CN213501729U - 用于机动车辆乘客舱的热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于机动车辆乘客舱的热管理系统，所述系统包括处理单元，该处理单元布置成：获取代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一条数据，获取代表乘客的代谢活动的第二条数据(MET)，获取代表乘客舱中的乘客的热环境的第三条数据，基于以这种方式获取的三条数据，确定与乘客舱中的乘客相关的热舒适度指数(PMV)的值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于机动车辆的热管理系统。本实用新型还涉及一种由这种热管理系统实施的热管理方法。
背景技术
在机动车辆中，已知的是根据外部温度和阳光条件来管理由不同通风口吹出的空气的流量、温度和分布。在某些车辆中，这可以与加热的方向盘和/或加热或冷却的座椅以及有时是加热的接触表面(比如扶手)的激活相结合。
除了使用红外传感器检测乘客衣服的表面温度以更好地维持过渡接收阶段(当人来自炎热或寒冷的环境时)的初始条件和由辐射和对流交换产生的热平衡的几个示例外，几乎没有检测到和/或考虑到乘客的热状态。通常，对乘客舱热状态的测量仅限于结合阳光传感器测量空气温度。
已经提出了基于新传感器特别是红外相机和新致动器特别是辐射面板和/或局部空气供应的更复杂的舒适度管理方法。
本实用新型特别旨在提出对已知的热管理系统的改进。
实用新型内容
因此，本实用新型涉及一种用于机动车辆乘客舱的热管理系统，其特征在于，所述系统包括处理单元，该处理单元设计成：
-获取代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一数据(Clo)和/或代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)，
-获取代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据，特别是能够表征热环境的一组数据，
-基于由此获取的数据，确定与乘客舱中的乘客相关的热舒适度指数(PMV)的值。
本实用新型特别是通过增加适应每个乘客的需求的能力来对车辆的舒适度和满意度领域中增长的需求做出响应。
根据本实用新型的系统能够实现以下方面：
-适应每位乘客的具体特征的能力，即考虑到特定乘客的喜好和期望，以及与乘客的个人特征(性别、年龄、脂肪与肌肉比例等)相关的特定舒适度范围，
-考虑可能影响热舒适度的乘客的所有使用情况或状态的能力：衣服、代谢(消化、运动、时间等)、压力、疲劳等，
-考虑与乘客进行各种热交换的能力，而不论其性质(对流、辐射、接触)或位置(头部、颈部、躯干、手臂、手、背部、大腿、腿、脚)如何。
根据本实用新型的一方面，该系统包括至少一个传感器，该传感器布置成测量用于确定第一、第二和第三数据中的至少一个的参数。
根据本实用新型的一方面，传感器是以下之一：
-相机，特别是DMS相机，其布置成观察乘客舱中的乘客，
-由广角红外相机形成的红外圆顶(infrared dome)，该红外圆顶放置在乘客舱的天花板上并且可以测量乘客舱的壁和窗户的温度，
-阳光传感器，
-在交换器之后的空调设备或HVAC的出口处的温度传感器，
-覆盖乘客舱的温度传感器。
驾驶员监视系统(DMS)是在近红外下运行的相机，无论乘员舱内的照明条件如何，它都能够捕获驾驶员面部和/或胸部的图像。可以应用算法，特别是使用物理分析或大数据来推断出一系列信息，比如识别乘客的身份、评估疲劳程度、估计心率以及识别上身所穿的衣服。
根据本实用新型的一方面，该系统包括空调设备，特别是HVAC，并且所述系统设计成测量用于确定代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据的参数，该参数与空调设备的状态有关，特别是与空调设备的鼓风机的功率或来自空调设备的经调节的空气的分配有关。
根据本实用新型的一方面，代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一数据(Clo)是乘客所穿的衣服的热阻。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成处理由相机捕获的图像，并使用所述图像来确定衣服的类型(乘客所穿戴的T恤和/或衬衫和/或毛衣和/或外套和/或围巾和/或帽子)，特别是通过图像识别，该系统还设计成基于如此测量的衣服的类型来确定热阻。
根据本实用新型的一方面，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)至少取决于乘客的心率，该心率特别由系统的相机特别是DMS相机测量。
根据本实用新型的一方面，该相机设计成观察由血液在面部皮肤中的运动而引起的乘客面部颜色的变化，并且该系统使用这些图像来测量心率。
根据本实用新型的一方面，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)至少取决于乘客的身体特征，该身体特征特别是由系统的相机特别是DMS相机测量。
根据本实用新型的一方面，相机设计成特别通过图像处理来测量乘客的身体特征，特别是性别、年龄、尺寸和体积。该数据可用于确定重量。
根据本实用新型的一方面，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)既取决于乘客的心率，又取决于乘客的至少一个身体特征。
根据本实用新型的一方面，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)是由乘客产生的热表面功率密度。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成使用由传感器特别是由红外穹顶测量的壁和/或窗户的温度来计算乘客身体的至少一个部位且特别是多个部位的辐射温度，比如头、胸、背、腿、小腿、脚和臂。
根据本实用新型的一方面，对身体的至少六个不同部位且特别是身体的至少十个不同部位进行计算，比如头、颈、躯干、臂、手、背、臀、大腿、腿和脚。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成为乘客身体的部位估计与乘客接触的空气的温度；特别是乘客身体的多个部位；特别是头、胸、背、腿、小腿、脚和臂；特别是基于鼓风机的功率和/或HVAC的分配和/或所吹送的空气温度以及乘客舱的温度；并且特别是基于图表。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成使用HVAC分配和/或鼓风机的功率来估计(特别是使用图表)与乘客身体的一个或多个部位接触的空气的速度。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成获取HVAC的特性比如百叶窗的位置和鼓风机的特性来估计围绕乘客的空气速度。
根据本实用新型的一方面，这些温度和/或速度用于计算代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成通过估计由身体的每个部位特别是头、胸、背、腿、小腿、脚和臂所交换的热功率来估计乘客与其环境所交换的总热功率(P_tot_理论)。
根据本实用新型的一方面，所交换的功率是局部空气速度、局部空气温度、局部辐射温度、乘客的表面、乘客的衣服水平(Clo)和代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)的函数。
根据本实用新型的一方面，该系统设计成将与环境交换的总热功率(P_tot_理论)与由乘客的代谢产生的理论功率进行比较，并且将该功率差乘以系数以确定热舒适指数(PMV)的值。
根据本实用新型的一方面，该模型然后可以用于估计乘客的瞬时舒适度。还可以为热致动器定义设定点，以便确保乘客舒适度。这提供了热系统的个性化调整。
与仅基于与乘客无关的参数(驾驶室温度、外部温度、阳光)的已知调整装置不同，本实用新型优选地同时使用外部数据和乘客特性。这使得热需求能够得以改善，以确保乘客的热舒适度。
本实用新型还涉及一种用于管理机动车辆乘客舱中的热舒适度的方法，该方法使用基于对身体不同部位的热交换的计算以及由此得出的平衡温度和功率预算的分析来估计热感和热舒适度的模型，其特征在于，该方法同时确定以下内容来估计舒适度指数：
-由测量数据和/或预定的估计模型得出的一个或多个乘客的代谢活动，
-由测量数据和/或预定的估计模型得出的一个或多个乘客的衣服水平，
-在身体的至少六个不同区域进行的通过对流、辐射和与一个或多个乘客接触的交换。
根据本实用新型的一方面，设计该方法时要根据环境湿度和温度以及代谢而考虑到呼吸、出汗和流汗引起的热交换以估计舒适度指数。
根据本实用新型的一方面，代谢活动的确定取决于日期和/或时间、乘客的性别、年龄和其他个人特征以及其当前或先前活动的数据或知识。
根据本实用新型的一方面，该方法设计成考虑到天气的变化或由红外相机测量的在面部的不同部分处的皮肤温度之间的变化。
根据本实用新型的一方面，该方法设计成考虑到基于被当作身体各个部位的舒适度参考的皮肤温度数据和从在这些温度下获得的局部和全局交换的预算得出的热不足的计算的局部和全局热感的估计。
根据本实用新型的一方面，该方法设计成考虑到被当作以列表和/或建模值的形式和/或通过根据每个乘客的特征和偏好、环境条件和使用情况来学习而获得的舒适度参考的皮肤温度的图表。
根据本实用新型的一方面，该方法设计成考虑到基于组合并加权平衡皮肤温度与参考舒适度温度之间的身体每个部位的差异的影响以及该差异随时间的变化的公式的应用的全局热舒适度的估计。
根据本实用新型的一方面，该方法设计成考虑到以表列和/或模型值和/或通过根据每个乘客的特征和偏好、环境条件和使用情况来学习而获得的值的形式的每个项(平衡温度和参考温度之间的差异和/或其局部变化)的影响的加权系数。
附图说明
从下面的描述中可以更好地理解本实用新型，并且在下面的描述中阐明了本实用新型的其他细节、特征和优点，这些描述通过非限制性示例并参考附图给出，其中：
-图1是根据本实用新型的热系统的局部示意图，
-图2示出了用于管理图1中的系统的热舒适度的方法的步骤，
-图3示出了图2中的方法所涉及的乘客的不同区域。
具体实施方式
图1示出了用于机动车辆乘客舱的热管理系统1，其中所述系统包括处理单元2，其设计成：
-获取代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一数据(Clo)，
-获取代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)，
-获取代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据，
-基于由此获取的三个数据，确定与乘客舱中的乘客相关的热舒适度指数(PMV)的值。
该系统具有布置成测量用于确定第一、第二和第三数据的多个参数的多个传感器。
这些传感器包括：
-DMS相机3，其布置成观察乘客舱中的乘客，
-由广角红外相机形成的红外圆顶4，该红外圆顶4放置在乘客舱的天花板上并且可以测量乘客舱的壁和窗户的温度，
-阳光传感器5，
-在空调设备或HVAC10的出口处的温度传感器6，
-覆盖乘客舱的温度传感器7。
系统1设计成测量用于确定代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据的参数，该参数与空调设备的状态有关，特别是与空调设备的鼓风机的功率或来自空调设备的经调节的空气的分配有关。
代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一数据(Clo)是乘客所穿衣服的测量热阻。
为此，系统1设计为处理由相机3捕获的图像，并使用所述图像来确定衣服的类型(乘客所穿戴的T恤和/或衬衫和/或毛衣和/或外套和/或围巾和/或帽子)，特别是通过图像识别，系统1还设计成基于如此测量的衣服的类型来确定热阻。
代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)取决于乘客的心率HR，该心率HR特别是由相机3测量，如图3所示。
该相机3设计成观察由血液在面部皮肤中的运动而引起的乘客面部颜色的变化，并且系统使用这些图像来测量心率。
代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)取决于乘客的身体特征，该身体特征由相机6测量以通过图像处理来确定乘客的身体特征PC，特别是性别、年龄、尺寸和体积，以及间接确定重量。
代表乘客的代谢活动的第二数据MET是由乘客产生的热表面功率密度PS，其是利用数据PC推导出的。
使用了代表乘客的代谢活动的多个数据(MET)。
系统1设计成使用由红外圆顶4测量的壁和/或窗户的温度来计算乘客身体的多个部位的辐射温度，比如头Z1、胸Z2、背Z3、腿Z4、脚Z5、臂Z6和手Z7，如图3所示。
系统1设计成为乘客身体的部位估计与乘客接触的空气的温度；特别是乘客身体的多个部位；特别是头、胸、背、腿、小腿、脚和臂；特别是基于鼓风机的功率和/或HVAC的分配和/或所吹送的空气温度以及乘客舱的温度；并且特别是基于图表。
系统1设计成使用HVAC分配和/或鼓风机的功率来估计(特别是使用图表)与乘客身体的一个或多个部位接触的空气的速度。
这些温度和/或速度TV用于计算代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据。
系统1设计成通过估计由身体的每个部位特别是头、胸、背、腿、小腿、脚和臂所交换的热功率来估计乘客与其环境所交换的总热功率(P_tot_理论)。该总交换热功率(P_tot_理论)是数据Clo、Met和PS的函数。
实际上，所交换的功率是局部空气速度、局部空气温度、局部辐射温度、乘客的表面、乘客的衣服水平(Clo)和代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)的函数。
系统1设计成将与环境交换的总热功率(P_tot_理论)与由乘客的代谢产生的理论功率进行比较，并且将该功率差乘以系数以确定热舒适度指数(PMV)的值。
根据本实用新型的一方面，该模型然后可以用于估计乘客的瞬时舒适度。还可以为热致动器定义设定点，以确保乘客舒适度。这提供了热系统的个性化调整。
设计该方法时要根据环境湿度和温度以及代谢而考虑到呼吸、出汗和流汗引起的热交换以估计舒适度指数。
代谢活动的确定取决于日期和/或时间、乘客的性别、年龄和其他个人特征以及其当前或先前活动的数据或知识。
Claims (9)
1.一种用于机动车辆乘客舱的热管理系统，其特征在于，所述系统包括处理单元，该处理单元设计成：
-获取代表乘客舱中的乘客的衣服水平的第一数据(Clo)和代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)，
-获取代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据，
-基于由此获取的数据，确定与乘客舱中的乘客相关的热舒适度指数(PMV)的值。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括至少一个传感器，该传感器布置成测量用于确定所述第一、第二和第三数据中的至少一个的参数。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器是以下之一：
-相机(3)，其布置成观察乘客舱中的乘客，
-由广角红外相机形成的红外圆顶(4)，该红外圆顶放置在乘客舱的天花板上并且能够测量乘客舱的壁和窗户的温度，
-阳光传感器，
-在空调设备的出口处的温度传感器，
-覆盖乘客舱的温度传感器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括空调设备，并且所述系统设计成测量用于确定代表乘客舱中的乘客的热环境的第三数据的参数，该参数与空调设备的状态有关。
5.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统设计成处理由相机捕获的图像，并使用所述图像来确定乘客所穿的衣服的类型，所述系统还设计成基于如此测量的衣服的类型来确定热阻。
6.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)至少取决于乘客的心率。
7.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)至少取决于乘客的一个身体特征。
8.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，代表乘客的代谢活动的第二数据(MET)是由乘客产生的热表面功率密度。
9.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统(1)设计成为乘客身体的部位估计与乘客接触的空气的温度。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210622 |
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