中，不同图表可用于不同热效应器操作，包括加热操作、低于阈值温度开始的加热操作、冷却操作和高于阈值温度开始的冷却操作。
优化器810的操作方式是按照偏好对热效应器系统602进行排序，并将偏好作为加权系数应用于控制值。通过将用户偏好参数乘以装置效能参数来确定每个热效应器系统602的总排序。用户偏好参数是存储值，所述存储值表示特定用户对热效应器系统602的偏好或反对。装置效能参数是标量值，所述标量值表示将车辆功率转换为加热或冷却的效率以及装置达到设定点的速度。
用户偏好参数可从存储的用户配置文件中获取，所述配置文件包括：特定用户，其偏好随时间被学习；以及至少一个通用用户配置文件，其作为用于偏好加权的起点进行操作。对于特定用户来说，用户配置文件随时间被学习并反映了特定用户可能对热效应器系统602进行的微调。举例来说，如果用户惯常地关闭一个特定热效应器系统602，用户配置文件就会被更新，以降低应用于所述热效应器系统602的加权。
此外，每个热效应器系统602的具体加权和效率依据由热效应器系统602执行的操作，并在执行不同操作时可以发生变化。举例来说，一个热效应器系统602在加热操作中提供热量的效率可能很高，但在冷却操作中去除热量的效率却很低。这样的热效应器系统602就会在加热过程中被应用较高的排序，而在冷却过程中被应用较低的排序。
用户偏好和效能的组合对于每个热效应器系统602创建了单一的标量加权值，并且在将误差信号提供给对应的热效应器系统602之前，将比较器620提供的误差信号乘以标量加权值。
继续参考图8，图9包括被包含在优化器810内的示例性加权表900。加权表900包括装置索引列910，该列限定了用于控制器识别目的的唯一标识每个装置的装置索引号。在示例性图表900中，有6个装置，但实际实施方案中可以包括任意数量的装置。除了索引列910，装置类型列920还标识了特定索引对应的装置类型。举例来说，加热系统的装置类型可以包括头部对流加热器(A)、座椅传导加热器(B)、座椅对流加热器(C)、局部传导加热器(D)、整体传导加热器(E)、地板传导加热器(F)和局部电阻加热器(G)。
用户偏好列930和热效能列940各自均提供从0到2的排序，以表示向对应装置的对应用户偏好或热效能应用的权重，2表示最偏好或最有效，0表示不应使用该行对应的热效应器。热效应器的热效能指输送给乘员的功率除以热装置消耗的功率。该值在0-2的范围内进行归一化处理。组合权重列950提供的组合权重是用户偏好值乘以热效能值的结果。组合权重列950驱动图表的排序，最高组合权重(热效应器A)出现在一端，且最高组合权重(热效应器G)出现在另一端。来自列950的组合权重是由优化器810应用于对应热装置的反馈控制信号的值。通过将对应热效应器的误差值乘以来自列950的该热效应器的组合加权值来应用权重。
装置功率列960列出预测将由热效应器系统使用以实现热操作的功率的量。累计装置功率列970列出了预测由该行热效应器系统使用的功率与该行以下所有热效应器系统(即，排序较高的所有热效应器系统)的预测功率支出结合的总量。
功率限制列980限定了给定行的热力系统被允许使用的功率限制，以防止超出车辆的功率预算。功率预算列980中有三类条目982、984和986。表示为"无限制"的条目982限定了该行的热效应器系统没有功率预算限制。表示为"0"的条目984则限定了该行的热效应器系统在热操作期间不提供任何功率且因此不会操作。
第三类条目986表示小于装置功率列960中对应条目但大于0的数值功率预算。第三类条目中的值提供了在对应热装置停止工作之前，对应热装置在热操作中可消耗的功率的量。依据装置类型和控制类型，功率限制可以是截止阈值，当超过阈值时装置停止操作，或者功率限制可以是一段时间内的平均值，以致使对应热效应器的热操作被减少，并允许在整个热操作过程中继续操作。功率限制列980仅在热系统的功率预算有限的示例下使用。
每一列930、940、950、960、970和980中的具体数值都是因地制宜的，且会依据热操作所处的环境和条件而改变。举例来说，用户偏好列930中的条目是为每个给定用户随时间被学习的，并根据用户对热系统的自定义调整进行调整。类似地，热效能列940依据外部条件，诸如温度和湿度，并利用既定规则被调整。既定规则可以基于经验测试、神经网络学习或任何类似方法。
装置功率列960中的条目是热效应器为实现所需的温度和流速而使用的功率的量的估计值。这些估计值依据具体热操作和条件，且由用于热装置的控制器根据任何已知的估计确定。如上所述，累积装置功率列970中的条目依据装置功率列960条目和由组合权重列950确定的列顺序。
继续参考图8和图9的控制系统，图10、图11和图12是为图8的控制系统创建排序表900(图9)的流程图，其中图10示出了通用操作，图11示出了将达到乘员热舒适设定点的功耗最小化的操作，且图12示出了受功率预算限制的操作。
图10的通用操作1000首先通过在"确定用户偏好"步骤1010中确定用户偏好开始。用户偏好可以由用户手动输入，也可以基于存储的用户配置文件或通用的用户偏好。一旦确定了用户偏好，控制器就会在"估计功耗"步骤1020中确定由每个热装置实现热操作所需的估计功率。在确定达到舒适设定所需的功率之后，控制器会在"确定提供给乘员的功率"步骤1030中确定从每个热装置提供给乘员的功率的量。在"确定效率"步骤1040中，一旦为热效应器估计出使用的功率和提供的功率，就可以通过将提供给乘员的功率除以估计的使用功率来确定热效应器的效能或效率。
在确定热系统中每个热效应器的效率之后，控制器通过在"确定装置排序"步骤1050中将确定的效率乘以确定的偏好值，以对装置进行排序。依据操作模式(例如，功率优化、功率预算等)，控制器会在"调整排序"步骤1060中调整装置的排序。一旦执行了任何调整之后，在"控制装置"步骤1070中，根据由装置排序修改的误差值控制热效应器，如上文关于图8所述那样。
图11示出了图10的排序调整步骤1060在被应用以最小化功耗时的流程图100。排序调整开始于归一化排序，其通过在"排序归一化"步骤1162中将效率乘以功耗来确定。然后将归一化排序应用于功率最小化函数(公式1，如下)：
在公式1中，第一项(fbias1)包括Tset，指的是给定热效应器的空气温度或表面温度；Tmin，指的是选定热效应器范围内的最小可接受值；以及Tmax，指的是选定热效应器范围内的最大可接受值，且用于传导式装置和对流式装置。第二项(fbias2)包括hset，指的是对于给定热效应器的设定热传递系数；hmax，指的是对于给定热效应器的最大热传递系数；以及hmin，指的是对于给定热效应器的最小热传递系数。第二项和除以2仅用于对流式装置。
最小化函数(等式1)确定P值，其表示热效应器的估计功耗，并通过在预设定限制内改变装置设定点来调整每个热器的排序，以在"调整设定点以最小化功率"步骤1166中识别实现设定点所需的最小功耗。如图10所示，最小化的功率排序将用于控制装置。
当热效应器系统被分配了功率的有限量时，车辆控制器操作，以不仅确保功耗被最小化，还要确保不超出被分配的功率预算。举例来说，这可能发生在电动车辆的剩余电量低于一定量时，且控制器需要确保在到达充电站之前有足够的功率来操作车辆。为确保不超出功率预算，图11中的流程被修改，修改后的流程1200在图12中示出。最初，按照图10的流程中的描述对装置进行排序，并在"按排序对装置进行排名"步骤1262中按排序对装置进行排名。排名提供了根据功率最小化排序的装置的有序列表。一旦排名完成之后，可以在"估计功耗"步骤1263中估计每个装置的预期功耗，并在"计算累计装置功耗"步骤1266中确定每个装置的累计装置功率。
在确定累计装置功率之后，控制器会在"识别在哪里累计功率超出功率限制"步骤中识别哪个热效应器的估计功耗会致使累计功率超出所提供的功率限制。在"应用功率限制"步骤1270中，对识别出的热效应器进行索引，以给热效应器的操作提供功率限制，在被索引出的热效应器下方的每个热效应器不被提供限制，而在被索引出的热效应器上方的每个热效应器被禁用和/或关闭。
虽然不同的示例都有图中所示的具体部件，但本发明的实施方案并不局限于这些具体组合。可以将其中一个示例中的某些部件或特征与另一示例中的特征或部件组合使用。
尽管已经公开了示例性实施方式，但本领域的普通技术人员会认识到，某些修改将在权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求，以确定其真正的范围和内容。

Claims (15)

1.一种用于车辆乘员的微气候系统，包括：
多个微气候热效应器，每个微气候热效应器具有对应热效应器控制器并配置为至少部分地控制乘员热舒适性，每个微气候热效应器包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置为确定与所述多个微气候热效应器中的至少一个微气候热效应器相对应的微气候参数；以及
与多个热效应器控制器通信的微气候系统控制器；和优化器，其配置为将来自多个加权值的对应加权值应用至所述多个微气候热效应器中的每个热效应器控制器。
2.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，每个加权值是用户偏好值和效率值的组合，且可选地，其中，优化器配置为响应于用户手动修改对应热效应器的操作而修改与热效应器相对应的用户偏好值。
3.根据权利要求2所述的微气候系统，其中，加权值是用户偏好值乘以效率值。
4.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，优化器包括加权表，加权表包括对于每个热效应器的功耗条目，功耗条目限定了对应热效应器为实现被指示的热舒适级别所需的功率的估计量。
5.根据权利要求4所述的微气候系统，其中，加权表还包括对于每个热效应器的加权值条目，加权值条目限定了对于为实现被指示的热舒适级别的热效应器操作的对应热量条目的加权值。
6.根据权利要求5所述的微气候系统，其中，加权表还包括累计功耗条目，累积功耗条目限定了对应热效应器和所述多个热效应器中加权值高于对应热效应器的加权值的每个其他热效应器的估计总功耗，并且可选地，其中，加权表包括对于所述多个热效应器中的每个热效应器的限制条目，其中，限制条目限定了无限制、0功耗和数值限制中的一种，并且其中，数值限制是允许由对应热效应器使用的功率的量，并且小于对于对应微气候系统的功耗条目。
7.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，优化器包括对于每个热效应器的多个加权值，每个加权值对应于不同的热效应器操作，可选地，不同的热效应器操作包括加热操作、低于阈值温度开始的加热操作、冷却操作、以及高于阈值温度开始的冷却操作。
8.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，微气候系统控制器配置为输出多个误差信号，所述多个误差信号包括与每个热效应器相对应的一个误差信号，并且其中，优化器配置为通过将与给定热效应器相对应的误差信号乘以与给定热效应器相对应的加权值来应用加权值。
9.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，优化器布置在微气候系统控制器的输出与每个热效应器控制器的输入之间。
10.根据权利要求1所述的微气候系统，其中，优化器是微气候系统控制器的一部件。
11.一种用于优化微气候系统中的热操作的方法，包括：
产生多个反馈控制误差信号，所述多个反馈控制误差信号中的每个反馈控制误差信号与多个热效应器中的唯一热效应器相对应；
利用优化器将每个反馈控制误差信号乘以与反馈控制误差信号所对应的唯一热效应器相对应的加权值；以及
将每个加权反馈控制误差信号提供给对应的唯一热效应器。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过将归一化效率加权值乘以归一化偏好值来确定每个加权值，其中，效率值表示在被指示的热操作期间对应的唯一热效应器的功耗效率，且偏好值表示至少一个用户对于对应热效应器的偏好，并且可选地，所述方法包括响应于用户降低热效应器的输出而降低热效应器的归一化偏好值。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，优化器配置为增加偏好的热效应器的反馈控制误差信号，且减少非偏好的热效应器的反馈控制误差信号。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，优化器包括对于每个热效应器的每个热操作的估计功耗、以及对于每个热效应器的累计功耗条目，并且其中，与给定热效应器相对应的累计功耗条目是对应热效应器的估计功耗和与具有较高加权值的每个热效应器相对应的估计功耗的总和。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括通过以下方式执行功率预算：对于对应累计功耗低于功率预算的热效应器不提供功率限制；限制对应累计功耗超过功率预算的第一热效应器的功耗；以及禁用所有剩余的热效应器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5524439A (en) 1993-11-22 1996-06-11 Amerigon, Inc. Variable temperature seat climate control system
US6454178B1 (en) * 2001-05-24 2002-09-24 Ford Global Technologies, Inc. Adaptive controller for an automotive HVAC system
US6857697B2 (en) 2002-08-29 2005-02-22 W.E.T. Automotive Systems Ag Automotive vehicle seating comfort system
US6727467B1 (en) 2003-01-31 2004-04-27 W.E.T. Automotive Systems Ag Heated handle and method of forming same
US9150132B2 (en) * 2011-06-13 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc Vehicle comfort system with efficient coordination of complementary thermal units
DE102011121979A1 (de) 2011-09-14 2012-11-22 W.E.T. Automotive Systems Ag Temperier-Einrichtung
DE102012023996A1 (de) 2012-09-28 2014-06-12 W.E.T. Automotive Systems Ag Temperiereinrichtung für Griffe, insbesondere von Lenkeinrichtungen
DE112013006721T5 (de) * 2013-02-22 2015-11-12 Kongsberg Automotive Ab Fahrzeugaufbau und Verfahren zum Zuweisen von Leistung darin
KR20170078732A (ko) * 2014-10-31 2017-07-07 젠썸 인코포레이티드 차량 마이크로공조 시스템 및 이를 제어하는 방법
US11363683B2 (en) * 2018-04-16 2022-06-14 GM Global Technology Operations LLC PTC radiant heating system and method

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