DE112018003774T5

DE112018003774T5 - Wärmegefühl-Berechnungsgerät, Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls, Klimaanlage und Programm

Info

Publication number: DE112018003774T5
Application number: DE112018003774.6T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Ito; Tomonori Sakoi
Original assignee: Denso Corp; Shinshu University NUC
Current assignee: Denso Corp; Shinshu University NUC
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2018-06-15
Publication date: 2020-04-16
Also published as: US20200132329A1; JP6841182B2; CN111051787A; WO2019021674A1; JP2019023528A; US11371740B2

Abstract

Ein Wärmeberechnungsgerät wird bereitgestellt, das in der Lage ist, die Wärme während eines Übergangs anzuzeigen. Dieses Wärmeberechnungsgerät umfasst: eine Berechnungseinrichtung, die auf der Grundlage eines Wärmemodells des menschlichen Körpers (MDL), das einen menschlichen Körper simuliert, einen Basisindex berechnet, der das Wärmegefühl von Körperteilen des menschlichen Körpers unter eingegebenen Umgebungsbedingungen ENV anzeigt; und eine Korrektureinrichtung, die den Basisindex unter Verwendung einer als Korrekturelement dienende Wärmeübertragungsmenge (Qbi) korrigiert, die durch den Blutfluss des Wärmemodells des menschlichen Körpers verursacht wird.

Description

Bezugnahme auf die zugehörige Anmeldung
Die Offenbarung basiert auf der am 24. Juli 2017 angemeldeten Druckschrift JP 2017 - 142 854 A , deren Offenlegung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Technisches Gebiet
Die Offenbarung betrifft ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät, ein Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls, eine Klimaanlage und ein Programm.
Hintergrund
Druckschrift 1 offenbart eine neue Standard-Effektiv-Temperatur (SET*) als einen der Indizes für das menschliche Wärmegefühl oder das menschliche Wärme-/Hitzegefühl.
Stand der Technik
Druckschrift 1: JP 2009 - 187 050 A
Kurzfassung der Erfindung
Wenn eine Beziehung zwischen einer Umgebung und einer Objektperson nur vorübergehend besteht, wird die Genauigkeit reduziert. Wenn sich beispielsweise die Umgebung vorübergehend verändert oder wenn die Objektperson die angepasste Umgebung betritt oder verlässt, ist es unter Umständen nicht möglich, das Wärmegefühl eines gesamten menschlichen Körpers und das Wärmegefühl eines menschlichen Körperteils korrekt darzustellen. In Anbetracht dessen oder anderen nicht genannten Aspekten besteht Verbesserungsbedarf für ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät, ein Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls, eine Klimaanlage und ein Programm.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät, ein Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls, eine Klimaanlage und ein Programm zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, das Wärmegefühl eines gesamten menschlichen Körpers und das Wärmegefühl eines des menschlichen Körpers während eines Übergangs darzustellen.
Ferner wird eine Klimaanlage bereitgestellt, die in der Lage ist, das Wärmegefühl eines gesamten menschlichen Körpers und das Wärmegefühl eines menschlichen Körperteils während eines Übergangs in der Klimatisierung widerzuspiegeln.
Gemäß der Offenbarung enthält ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät eine Berechnungseinrichtung, die einen Basisindex berechnet, der das Wärmegefühl eines menschlichen Körperteils anzeigt, und eine Korrektureinrichtung, die den Basisindex korrigiert, indem sie als Korrekturelement eine Wärmeübertragungsmenge verwendet, die durch den Blutfluss eines Wärmemodells des menschlichen Körpers verursacht wird. Gemäß dem Wärmegefühl-Berechnungsgerät der Offenbarung werden nicht nur der Basisindex und auch das Korrekturelement berücksichtigt. Insbesondere entspricht die Wärmeübertragungsmenge durch den Blutfluss des menschlichen Körpers dem Korrekturelement. Dadurch kann es möglich sein, das Wärmegefühl des menschlichen Körperteils zum Zeitpunkt des Übergangs darzustellen.
Gemäß der Offenbarung enthält ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät eine Berechnungseinrichtung, die einen Basisindex berechnet, der das Wärmegefühl eines Menschen anzeigt, und eine Korrektureinrichtung, die den Basisindex korrigiert, indem als Korrekturelement eine Ganzkörperwärmespeichermenge und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers verwendet wird. Gemäß dem Wärmegefühl-Berechnungsgerät der Offenbarung werden nicht nur der Basisindex und auch das Korrekturelement berücksichtigt. Insbesondere entsprechen die Ganzkörperwärmespeichermenge durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers und/oder die Durchschnittskörpertemperatur dem Korrekturelement. Dadurch kann es möglich sein, das menschliche Wärmegefühl zum Zeitpunkt des Übergangs darzustellen.
Gemäß der Offenbarung enthält eine Klimaanlage ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät, eine Klimatisierungssteuerungseinrichtung, die die Klimatisierung gemäß dem Wärmegefühl-Berechnungsgerät steuert. Gemäß der Klimaanlage der Offenbarung wird die Klimatisierung basierend auf dem Index gesteuert, der durch das Widerspiegeln nicht nur des Basisindex, sondern auch des Korrekturelements erhalten wird. Dadurch kann es möglich sein, das menschliche Wärmegefühl am Übergang zur Klimatisierung widerzuspiegeln.
Gemäß der Offenbarung enthält ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät einen Berechnungsschritt, in dem ein Basisindex berechnet wird, der ein Wärmegefühl eines gesamten menschlichen Körpers oder ein Wärmegefühl eines menschlichen Körperteils angibt, und einen Korrekturschritt, in dem der Basisindex korrigiert wird, indem als Korrekturelement eine Wärmeübertragungsmenge, die durch einen Blutfluss eines Wärmemodells des menschlichen Körpers verursacht wird, eine Ganzkörperwärmespeichermenge und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur verwendet wird. Gemäß dem Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls der Offenbarung wird nicht nur der Basisindex und auch das Korrekturelement widergespiegelt. Insbesondere entsprechen die Wärmeübertragungsmenge, die durch einen Blutfluss des Wärmemodells des menschlichen Körpers verursacht wird, die Ganzkörperwärmespeichermenge und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers und die Durchschnittsbluttemperatur durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers dem Korrekturelement. Dadurch kann es möglich sein, das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers oder das Wärmegefühl des menschlichen Körperteils am Übergang darzustellen.
Gemäß der Offenbarung veranlasst ein Programm einen Computer, den Berechnungsschritt und den Korrekturschritt auszuführen. Gemäß dem Programm der Offenbarung werden nicht nur der Basisindex und auch das Korrekturelement widergespiegelt. Insbesondere entsprechen die Wärmeübertragungsmenge, die durch einen Blutfluss eines Wärmemodells des menschlichen Körpers verursacht wird, die gesamte Körperwärmespeichermenge und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers und die Durchschnittsbluttemperatur durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells eines menschlichen Körpers dem Korrekturelement. Dadurch kann es möglich sein, das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers oder das Wärmegefühl des menschlichen Körperteils am Übergang darzustellen.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebene Aufgabe und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden durch die nachstehende Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung verdeutlicht. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Entwicklung einer Klimaanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein Modellschema, das einen Teil eines Wärmemodells eines menschlichen Körpers zeigt;
3 ein Blockdiagramm eines Wärmegefühl-Berechnungsgeräts;
4 ein Flussdiagramm des Wärmegefühl-Berechnungsgeräts;
5 einen Graphen, der ein Verhältnis zwischen einem Wärmegefühl angebenden Index und dem Komfort angibt; und
6 ein Blockdiagramm einer Klimaanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend sind die Ausführungsbeispiele zur Implementierung der Offenbarung mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
In 1 wird ein Verfahren zur Entwicklung einer Klimaanlage 1 verwendet, um eine Klimaanlage 2 zu entwickeln, die in Serienproduktion hergestellt wird. Die Klimaanlage 2 entspricht einer Fahrzeugklimaanlage, die eine Umgebungsbedingung ENV eines Fahrzeuginnenraums steuert. Die Klimaanlage 2 kann zudem ein Innenraumluftvolumen, die Luftfeuchtigkeit oder dergleichen steuern. Die Klimaanlage 2 steuert eine Innenumgebung so, dass sich eine Objektperson im Inneren wohl fühlt. Die Objektperson entspricht beispielsweise einem Fahrer, oder einem Fahrgast auf einem Sitz. Die Klimaanlage 2 enthält einen Kühlkreislauf als Kühlvorrichtung, eine Heizvorrichtung, eine Steuerungseinrichtung, die den Kühlkreislauf und die Heizvorrichtung steuert.
Der durch die Klimaanlage gebotene Komfort wird nicht nur durch eine Rückkopplungsregelung einer Innentemperatur auf eine Zieltemperatur bereitgestellt, sondern auch durch eine zusätzliche Innenumgebung. Das Verfahren zur Entwicklung einer Klimaanlage 1 enthält eine Auswertungsphase 3 und eine Entwicklungsphase 4. In der Auswertungsphase 3 wird der Komfort für die Objektperson durch Untersuchungen unter einer Reihe von verschiedenen Umgebungsbedingungen ENV ausgewertet. In der Entwicklungsphase 4 wird eine Spezifikation der Klimaanlage 2 basierend auf einem Verhältnis zwischen einem in der Auswertungsphase 3 erhaltenen Index und dem Wärmegefühl (Komfortgrad) angepasst. Das Verfahren zur Entwicklung einer Klimaanlage 1 entspricht auch einem Herstellungsverfahren zum Herstellen einer Anzahl der Klimaanlagen 2.
In der Auswertungsphase 3 wird ein Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 verwendet. Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 führt ein Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls aus. In der Auswertungsphase 3 wird eine Testperson einer Anzahl von Umgebungsbedingungen ENV ausgesetzt und es werden Angabewerte des von dem Gegenstand empfundenen Komforts gesammelt. Gleichzeitig berechnet das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 das menschliche Wärmegefühl als einen objektiven Index. Der das Wärmegefühl angebende Index wird mathematisch basierend auf Umgebungsbedingungen und einem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL berechnet. Dieser Index kann Basisindex genannt werden. Der Basisindex kann das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers enthalten, das Wärmegefühl eines menschlichen Körperteils, oder beides.
Eine neue Standard-Effektiv-Temperatur SET* wird als der Basisindex verwendet. Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 berechnet SET*. SET* ist ein Zahlenwert, der durch ein theoretisches Modell (Wärmemodell des menschlichen Körpers) berechnet wird, bei dem die relative Luftfeuchtigkeit einer Standardumgebung auf 50 % eingestellt ist und die weitere Reaktion der menschlichen Physiologie berücksichtigt wird, indem der menschliche Körper, dem Kleidung und ein Grundstoffwechsel hinzugefügt werden, in zwei Schichten einer inneren Schicht und einer äußeren Schicht unterteilt wird. SET* wird basierend auf dem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL berechnet, das den menschlichen Körper simuliert. SET* wird unter der Annahme berechnet, dass das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL in der gleichen Umgebungsbedingung ENV positioniert wird wie der Gegenstand. SET* wird für jede aus der Reihe der Umgebungsbedingungen ENV berechnet.
Darüber hinaus berechnet das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 durch Korrektur des Basisindex einen neuen Index X. Der neue Index X kann Korrekturindex genannt werden. Der berechnete neue Index X wird der Auswertungsphase 3 zur Verfügung gestellt. Die Korrektur des Basisindex wird durchgeführt, um eine gewisse Übereinstimmung zwischen dem Index und dem Wärmegefühl (Komfortgrad) am Übergang zu verbessern. Der Übergang in diesem Fall umfasst sowohl einen Fall, in dem sich die Umgebungsbedingung ENV vorübergehend ändert, als auch einen Fall, in dem sich die Objektperson bewegt. Der Übergang kann entweder den Fall einschließen, bei dem sich die Umgebungsbedingung ENV vorübergehend ändert oder den Fall, bei dem sich die Objektperson bewegt.
Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 wird durch eine Steuerungseinrichtung wie einen Mikrocomputer oder ein Logik-Array bereitgestellt. Die Steuerungseinrichtung enthält zumindest eine Berechnungsverarbeitungseinheit (CPU) und zumindest eine Speichervorrichtung als ein Speichermedium, das ein Programm und Daten speichert. Die Steuerungseinrichtung kann durch einen Mikrocomputer bereitgestellt werden, der ein computerlesbares Speichermedium enthält. Das Speichermedium entspricht einem strukturell ausgebildetem Speichermedium, das vorübergehend ein computerlesbares Programm speichert und beispielsweise einem RAM, einem ROM, oder einem Flash-Speicher entspricht. Das Speichermedium kann einem Halbleiterspeicher, einer Magnetdiskette oder dergleichen entsprechen. Die Steuerungseinrichtung kann durch eine Reihe von Computerressourcen bereitgestellt werden, die durch einen Computer oder eine Datenkommunikationsvorrichtung verbunden sind. Wenn es von der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird, bewirkt das Programm, dass die Steuerungseinrichtung gemäß der hierin enthaltenen Beschreibung funktioniert und die Steuerungseinrichtung das hierin beschriebene Verfahren durchführt. Ein Programm zur Berechnung des Wärmegefühls wird von der Steuerungseinrichtung ausgeführt.
Bei der Auswertungsphase 3 wird der Angabewert des Komforts und der berechnete neue Index X miteinander in Beziehung gesetzt. Dadurch wird der subjektive Komfort (Wärmegefühl) durch den Index ersetzt, der einem objektiv berechneten Wert entspricht. Der Angabewert hat beispielsweise ein Niveau, das (1) einen komfortablen Zustand, (2) einen leicht komfortablen Zustand, (3) einen Normalzustand, (4) einen leicht unbequemen Zustand, (5) einen unangenehmen Zustand oder dergleichen anzeigt. Durch diese Assoziation erfasst ein Entwickler das subjektive Wärmegefühl (Komfort) basierend auf dem Index.
In der Entwicklungsphase 4 entwickelt der Entwickler die Klimaanlage 2 derart, dass der Index mit hohem Komfort wiedergegeben wird. Die Klimaanlage 2 ist so entwickelt, dass sie nicht nur die Temperatur in Richtung der Solltemperatur steuert, sondern auch die zusätzliche Innenraumumgebung verändert. Mit anderen Worten, die Klimaanlage 2 ist so konzipiert, dass sie nicht nur die Temperatur, sondern auch andere Umgebungsbedingungen steuert.
Die vorhandene Klimaanlage 2 realisiert auch die zusätzliche Innenraumumgebung mit verschiedenen Verfahren. Ein Beispiel der zusätzlichen Innenraumumgebung ist eine Änderungskurve der Temperatur im Innenraum mit dem Zeitablauf. Um beispielsweise den Komfort zu erhöhen, kann die Temperatur variiert werden, eine schnelle Erwärmung kann vorgesehen werden, oder die Temperatur kann bewusst langsam verändert werden. Ein Beispiel für die zusätzliche Innenraumumgebung ist eine Änderungskurve der Windgeschwindigkeit im Innenraum mit dem Zeitablauf. Ein Beispiel für die zusätzliche Innenraumumgebung wird durch einen Unterschied einer Temperatur des Windes, der auf den Oberkörper gerichtet ist, und der Temperatur des Windes, der auf den Unterkörper gerichtet ist, vorgesehen. Ein Beispiel für die zusätzliche Innenraumumgebung ist eine Anlaufdauer, eine Betriebsdauer oder eine Abschaltzeit eines Zusatzheizgerätes. Die zusätzliche Innenraumumgebung kann durch andere Verfahren bereitgestellt werden.
In der Entwicklungsphase 4 stellt der Entwickler die zusätzliche Innenraumumgebung so ein, dass der Komfort erhöht wird. Zum Beispiel ist der gefühlte Komfort beim Betreten des Innenraums bei 20° C von außen bei 0° C anders als der gefühlte Komfort beim Betreten des Innenraums bei 20° C von außen bei 10° C. Die meisten Objektpersonen nehmen ausreichend Wärme wahr und im ersteren Fall wird ein hoher Komfort erzielt. Im letzteren Fall hingegen empfinden die meisten Objektpersonen nicht die gleiche Wärme und weniger Komfort wird erzielt. Um die Behaglichkeit im letzteren Fall zu erhöhen, kann man zum Beispiel in Erwägung ziehen, die Windgeschwindigkeit zu erhöhen, um die Stimulation zu erhöhen. Bei der Entwicklungsphase 4 wird eine solche Steuerung zur Erhöhung des Komforts in der Klimaanlage 2 eingestellt.
2 zeigt ein Beispiel des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL. Das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL kann verschiedene Modelle verwenden. Das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL entspricht einer Funktion, die erhalten wird, indem der menschliche Körper thermisch abgebildet wird. Das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL enthält (1) die Wärmeübertragung zwischen Körpergewebe (einschließlich der blutflussbedingten Wärmeübertragung, (2) die Wärmeübertragung zwischen dem menschlichen Körper und der Umgebung, in der sich der menschliche Körper befindet, und (3) Reaktionen auf die Anpassung der blutflussbedingten Körpertemperatur, das Schwitzen und Stoffwechselprozesse.
Bezogen auf 1, ist das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL auf der Annahme mehrerer menschlicher Körperteile Mi eingerichtet. Es kann wünschenswert sein, dass der menschliche Körper durch mindestens sechs Körperteile wie Kopf, Rumpf, rechter Arm, linker Arm, rechter Fuß und linker Fuß nachgebildet wird. Ferner kann es wünschenswert sein, den menschlichen Körper durch 16 Körperteile zu modellieren, die zusätzlich einen Hals, einen Brustkorb, einen Bauch, einen Oberarm, einen Unterarm, eine Hand, einen Oberschenkel, einen Unterschenkel und einen Fuß, wie in der Zeichnung dargestellt, umfassen. 1 und 2 zeigen beispielhaft einen Oberarm MU, einen Unterarm MF und eine Hand MH.
In 2 wird der Blutfluss unter der Annahme von zwei Systemen, einem arteriellen und einem venösen System, dargestellt. Bei Annahme eines menschlichen Körperteils Mi ist ein Knoten N1, der eine Beziehung zwischen dem Körperteil Mi und der Arterie anzeigt, und ein Knoten N2, der eine Beziehung zwischen dem Körperteil Mi und der Vene anzeigt, vorstellbar. Ein Knoten N3, der eine Beziehung zwischen einer menschlichen Innenschicht am Körperteil Mi und der Arterie anzeigt, und ein Knoten N4, der eine Beziehung zwischen der menschlichen Innenschicht am Körperteil Mi und der Vene anzeigt, sind auch vorstellbar. Ferner ist ein Knoten N5, der eine Beziehung zwischen einer menschlichen äußeren Schicht (z.B. Haut) am Körperteil Mi und der Arterie anzeigt, und ein Knoten N6, der eine Beziehung zwischen der menschlichen äußeren Schicht am Körperteil Mi und der Vene anzeigt, vorstellbar. Auf diese Weise werden die Knoten als sechs Blutgefäßelemente für einen Körperteil Mi gesetzt und funktionalisiert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der neue Index X, der das Wärmegefühl an einem menschlichen Körperteil Mi angibt, indem der Wärmezufluss von einem anderen Körperteil und der Wärmeabfluss widergespiegelt wird. So kann z.B. auch bei einem Endteil wie der Hand MH der Wärmezufluss vom nächsten Unterarm MF und der Wärmeabfluss zum nächsten Unterarm MH berücksichtigt werden. Ferner können der indirekte Wärmezufluss und der indirekte Wärmeabfluss zwischen dem Oberarm MU und einem anderen Körperteil berücksichtigt werden. Der Wärmezufluss und der Wärmeabfluss ändern sich am Übergang und eignen sich daher für ein Korrekturelement am Übergang.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Wärmegefühl-Berechnungsgeräts 5. Mehrere Variablen in einer beliebigen Umgebungsbedingung ENV werden aus dem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL gewonnen. Die Umgebungsbedingungen ENV schließen eine Temperatur Ta, eine Windgeschwindigkeit Va, eine Luftfeuchtigkeit h, Strahlung Tr wie z.B. Sonnenstrahlung in der Umgebung, in der sich der menschliche Körper befindet, mit ein. Diese Umgebungsbedingungen ENV werden für jeden menschlichen Körperteil vorgesehen. Beispielsweise wird eine Temperatur Tai für ein Körperteil Mi vorgesehen. Dadurch wird beim Wärmegefühl ein Unterschied der Temperatur am Oberarm MU und der Temperatur an der Hand MH widergespiegelt. Ferner enthalten die Umgebungsbedingungen ENV den menschlichen Stoffwechsel und die Kleidung. Ferner können die Umgebungsbedingungen einen Index enthalten, der die Temperatur des Sitzes oder die Schwankungsbreite der Windgeschwindigkeit, eine Herzfrequenz, eine Hauttemperatur, einen Verlauf der Lufttemperatur oder ähnliches anzeigt.
Der Basisindex des Wärmegefühls wird basierend auf dem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL erhalten. Das Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL sieht eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen des Basisindex vor. Der Basisindex kann beispielsweise der neuen Standard-Effektiv-Temperatur (SET*) entsprechen. Ein Berechnungsverfahren für SET* ist bereits bekannt. Es gibt einen Zusammenhang zwischen SET* und dem menschlichen Wärme-/Hitzeempfinden. Jedoch entsteht ein Fehler in dem Zusammenhang unter einem Übergangszustand.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Korrekturelement zum Korrigieren des Basisindex berechnet. Das Korrekturelement zum Berechnen des neuen Index X, der das Wärmegefühl angibt, wird basierend auf dem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL berechnet. Verschiedene Korrekturelemente können verwendet werden.
Die Korrekturwerte enthalten wenigstens eine blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi. Die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi trägt zur Verbesserung der Genauigkeit des Index bei, der das Wärmegefühl des menschlichen Körperteils angibt. Die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi trägt indirekt zur Verbesserung der Genauigkeit des Index bei, der das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers angibt.
Die Korrekturelemente enthalten wenigstens eine Ganzkörperwärmespeichermenge Sb. Die Korrekturelemente enthalten wenigstens eine Durchschnittskörpertemperatur Tb. Die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und/oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb tragen zur Verbesserung des Index bei, der das Wärmegefühl des menschlichen Körperteils angibt. Die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und/oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb tragen indirekt zur Verbesserung des Index bei, der das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers angibt.
Die verschiedenen Korrekturelemente können unter Umständen die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi und die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb enthalten. Die verschiedenen Korrekturelemente können aber unter Umständen auch jede der blutflussbedingten Wärmeübertragungsmenge Qbi, der Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und der Durchschnittskörpertemperatur Tb enthalten. Die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi spiegelt sich im Index wider, die Wärmeübertragung innerhalb des menschlichen Körpers durch die vorübergehende Änderung der Umgebungsbedingung ENV. Die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und/oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb spiegelt sich in dem Index wider, eine Verarbeitung der Vergrößerung oder Verkleinerung der Wärmespeichermenge des menschlichen Körpers durch die vorübergehende Änderung der Umgebungsbedingung ENV.
Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 enthält verschiedene Körperteil-Wärmegefühl-Berechnungseinrichtungen 5i zur Berechnung des neuen Index X für jedes der Körperteile, der das Wärmegefühl jedes Körperteils angibt. Einer der verschiedenen Wärmegefühl-Berechnungseinrichtungen 5i berechnet das Wärmegefühl des gesamten menschlichen Körpers auf der Grundlage des Wärmegefühl der verschiedenen Körperteile. Einer der verschiedenen Wärmegefühl-Berechnungseinrichtungen 5i kann auch als Ganzkörper-Wärmegefühl-Berechnungseinrichtung bezeichnet werden. Die Körperteil-Wärmegefühl-Berechnungseinrichtungen 5i bieten einen Korrekturwert, der den Basisindex korrigiert. Die Körperteil-Wärmegefühl-Berechnungseinrichtungen 5i berechnen den neuen Index X durch eine Funktion einer Gleichung (1): $Xi = Ai + Bi \times (SET*) + Ci \times {(SET *)}^{2} + Di \times Qbi + Ei \times Sb + Fi \times Tb .$
In dieser Funktion stellen die Positionen von der ersten bis zur dritten Stelle auf der rechten Seite von (Ai + Bi × (SET*) + Ci × (SET*)²) eine Basisfunktion dar. Die Basisfunktion entspricht einer quadratischen Funktion von SET*. Die vierte Position von (Di × Qbi) auf der rechten Seite, die fünfte Position von (Ei × Sb) und die sechste Position von (Fi × Tb) liefern den Korrekturbetrag durch die Korrekturelemente. Die Korrekturelemente fügen dem SET* eine direkte Korrekturkomponente als Basisindex hinzu und verbessern den Grad der Übereinstimmung zwischen dem Basisindex und dem Wärmegefühl. Der Korrekturbetrag entspricht einer linearen Funktion jedes Korrekturelements. Die Korrekturelemente entsprechen z.B. Di × Qbi, Ei × Sb oder Fi × Tb.
4 zeigt einen Graphen, der eine Beziehung zwischen SET* als Basisindex und dem Grad des Komforts zeigt. Der Grad des Komforts kann einem Angabewert des Komforts entsprechen, und auch dem menschlichen Wärmegefühl. Das Verhältnis zwischen SET* als Basisindex und dem Grad des Komforts kann durch eine Basisfunktion f (SET*) dargestellt werden. Der Korrekturbetrag durch das Komponentenelement wirkt als direkte Komponente auf die Basisfunktion f (SET*). So bewirkt z.B. die vierte Position von (Di × Qbi) auf der rechten Seite eine Parallelverschiebung der Basisfunktion f (SET*) durch Addition der Direktkomponente, in der die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi als Variable eingestellt ist. Die fünfte Position von (Ei × Sb) auf der rechten Seite bewirkt eine Parallelverschiebung der Basisfunktion f (SET*) durch Addition der Direktkomponente, in der die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb als Variable eingestellt ist. Die sechste Position von (Fi × Tb) auf der rechten Seite bewirkt eine Parallelverschiebung der Basisfunktion f (SET*) durch Addition der Direktkomponente, in der die Durchschnittskörpertemperatur Tb als Variable eingestellt ist. Dadurch wird der Fehler am Übergang verhindert. Die Funktion f (SET*) in der Zeichnung ist ein Beispiel. Sie wird z.B. dargestellt als f (SET*) = Ai + Bi × (SET*) + Ci × (SET*)².
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Berechnungsprogramms für das Wärmegefühl zeigt, das von dem Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 ausgeführt wird. Ein Berechnungsprogramm für das Wärmegefühl 120 beinhaltet den Schritt S121 die Eingabe der Umgebungsbedingung ENV und S122, die Eingabe einer Bedingung des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL. S121 und S122 stellen einen Eingabeschritt dar. Als Bedingung des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL können z.B. Größe, Gewicht, Muskelmasse, Fettmasse, Knochenmasse o.ä. verwendet werden. Die Bedingung des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL kann auf den Standardwert festgelegt werden.
Das Berechnungsprogramm für das Wärmegefühl 120 enthält den Schritt S123 zur Berechnung des Basisindex. Basierend auf dem Wärmemodell des menschlichen Körpers MDL wird SET* unter der eingegebenen Umgebungsbedingung ENV berechnet. Weiterhin werden auf der Basis des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL die Wärmeübertragungsmenge Qbi, die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und die Durchschnittskörpertemperatur Tb berechnet. S123 sieht einen Berechnungsschritt vor. S123 sieht eine Basisberechnungseinrichtung vor, die den Basisindex berechnet. Die Berechnungseinrichtung entspricht der Basisberechnungseinrichtung und dem Berechnungsschritt.
Das Berechnungsprogramm für das Wärmegefühl 120 enthält den Schritt S124 zur Berechnung des Wärmegefühls des gesamten Körpers und des Wärmegefühls jedes einzelnen Körperteils Mi. S124 wiederholt die Berechnung für jedes Körperteils Mi. S124 führt die Gleichung (1) aus. SET*, Qbi, Sb, Tb in der Gleichung (1) werden auf der Basis des Wärmemodells des menschlichen Körpers berechnet. Ai, Bi, Ci, Di, Ei und Fi sind Konstanten, die für jeden Körperteil Mi festgelegt werden. S124 stellt einen Korrekturschritt dar. S124 bietet einen Korrekturschritt, der den Basisindex korrigiert. S124 berechnet das Wärmegefühl des menschlichen Körpers auf der Grundlage des Wärmegefühls der verschiedenen Körperteile.
In Schritt S124 wird der Basisindex korrigiert, indem er als Korrekturelement die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL verwendet. In Schritt S124 wird der Basisindex auf der Basis der Wärmeübertragungsmenge Qbi korrigiert, um den Wärmeeintritt und den Wärmeaustritt an dem bestimmten Körperteil am Übergang widerzuspiegeln. In Schritt S124 wird der Basisindex weiter korrigiert, indem als Korrekturelement die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb durch die Wärmespeicherung des Wärmemodells des menschlichen Körpers MDL und/oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb verwendet wird. In Schritt S124 wird der Basisindex auf der Basis der Ganzkörperwärmespeichermenge Sb und/oder der Durchschnittskörpertemperatur Tb korrigiert, um die Wärmespeicherung des menschlichen Körpers am Übergang widerzuspiegeln. In Schritt S124 wird die Direktkomponente, in der das Korrekturelement als Variable eingestellt ist, zu der auf Basis des Basisindex eingestellten Basisfunktion f (SET*) addiert.
Das Berechnungsprogramm für das Wärmegefühl 120 kann einen Schritt S125 enthalten, der den berechneten neuen Index X mit dem Angabewert (Komfort) in Beziehung setzt. Ein Ergebnis durch eine Ausführung des Schritts S125 wird dem Entwurf vom Entwickler zur Verfügung gestellt. Zum Beispiel wertet der Entwickler den Umgebungszustand aus, in dem das Wärmegefühl des Subjekts, also der Komfort, steigt, und spiegelt das Auswertungsergebnis in dem Entwurf der Klimaanlage 2 wider.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein zeitlicher Verlauf der Wärme als Merkmal der Übergangsumgebung oder eine räumliche Wärmeverteilung fokussiert. Man kann davon ausgehen, dass eine Vorhersagegenauigkeit des Wärmegefühls durch den Basisindex (SET*) verbessert werden kann und eine Anpassung auch im Übergangszustand durch Hinzufügen eines Faktors als Korrekturelement, der diese Merkmale des Zeitverlaufs und der Wärmeverteilung angibt, realisiert werden kann. Konkret wird ein Modell verwendet, das den lebenden Körper simuliert. Für die Berücksichtigung des Zeitverlaufs kann die am entsprechenden menschlichen Körperteil gespeicherte Wärmemenge, die durch den Blutfluss verursachte Wärmeübertragungsmenge oder die im Inneren des Körperteils gespeicherte Wärmespeichermenge berücksichtigt werden. Dadurch kann die Genauigkeit des Wärmegefühls des menschlichen Körpers verbessert werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das menschliche Wärmegefühl am Übergang darzustellen, da die blutflussbedingte Wärmeübertragungsmenge Qbi als Korrekturelement hinzugefügt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Verarbeitung der Vergrößerung oder Verkleinerung der Wärmespeichermenge des menschlichen Körpers aufgrund der Umgebungsbedingung ENV betrachtet werden. Damit kann das menschliche Wärmegefühl am Übergang dargestellt werden. Insbesondere die Ganzkörperwärmespeichermenge Sb oder die Durchschnittskörpertemperatur Tb verbessert die Genauigkeit des Wärmegefühls am Übergang.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht einem Modifikationsbeispiel, bei dem das vorhergehende Ausführungsbeispiel ein Grundausführungsbeispiel ist. Bei dem Ausführungsbeispiel wurde das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 beschrieben, das in der Auswertungsphase zur Auslegung der Spezifikation (Kühlvorrichtung, Heizvorrichtung bzw. Steuerungseigenschaften der Kühlvorrichtung und des Heizvorrichtung) der Klimaanlage 2 verwendet werden kann. Stattdessen kann das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 in der Klimaanlage 2 angeordnet sein.
6 zeigt die Klimaanlage 2, in der das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 untergebracht ist. Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 gibt die Umgebungsbedingungen im Innenraum ein und schätzt das Wärmegefühl der Objektperson, die sich im Innenraum aufhält. Die Klimaanlage 2 passt die Umgebungsbedingung so an, dass das geschätzte Wärmegefühl, d.h. das berechnete Wärmegefühl (Komfort), verbessert wird. Die Klimaanlage 2 enthält eine Sensorgruppe 206. Die Sensorgruppe 206 erfasst in Echtzeit die Innen- und Außenumgebungsbedingungen des Fahrzeugs, das der Klimaanlage ausgesetzt ist. Die von der Sensorgruppe 206 erfasste Umgebungsbedingung wird in das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 eingegeben.
Das Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 berechnet das Wärmegefühl (Komfort), das die Person, die sich im Fahrzeuginnenraum befindet, aufgrund der Erfassungsinformationen der Sensorgruppe 206 empfindet. Dieser Berechnungsvorgang kann auch einer Verarbeitung zur Einschätzung des Wärmegefühls entsprechen. Die Klimaanlage 2 passt die Umgebungsbedingungen so an, dass das geschätzte Wärmegefühl verbessert wird.
Zum Beispiel wird das vom Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 errechnete Wärmegefühl in einen Temperaturrückführungsregler 207 (FB) eingegeben. Der Temperaturrückführungsregler 207 passt die Eigenschaften der Regelung auf der Grundlage des berechneten Wärmegefühls an, wenn sich die Temperatur vorübergehend ändert. Wenn sich die Temperatur beispielsweise um eine vorbestimmte Temperatur ändert (z.B. wenn die Temperatur um 10 ° C steigt), kann sich das menschliche Wärmegefühl entsprechend der Umgebungsbedingung ändern. In einem solchen Fall führt der Temperaturrückführungsregler 207 entsprechend dem berechneten Wärmegefühl eine Regelung durch, bei der der Komfort des Betreffenden in der Auswertungsphase verbessert wird. Zum Beispiel wird eine von verschiedenen Änderungen wie (1) schnelle Änderung, (2) langsame Änderung, (3) langsame Änderung nach schneller Änderung, (4) schnelle Änderung nach langsamer Änderung und (5) Änderung mit übermäßigem Betrag ausgewählt und die Regelung durchgeführt. Der Temperaturrückführungsregler 207 stellt einen Klimaanlagenregler zur Verfügung, der die Klimaanlage gemäß dem neuen Index X, der vom Wärmegefühl-Berechnungsgerät 5 berechnet wird, steuert.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, das menschliche Wärmegefühl auch am Übergang genau einzuschätzen. Deshalb ist die Klimaanlage, die das menschliche Wärmegefühl am Übergang in der Klimaanlage reflektieren kann, vorgesehen.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Während verschiedene Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte des Wärmegefühl-Berechnungsgeräts, das Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls, die Klimaanlage und das Programm nach der vorliegenden Offenbarung beispielhaft dargestellt wurden, sind die Ausführungsbeispiele, Konfigurationen und Aspekte der vorliegenden Offenbarung nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Die Offenlegung umfasst die gezeigten Ausführungsbeispiele und Variationen, die auf den gezeigten Ausführungsbeispielen von Fachleuten basieren. Zum Beispiel ist die Offenlegung nicht auf die Teile und/oder Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Elemente beschränkt. Die Offenlegung kann in verschiedenen Kombinationen erfolgen. Die Offenbarung kann zusätzliche Teile haben, die dem Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden können. Die Offenlegung umfasst die Auslassung von Teilen und/oder Elementen der Ausführungsbeispiele. Die Offenlegung umfasst das Ersetzen von Teilen und/oder Elementen zwischen einem Ausführungsbeispiel und einem anderen Ausführungsbeispiel oder Kombinationen davon. Der technische Umfang der vorliegenden Offenlegung ist nicht auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele beschränkt.
In dem Ausführungsbeispiel wird die neue Standard-Effektiv-Temperatur (SET*) als Basisindex für das Wärmegefühl verwendet. Stattdessen können verschiedene Indizes verwendet werden. So kann z.B. eine Effektiv-Temperatur ET, eine vorhergesagte durchschnittliche Bewertung PMV oder ähnliches verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass ein Flussdiagramm oder die Verarbeitung des Flussdiagramms in der vorliegenden Anmeldung mehrere Schritte (auch als Abschnitte bezeichnet) umfasst, die jeweils z.B. als S121 dargestellt werden. Weiterhin kann jeder Schritt in mehrere Teilschritte unterteilt werden, während mehrere Schritte zu einem einzigen Schritt zusammengefasst werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017142854 A [0001]
JP 2009187050 A [0004]

Claims

Wärmegefühl-Berechnungsgerät mit: einer Berechnungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Basisindex zu berechnen, der das Wärmegefühl an einem menschlichen Körperteil anzeigt; und einer Korrektureinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Basisindex zu korrigieren, indem als Korrekturelement eine Wärmeübertragungsmenge (Qbi) verwendet wird, die durch einen Blutfluss eines Wärmemodells (MDL) des menschlichen Körpers verursacht wird.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei: die Korrektureinrichtung den Basisindex basierend auf der Wärmeübertragungsmenge korrigiert, um den Wärmeeintritt und den Wärmeaustritt an einem Übergang widerzuspiegeln.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die Korrektureinrichtung den Basisindex weiter korrigiert, indem als Korrekturelement eine Ganzkörperwärmespeichermenge (Sb) und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur (Tb) durch Wärmespeicherung des Wärmemodells des menschlichen Körpers (MDL) verwendet wird.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät gemäß Anspruch 3, wobei: die Korrektureinrichtung den Basisindex basierend auf der Ganzkörperwärmespeichermenge und/oder der Durchschnittskörpertemperatur korrigiert, um die Wärmespeicherung des menschlichen Körpers am Übergang widerzuspiegeln.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät mit: einer Berechnungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, einen Basisindex zu berechnen, der das Wärmegefühl an einem menschlichen Körperteil anzeigt; und einer Korrektureinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Basisindex zu korrigieren, indem als Korrekturelement eine Ganzkörperwärmespeichermenge (Sb) und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur (Tb) durch Wärmespeicherung eines Wärmemodells eines menschlichen Körpers (MDL) verwendet wird.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät gemäß Anspruch 5, wobei: die Korrektureinrichtung basierend auf der Ganzkörperwärmespeichermenge und/oder der Durchschnittskörpertemperatur korrigiert, um die Wärmespeicherung eines menschlichen Körpers am Übergang widerzuspiegeln.
Wärmegefühl-Berechnungsgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Basisindex einer neuen Standard-Effektiv-Temperatur (SET*) entspricht; und die Korrektureinrichtung zu einer Basisfunktion f (SET*), die basierend auf dem Basisindex eingestellt ist, eine Direktkomponente addiert, bei der das Korrekturelement als eine Variable eingestellt ist.
Eine Klimaanalage mit: dem Wärmegefühl-Berechnungsgerät (5) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und einer Klimatisierungssteuerungseinrichtung (207), die dazu eingerichtet ist, die Klimatisierung in Übereinstimmung mit dem durch das Wärmegefühl-Berechnungsgerät berechneten Index zu steuern.
Verfahren zur Berechnung des Wärmegefühls mit: einem Berechnungsschritt (S123), der einen Basisindex berechnet, der ein Wärmegefühl an einem gesamten menschlichen Körper oder ein Wärmegefühl an einem menschlichen Körperteil angibt; und einem Korrekturschritt (S124), der den Basisindex korrigiert, indem als Korrekturelement eine Wärmeübertragungsmenge (Qbi), die durch einen Blutfluss eines Wärmemodells des menschlichen Körpers (MDL) verursacht wird, eine Ganzkörperwärmespeichermenge (Sb) und/oder eine Durchschnittskörpertemperatur (Tb) durch Wärmespeicherung des menschlichen Körpers verwendet wird.
Ein Programm, das einen Computer veranlasst, den Berechnungsschritt und den Korrekturschritt nach Anspruch 9 auszuführen.
Ein dauerhafter, computerlesbarer Datenträger, der das Programm nach Anspruch 10 speichert.