DE19753864A1 - Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes und Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage - Google Patents
Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes und Verfahren zum Steuern einer KlimaanlageInfo
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Description
Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beurteilen
eines thermischen Abbildes, das von Infrarotsensoren gemessen
wird, und ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage. Genauer
gesagt, betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beurteilung, ob
ein thermisches Abbild in einem stationären Zustand oder einem
instationärem Zustand im Übergang zu einem stationären Zustand
ist, und ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage, basierend
auf dem Resultat obiger Beurteilung.
Bislang sind die Temperatur und die Ausblasrichtung von Luft aus
einer Luftauslaßöffnung einer Klimaanlage für ein Auto von Fahrer
bedienknöpfen zum Einstellen einer Temperatur und dergleichen, die
nahe dem Armaturenbrett eines Fahrersitzes installiert sind, ge
steuert worden. Wenn ein Fahrer in ein Auto einsteigt und eine
Temperatur für die Klimaanlage einstellt, beispielsweise durch
Einstellen eine Kühlbetriebs der Klimaanlage
für ein Auto im Sommer, wird, jedoch, die Temperatur innerhalb des
Autos (im Anschluß als "Umgebungstemperatur" bezeichnet) schnell
fallen und dann bei einem vorherbestimmten niedrigen Punkt stabil
werden. Selbst wenn diese Umgebungstemperatur stabil wird, dauert
es einige Zeit, um einen stabilen Zustand zu erreichen, in welchem
Veränderungen der Temperatur der Haut der Kleider des Fahrers
klein werden. Dies rührt daher, daß ein Absenken der Hauttempera
tur des Fahrers langsamer als das der Umgebungstemperatur ist. Der
Fahrer kann sich daher noch nicht erfrischt fühlen, selbst wenn
die Umgebungstemperatur bereits eine eingestellte Temperatur er
reicht hat. Ferner, da die Sitze durch die Wärme der Außenluft und
der Wärme von Sonnenstrahlen aufgeheizt werden, ist es schwer, den
Körper des Fahrers zu kühlen, was ein Ungleichgewicht hinsichtlich
eines Erfrischungsgefühls verschiedener Teile des Körpers des Fah
rers hervorruft. Somit steuert die Klimaanlage des Stands der
Technik lediglich die Temperatur so, daß die Umgebungstemperatur
gleich der eingestellten Temperatur wird, ohne daß der Zustand
einer Person in dem Auto berücksichtigt werden würde. Daher ist
die Zeitdauer, während der das Innere eines Autos in einem insta
tionären Zustand ist, lang. Zusätzlich, wenn der Winkel der Luft
auslaßöffnung der Klimaanlage nicht geeignet eingestellt ist und
die Luftauslaßöffnung, beispielsweise, nach unten zeigt, fühlt
sich der Fahrer unkomfortabel, da lediglich seine Füße gekühlt
werden. Auch in diesem Fall kann gesagt werden, daß das Innere des
Fahrzeuges in einem instationären Zustand ist. Daher muß der Fah
rer den Schalter der Klimaanlage bislang häufig bedienen, um das
Innere des Autos in einen komfortablen stationären Zustand zu
bringen.
Als ein Verfahren zum Abschätzen, ob das Innere eines Autos in
einem stationären oder einem instationären Zustand ist, ist vor
geschlagen worden, Temperaturveränderungen an einer Vielzahl von
Bereichen der Haut oder Kleider eines Fahrers zu erfassen und zu
beurteilen, ob jeder der Bereiche in einen stationären Zustand
gekommen ist, wenn eine Veränderung in den Temperaturdaten jeder
dieser Bereiche ist als eine vorherbestimmter Wert ist. Jedoch ist
es bei diesem Verfahren notwendig, Temperaturdaten D(t) jedes Be
reichs in bestimmten Zeitintervallen (Zeitintervall Δt) aufzu
zeichnen und die Temperaturdaten D (t-Δt) mit Temperaturdaten
D(t) für alle Zeitpunkte miteinander zu vergleichen. Da eine Ver
änderung des Durchschnittswerts Dm der Temperaturdaten D(t) für
jedes Zeitintervall erhalten werden muß, um den Wert der Verän
derung sehr genau zu machen, braucht die Messung viel Zeit. Daher
kann eine Klimaanlage nicht schnell gesteuert werden. Zusätzlich
benötigt eine Steuereinheit eine große Anzahl von Speichern und
die Berechnung wird kompliziert aufgrund einer großen Anzahl von
zu bearbeitenden Daten, wenn Daten für jedes Zeitintervall aufge
zeichnet und gemäß obigem Verfahren bearbeitet werden.
Der Erfinder der gegenwärtigen Erfindung hat eine Temperaturver
teilungsmeßeinheit zum Messen einer Temperaturverteilung eines
Fahrers durch Erfassen von Infrarotstrahlen von dem Fahrer oder
seinem Sitzen in einem Auto durch Lichteinfallstemperatursensoren
(im Anschluß als Infrarotsensoren bezeichnet) in der japanischen
Offenlegungsschrift mit der Anmeldungsnummer Hei 8-101671 vorge
schlagen. Diese Einheit erfaßt Infrarotstrahlen, ausgesendet von
dem Fahrer und dergleichen in einem Auto, berechnet Temperaturda
ten, basierend auf den Ausgangssignalen der Infrarotsensoren, be
reitgestellt für die Meßeinheit, und mißt eine Temperaturver
teilung in dem Auto. Diese Temperaturverteilungsmeßeinheit ist
über dem Armaturenbrett oder in der Nähe davon, wie im Bereich des
Rückspiegels, der Innenbeleuchtung, der Kopfstütze oder derglei
chen angeordnet, um einen gewünschten Bereich in dem Auto zu er
fassen, so daß eine Temperaturverteilung im wesentlichen im oberen
Teil des Autos aufgenommen werden können, der bis zu dem Bereich
um die Oberschenkel eines Fahrers reicht. Fig. 6 zeigt ein Bei
spiel für die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1, die in einem Be
reich oberhalb des Armaturenbretts 5 fast vor einer Person 4 an
geordnet ist, die auf einem Fahrersitz 3 innerhalb eines Autos 2
sitzt. Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines thermischen Abbildes des
Inneren des Autos, erhalten durch diese Temperaturverteilungsmeß
einheit 1. Die Temperaturen, insbesondere des Gesichts und des
Sitzes des Fahrers und die Existenz der Temperaturdifferenz
zwischen rechten und linken Bereichen des Bildes kann beurteilt
werden, und die Existenz und Richtung von Sonnenbestrahlung kann
aus diesem thermischen Abbild abgeschätzt werden. Obwohl die Exis
tenz und Richtung von Sonnenstrahlen über das Erkennungsmuster des
gebildeten thermischen Abbildes gemäß dem Stand der Technik abge
schätzt werden kann, ist es schwer, zu beurteilen, ob das Innere
des Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Kühlens oder Heizens der Klimaan
lage in einem thermisch ausbalancierten, stationären Zustand oder
in einem unausbalancierten, instationären Zustand im Übergang zu
einem stationären Zustand ist, und um das Resultat der Beurteilung
zur Steuerung der Klimaanlage zu verwenden.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, ein Verfah
ren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes und ein Verfahren
zum Steuern einer Klimaanlage zu liefern, die die Nachteile des
Stands der Technik überwinden. Dabei soll insbesondere ein Verfah
ren zum schnellen Beurteilen, ob das Innere eines Fahrzeugs in
einem stationären Zustand oder einem instationären Zustand unter
Verwendung eines thermischen Abbildes, gemessen von Infrarotsen
soren, und ein Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage in komfor
tabler Weise geliefert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach An
spruch 1 bzw. Anspruch 6 gelöst.
Dabei beschreiben die Ansprüche 2 bis 5 bevorzugte Ausführungs
beispiele der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Beurteilen, ob ein thermisches Abbild, das von In
frarotsensoren gemessen wird, in einem stationären Zustand oder in
einem instationären Zustand ist, basierend auf den Meßwerten der
Temperaturen von Objekten und der Umgebungstemperatur sowie von
zuvor bestimmten Beziehungen zwischen der Umgebungstemperatur und
der Temperatur der Objekte, geliefert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes geliefert, bei
dem die zu messenden Objekte jeweils in eine Vielzahl von Berei
chen aufgeteilt werden, und zum Beurteilen, ob ein thermisches
Abbild in einem stationären Zustand oder einem instationären Zu
stand ist, basierend auf den Meßwerten der Temperaturen der aufge
teilten Objekte und der Umgebungstemperatur sowie zuvor erhaltener
Beziehungen zwischen der Umgebungstemperatur und den Temperaturen
der Objekte.
Gemäß einem dritten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes geliefert,
wobei ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unter
schied zwischen der Meßtemperatur eines Objekts und der Temperatur
des Objekts, erhalten durch Einfügen einer Umgebungstemperatur zum
Zeitpunkt der Messung in einem zuvor bestimmten Gleichungsausdruck
einen vorherbestimmten Wert überschreitet.
Gemäß einem vierten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes geliefert, bei
dem ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unterschied
zwischen dem Verhältnis der gemessenen Temperaturen der Objekte
und dem Verhältnis der Temperaturen der Objekte, erhalten durch
Einfügen einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in
zuvor bestimmte Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert
überschreitet.
Gemäß einem fünften Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes geliefert, bei
der ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unterschied
zwischen Umgebungstemperaturen, erhalten durch Einsetzen von Meß
temperaturen von Objekten in zuvor bestimmte die Gleichungsaus
drücke einen vorherbestimmten Wert überschreitet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung wird ein
Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage geliefert, bei dem zu mes
sende Objekte eines thermischen Abbildes, gemessen durch Infrarot
sensoren, jeweils in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt wer
den, und die gemessenen Werte der Temperaturen der aufgeteilten
Objekte und der Umgebungstemperatur sowie zuvor bestimmte Glei
chungsausdrücke zwischen der Umgebungstemperatur und den Tempera
turen der Objekte verwendet werden und bestimmt wird, daß das
thermische Abbild nicht in einem stationären Zustand mit kleinen
Veränderungen in der Temperatur der Objekte ist, sondern in einem
instationären Zustand im Übergang zu einem stationären Zustand
ist, wenn der Unterschied zwischen der gemessenen Temperatur eines
Objekts und der Temperatur des Objekts, erhalten durch Einfügen
einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in einen oben
erwähnten Gleichungsausdruck einen vorherbestimmten Wert über
schreitet, oder wenn der Unterschied zwischen dem Verhältnis der
Meßtemperaturen der Objekte und dem Verhältnis der Temperaturen
der Objekte, erhalten durch Einfügung einer Umgebungstemperatur
zum Zeitpunkt der Messung in die oben erwähnten Gleichungsaus
drücke einen vorherbestimmten Wert überschreitet, oder wenn der
Unterschied zwischen den Umgebungstemperaturen, erhalten durch
Einfügen der Meßtemperatur von Objekten in die oben erwähnten
Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert überschreitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfin
dung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert
sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm, zeigend ein thermisches Abbild
gemäß einer ersten Ausführungsform der gegen
wärtigen Erfindung;
Fig. 2 ein Beispiel einer Temperaturveränderung inner
halb jedes Objekts in einem Auto während des
Aufheizbetriebs einer Klimaanlage;
Fig. 3 ein Diagramm, zeigend die Beziehung zwischen
einer Umgebungstemperatur und der Temperatur
jedes Objekts des thermischen Abbildes gemäß der
ersten Ausführungsform der gegenwärtigen Erfin
dung;
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Steuersystems einer Kli
maanlage gemäß einer vierten Ausführungsform der
gegenwärtigen Erfindung;
Fig. 5 ein Steuerflußdiagramm der Klimaanlage gemäß der
vierten Ausführungsform der gegenwärtigen Erfin
dung;
Fig. 6 ein Diagramm zur Erklärung der Anordnung einer
Vorrichtung zum Messen einer Temperaturver
teilung zwecks Verwendung in einer Autoklimaan
lage gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 7 ein Beispiel eines thermischen Abbildes, gemes
sen durch die Vorrichtung zur Messung einer Tem
peraturverteilung gemäß dem Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung werden im
Anschluß mit Bezug auf die beliegenden Figuren beschrieben. Bei
der folgenden Beschreibung sind dabei gleiche und dem Stand der
Technik entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen ver
sehen, und eine Beschreibung derselben ist weggelassen.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel für ein thermisches Abbild, erhalten
durch eine Temperaturverteilungsmeßeinheit 1. Diese Temperaturver
teilungsmeßeinheit 1 umfaßt Infrarotsensoren, die in einer Matrix
form innerhalb eines Drehzylinders angeordnet sind, der einen
Schlitz zum Erfassen von Infrarotstrahlen aufweist, die von einem
Fahrer oder einem anderen Objekt innerhalb eines Autos ausgesandt
werden, und berechnet Temperaturdaten, basierend auf den Ausgabe
signalen der Infrarotsensoren, die Matrixelemente sind, um eine
Temperaturverteilung innerhalb des Autos zu messen. Der sich dreh
ende Schlitz hat eine Unterbrechungsfunktion, um einfallendes
Licht zu transmittieren oder abzuschneiden. Das thermische Abbild
wird somit basierend auf Temperaturdaten ausgeformt, die aus den
Ausgabesignalen der Infrarotsensoren, die in einer Matrixform an
geordnet sind, und beispielsweise aus 128 Matrixelementen in acht
Reihen und 16 Spalten bestehen, berechnet. In Fig. 1 sind der
Einfachheit zuliebe die Matrixelemente des thermisches Abbilds in
fünf unterschiedlichen Farbabstufungen (2,5°-Intervall) gemäß
einer Anzeigentemperaturbreite dargestellt.
Das thermische Abbild zeigt eine Temperaturverteilung innerhalb
des Autos, wenn die Klimaanlage geeignet gesteuert ist und das
Innere des Autos einen stationären Zustand des Autos erreicht hat.
Wie in Fig. 1 gezeigt, bestehen keine Temperaturdifferenzen zwis
chen dem rechten Teil A1 und linken Teilen A2 des Kopfes, dem
rechten Teil B1 und den linken Teilen B2 der Kleider eines Fahrers
4 und dem rechten Teil C1 und den linken Teilen C2 des Hinter
grunds, enthaltend den Sitz, und die Durchschnittstemperatur jedes
Teils ist normal.
Im allgemeinen, wenn ein Fahrer in ein Auto einsteigt und einen
Heizbetrieb der Klimaanlage einstellt, steigt die Temperatur in
nerhalb des Autos (im Anschluß Umgebungstemperatur genannt)
schnell an, während ein Anstieg der Hauttemperatur des Fahrers
jedoch langsam ist. Fig. 2 zeigt die Durchschnittstemperatur TA
des Hautbereichs und die Durchschnittstemperatur TB des Kleider
bereichs des Fahrers, die Umgebungstemperatur TC und die ver
strichene Zeit t von dem Zeitpunkt an, an dem der Fahrer die Kli
maanlage zum Heizen einstellt. Selbst wenn die Umgebungstemperatur
TC die eingestellte Temperatur TS erreicht, sind die Durchschnit
tstemperatur TA des Hautbereichs und die Durchschnittstemperatur
TB des Kleiderbereichs des Fahrers noch recht niedrig. In dem
Fall, in dem die Werte für die Durchschnittstemperatur TA des
Hautbereichs und die Durchschnittstemperatur TB des Kleider
bereichs sich nicht so langsam ändern und die entsprechenden Än
derungen klein sind, ist es nicht notwendig, den Steuerzustand der
Klimaanlage zu verändern. Jedoch, wenn die Luftauslaßöffnung der
Klimaanlage mehr nach unten weist als notwendig oder der Autositz
zu kalt ist, werden die Kleider des Fahrers nicht schnell aufge
wärmt und die Temperatur des Kleiderbereichs steigt nicht schnell
genug an, wie durch die gestrichelte Linie Tb in Fig. 2 gezeigt.
Experimente wurden durchgeführt, bei denen einem thermischen Man
nequin typische Sommer- bzw. Winterkleider angezogen wurden und
die Temperatur auf einen gewünschten Punkt verändert wurde, um
eine thermische Abbildung des thermischen Mannequins zu bilden.
Dabei wurde herausgefunden, daß es bei einer thermischen Abbil
dung, die durch die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1 erhalten
wird, primäre Beziehungen zwischen der Umgebungstemperatur und der
Durchschnittstemperatur des Hautbereichs, der Durchschnittstempera
tur des menschlichen Körpers und der Durchschnittstemperatur des
Hintergrunds gibt, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind. D.h., in einem
stationären Zustand, wenn die Umgebungstemperatur durch T, der
Durchschnittswert der Hintergrundstemperatur durch BT, der Durch
schnittswert der Körpertemperatur durch MT und der Durchschnitts
wert der Hauttemperatur durch ST dargestellt wird, werden besagte
Primärbeziehungen durch folgende Gleichungsausdrücke beschrieben:
BT = 0,80 × T + 8,7 (1)
MT = 0,53 × T + 17,8 (2)
ST = 0,47 × T + 21,2 (3)
BT wird im Anschluß als "Referenzhintergrundsdurchschnittswert",
MT als "Referenzkörperdurchschnittswert" und ST als "Referenzhaut
durchschnittswert bezeichnet.
Durch Vergleichen des Durchschnittswerts "bt" der Hintergrundstem
peratur (Hintergrundsdurchschnittswert), des Durchschnittswerts
"mt" der Körpertemperatur (Körperdurchschnittswert) und des Durch
schnittswerts "st" der Hauttemperatur (Hautdurchschnittswert), die
durch die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1 gemessen werden, mit
den obigen Gleichungsausdrücken (1), (2) bzw. (3), kann beurteilt
werden, ob das Innere des Fahrzeugs in einem stationären oder
einem instationären Zustand ist. Wenn, beispielsweise, wie in
Fig. 3 gezeigt, T = 25°, ist der Hautdurchschnittswert "st" nor
mal, während der Hintergrundsdurchschnittswert "bt" und der Kör
perdurchschnittswert "mt" nicht obige Ausdrücke erfüllt. Daher
kann abgeschätzt werden, daß das Innere des Fahrzeugs in einem
instationären Zustand ist, und warme Luft wird von der Luftauslaß
öffnung in einen Bereich nahe dem Gesicht des Fahrers geblasen.
Somit ist es bei dieser Ausführungsform der gegenwärtigen Erfin
dung möglich, da beurteilt wird, ob das gegenwärtige thermische
Abbild in einem stationären Zustand oder einem instationären Zus
tand ist, basierend auf dem Durchschnittswert der Hintergrundstem
peratur, dem Durchschnittswert der Körpertemperatur, dem Durch
schnittswert der Hauttemperatur und den oben beschriebenen Glei
chungsausdrücken zwischen der Umgebungstemperatur und dem Refe
renzhintergrundsdurchschnittswert, dem Referenzkörperdurch
schnittswert und dem Referenzhautdurchschnittswert, den Zustand
innerhalb des Autos mit einer einzigen Messung eines thermischen
Abbildes ohne Berechnung von Zeitmittelwerten von Temperaturdaten
zu beurteilen. Daher kann die Klimaanlage schneller gesteuert wer
den.
Ein thermisches Bild zum Zeitpunkt des Aufheizbetriebs, erhalten
durch die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1 ist in sechs Bereiche
aufgeteilt: rechter Teil A1 sowie linker Teil A2 des Kopfes, rech
ter Teil B1 sowie linker Teil B2 der Kleider des Fahrers 4 und
rechter Teil C1 sowie linker Teil C2 des den Sitz enthaltenen Hin
tergrunds. Die Durchschnittstemperatur b1 des Bereichs C1 (rechter
Teil des Hintergrunds), die Durchschnittstemperatur b2 des Be
reichs C2 (linker Teil des Hintergrunds), die Durchschnittstempe
ratur m1 des Bereichs A1 und des Bereichs B1 (rechter Teil des
Körpers), die Durchschnittstemperatur m2 des Bereichs A2 und des
Bereichs B2 (linker Teil des Körpers), die Durchschnittstemperatur
s1 des Bereichs A1 (rechter Teil des Kopfes) und die
Durchschnittstemperatur s2 des Bereichs A2 (linker Teil des
Kopfes) werden berechnet. Danach werden aus den obigen Gleichungs
ausdrücken (1), (2) und (3) der Referenzhintergrundsdurchschnit
tswert BT, der Referenzkörperdurchschnittswert MT und der
Referenzhautdurchschnittswert sT bei Umgebungstemperatur T erhal
ten. Die zuvor eingestellte, erlaubte Temperaturbreite des zuvor
eingestellten Hintergrundsdurchschnittswerts wird durch kb darge
stellt, die zuvor eingestellte, erlaubte Temperaturbreite des Kör
perdurchschnittswert wird durch km dargestellt, und die zuvor ein
gestellte, erlaubte Temperaturbreite des Hautdurchschnittswert
wird durch ks dargestellt.
Wenn |BT-b1| ≦ kb und |BT-b2| < kb, kann beurteilt werden, daß
der Bereich C1 (die Temperatur des rechten Teils des Hintergrunds
des Fahrers) in einem stationären Zustand ist, während der Bereich
C2 (die Temperatur des linken Teils des Hintergrunds des Fahrers)
in einem instationären Zustand ist.
Wenn |MT-m1| ≦ km und |MT-m2| < km, kann gesehen werden, daß
der Bereich A1 und der Bereich B1 (rechte Hälfte des Körpers des
Fahrers) in einem stationären Zustand sind, während der Bereich A2
und der Bereich B2 (linker Teil des Körpers des Fahrers) im insta
tionären Zustand sind.
Ferner wenn |ST-s1| ≦ ks und |ST-m2| ≦ ks, kann beurteilt wer
den, daß sowohl A1 (rechter Teil des Kopfes des Fahrers) und der
Bereich A2 (linker Teil des Kopfes des Fahrers) in einem statio
nären Zustand sind.
Wenn b2 < BT und m2 < MT, da die Temperatur der linken Hälfte des
Körpers des Fahrers und die Temperatur der linken Hälfte des Hin
tergrunds höher als diejenigen in einem stationären Zustand sind
und das Gesicht des Fahrers in einem stationären Zustand ist, kann
abgeschätzt werden, daß heiße Luft von der Luftauslaßöffnung in
Richtung eines unteren linken Teils des Körpers des Fahrers zu bla
sen ist.
Somit werden bei dieser Ausführungsform der gegenwärtigen Erfin
dung die Matrixelemente des thermischen Bildes in eine Vielzahl
von Hintergrundsbereich, eine Vielzahl von Körperbereich und eine
Vielzahl von Hautbereich aufgeteilt und die Unterschiede zwischen
den Durchschnittswerten der Temperaturdaten dieser Bereiche und dem
Referenzhintergrundsdurchschnittswert, dem Referenzkörperdurch
schnittswert und dem Referenzhautdurchschnittswert werden bei Um
gebungstemperatur jeweils mit bestimmten Referenzwerten ver
glichen, um den gegenwärtigen Zustand des thermischen Abbildes zu
beurteilen und einen Bereich bzw. Bereiche in einem instationären
Zustand zu spezifizieren. Dies macht eine schnelle und genaue
Steuerung der Klimaanlage möglich. Bei dieser Ausführungsform wird
ein instationärer Zustand bestimmt, wenn die Unterschiede zwischen
den Meßtemperaturen von Objekten, wie b1 und m2, und die Tempera
turen der Objekte, wie BT und MT, erhalten durch Einsetzen einer
Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in die obigen Glei
chungsausdrücke, vorherbestimmte Werte, wie kb und km, über
schreiten. Wenn, jedoch, der Unterschied zwischen dem Verhältnis
(MT/BT) des Referenzhintergrundsdurchschnittswerts zu dem Re
ferenzkörperdurchschnittswert und das Verhältnis (m1/b1) des Hin
tergrundsdurchschnittswerts zu dem Körperdurchschnittswert, die
Meßwerte sind, ein vorherbestimmten, erlaubten Wert x über
schreitet, kann beurteilt werden, ob das thermische Abbild in
einem stationären Zustand oder einem instationären Zustand ist.
D.h., wenn der Hintergrundsdurchschnittswert b1 in einem statio
nären Zustand (|BT-b1| ≦ kb) und |MT/BT-m1/b1| < x, kann
verstanden werden, daß der Bereich C1 (die Temperatur eines rech
ten Teils des Hintergrunds des Fahrers) in einem stationären Zu
stand ist, während der Bereich A1 und der Bereich B1 (rechte
Hälfte des Körpers des Fahrers) in einem instationären Zustand
sind. Wie oben beschrieben, kann die Beurteilungsgenauigkeit bei
einer hohen Umgebungstemperatur durch Vergleichen des Verhältnisses
der Temperaturen der Bereiche mit den Verhältnissen der Referenz
temperaturen der Bereich erhöht werden, da bei höherer Umgebungs
temperatur die Temperaturdifferenz zwischen den Bereichen des
thermischen Bildes kleiner werden.
Bei dieser Ausführungsform werden der Hitergrundsbereich, der Kör
perbereich und der Hautbereich des thermischen Abbildes jeweils in
zwei Teile aufgeteilt. Es ist überflüssig, zu erwähnen, daß eine
genauere Steuerung der Klimaanlage durch Erhöhen der Anzahl von
Unterteilungen möglich wird. Während die Bereiche des thermischen
Abbildes aus einem Hintergrundsbereich, einem Körperbereich und
einem Hautbereich in diesem Ausführungsbeispiel bestehen, können
die Bereiche aus Hintergrundsbereich, Kleiderbereichen und einem
Hautbereich bestehen.
Ein thermisches Abbild zum Zeitpunkt des Aufheizbetriebs, erhalten
durch die Temperaturverteilungsmeßeinheit 1, ist in drei Bereiche
aufgeteilt, wie in Fig. 1 gezeigt, nämlich einen Kopfbereich
(A = A1 + A2), einen Kleiderbereich (B = B1 + B2) und einen Hinter
grundsbereich (C = C1 + C2), enthaltend den Sitz. Der Durchschnit
tstemperaturwert "bt" des Bereichs C, der Durchschnittstemperatur
wert "mt" des Bereichs A und des Bereichs B und der Durchschnit
tstemperaturwert "st" des Bereichs A werden berechnet. Danach wer
den die Werte für "bt", "mt" und "st" für BT, MT und ST in die
oben angegebenen Gleichungsausdrücke (1), (2) bzw. (3) eingesetzt,
um Umgebungstemperaturen T(b), T(m) bzw. T(s) zu erhalten. Die
vorherbestimmte, erlaubte Temperaturbreite des Hintergrundsdurch
schnittswert wird durch kb dargestellt, die vorherbestimmte, er
laubte Temperaturbreite des Körperdurchschnittswerts wird durch km
dargestellt, und die vorherbestimmte, erlaubte Temperaturbreite
des Hautdurchschnittswerts wird durch ks dargestellt.
Wenn |T(b)-T| ≦ kb, |T(m)-T(b)| ≦ km und |T(s)-T(b)| < ks,
kann beurteilt werden, daß die Körpertemperatur des Fahrers in
einem stationären Zustand ist, während die Hauttemperatur des Fah
rers in einem instationären Zustand ist. (Wenn |T(b)-T| < km,
kann beurteilt werden, daß die Hintergrundstemperatur und die Kör
pertemperatur des Fahrers in einem instationären Zustand sind und
die Hauttemperatur des Fahrers in einem stationären Zustand ist.)
Wenn T(s) < T(b), ist die Körpertemperatur des Fahrers in einem
stationären Zustand, während das Gesicht des Fahrers noch nicht
aufgewärmt ist. Daher kann bestimmt werden, daß heiße Luft von der
Luftauslaßöffnung in Richtung des oberen Teils des Körpers des
Fahrers geblasen wird.
Somit werden bei dieser Ausführungsform die Umgebungstemperaturen
über den Hintergrundsdurchschnittswert, den Körperdurchschnitts
wert und den Hautdurchschnittswert des gemessenen thermischen Ab
bildes erhalten und die Unterschiede zwischen den Umgebungstem
peraturen mit vorherbestimmten, erlaubten Werten verglichen, um
den gegenwärtigen Zustand des thermischen Abbildes zu beurteilen.
Ferner kann der Unterschied des Zustands von Objekten, die in dem
thermischen Bild angezeigt werden, erhalten werden, was eine ge
naue Steuerung der Klimaanlage ermöglicht.
Während der Zustand innerhalb des Fahrzeugs, basierend auf eine
Umgebungstemperatur T(s) beurteilt wird, die aus dem Hintergrunds
durchschnittswert in diesem Ausführungsbeispiel erhalten wird,
kann die Umgebungstemperatur T(m), erhalten aus dem Körper
durchschnittswert oder die Umgebungstemperatur T(s), erhalten durch
den Hautdurchschnittswert, als Referenzwert benutzt werden.
In Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Steuersystems einer Klima
anlage gemäß einer vierten Ausführungsform der gegenwärtigen Er
findung dargestellt. Die Steuerrecheneinheit 6 der Klimaanlage ist
mit einem Steuertemperatureinstellmittel 7 zum Einstellen einer
Temperatur innerhalb eines Fahrzeugs, einem Umgebungstemperaturer
fassungsmittel 8 zum Erfassen einer Temperatur innerhalb des Fahr
zeugs, einem Außentemperaturerfassungsmittel 9 zum Erfassen der
Temperatur außerhalb des Fahrzeugs und einer Temperaturver
teilungsmeßeinheit 1 zum Messen einer Temperaturverteilung in dem
Fahrzeug verbunden. Die Steuerrecheneinheit 6 umfaßt ein Bearbei
tungsmittel 10 für thermische Abbildungsdaten zum Bearbeiten der
Temperaturdaten von Ausgangssignalen von der Temperaturver
teilungsmeßeinheit 1 für die thermische Abbildung, eine Rechenein
heit 11 zum Berechnen von Temperaturdaten, wie eine eingestellte
Temperatur und eine Umgebungstemperatur, und Temperaturdifferenz
daten, die von dem Bearbeitungsmittel 10 für thermische Abbil
dungsdaten geliefert werden, und ein Klimaanlagensteuermittel 12
zum Steuern der Temperatur und der Blasrichtung von aus der Klima
anlage ausgeblasener Luft, basierend auf dem Resultat der Rechen
einheit 11.
Eine Beschreibung der Funktionsweise der Steuerrecheneinheit 6
wird im Anschluß mit Bezug auf das Flußdiagramm von Fig. 5 ge
geben.
Zuerst werden eine Temperatur Ti innerhalb des Fahrzeugs, erfaßt
von dem Umgebungserfassungsmittel 8, und eine Temperatur Ts, einge
stellt durch das Steuertemperatureinstellmittel 7 miteinander ver
glichen (Arbeitsschritt S51). Wenn Ti sich von Ts unterscheidet,
wird eine Übergangszustandssteuerung durchgeführt (Arbeitsschritt
S52). Diese Übergangszustandssteuerung ist derart, daß die Tempe
ratur und die Menge an Blasluft, zugeführt von der Klimaanlage,
basierend auf den Unterschied der eingestellten Temperatur Ts und
der Außentemperatur Ta, erfaßt von dem Außentemperaturerfassungs
mittel 9, beispielsweise, zum Zeitpunkt des Kühlbetriebs, ge
steuert werden. Wenn Ti Ts entspricht, wird beurteilt, ob der Zus
tand innerhalb des Fahrzeugs stationär oder instationär ist (Ar
beitsschritt S53). Diese Beurteilung wird, beispielsweise, in
Übereinstimmung mit dem mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel 2
beschriebenen Verfahren über das Bearbeitungsmittel 10 für ther
mische Abbildungsdaten zum Bearbeiten der Temperaturdaten eines
Ausgangssignals für die thermische Abbildung von der Temperatur
verteilungsmeßeinheit 1 durchgeführt. Als ein Resultat wird eine
Steuerung des stationären Zustands zum Erhalten der gegenwärtigen
Steuerung für die Temperatur und die Menge an Blasluft, zugeführt
von der Klimaanlage, durchgeführt (Arbeitsschritt S54), wenn sich
das Innere des Fahrzeugs in einem stationären Zustand befindet.
Wenn sich das Innere des Fahrzeugs in einem instationären Zustand
befindet, wird eine Normalisierungssteuerung zum Steuern der Tem
peratur und der Menge an Blasluft, zugeführt von der Klimaanlage,
durchgeführt, so daß ein spezifizierter, instationärer Bereich in
einen stationären Zustand gebracht wird, während der instationäre
Bereich innerhalb des Fahrzeugs spezifiziert werden kann, wie oben
beschrieben (Arbeitsschritt S55).
Somit kann bei dieser Ausführungsform durch Beurteilen des Zu
stands des Inneren des Fahrzeugs aus dem Zustand einer thermischen
Abbildung, gemessen von der Temperaturverteilungsmeßeinheit 1,
eine Steuerung durchgeführt werden, mittels der ein Bereich in
einem instationären Zustand innerhalb des Fahrzeugs in einem
stationären Zustand gebracht wird.
Wie oben beschrieben, kann bei dem Verfahren zum Beurteilen einer
thermischen Abbildung gemäß dem ersten Aspekt der gegenwärtigen
Erfindung der Zustand im Inneren des Fahrzeugs mit einer einzigen
Messung der thermischen Abbildung ohne Berechnung von Zeitdurch
schnittswerten der thermischen Daten beurteilt werden, da beur
teilt wird, ob sich die thermische Abbildung in einem stationären
Zustand oder einem instationären Zustand befindet, basierend auf
den Meßwerten für die Temperaturen der Objekte und die Umgebungs
temperatur sowie die zuvor beschriebenen Gleichungsausdrücke
zwischen der Umgebungstemperatur und den Temperaturen der Objekte.
Daher ist eine schnelle Steuerung der Klimaanlage möglich.
Bei dem Verfahren zum Beurteilen einer thermischen Abbildung gemäß
dem zweiten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung kann ein Bereich
oder können mehrere Bereiche in einem instationären Zustand spezi
fiziert werden, da die oben angegebenen, zu messenden Objekte je
weils in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt werden und beur
teilt wird, ob die thermische Abbildung in einem stationären Zu
stand oder einem instationären Zustand ist, basierend auf den Meß
werten der Temperaturen der unterteilten Objekte und der Umge
bungstemperatur sowie den zuvor bestimmten Gleichungsausdrücken
wischen der Umgebungstemperatur und den Temperaturen der Objekte.
Daher ist eine geeignete Steuerung der Klimaanlage möglich.
Bei dem Verfahren zum Beurteilen einer thermischen Abbildung gemäß
dem dritten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist eine genaue
Steuerung der Klimaanlage möglich, da ein instationärer Zustand
bestimmt wird, wenn der Unterschied zwischen der Meßtemperatur
eines Objekts und der Temperatur des Objekts, erhalten durch Ein
fügen einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in die
obigen Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert überschrei
tet.
Bei dem Verfahren zum Beurteilen einer thermischen Abbildung gemäß
dem vierten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist die genaue
Steuerung der Klimaanlage selbst dann möglich, wenn die Umgebungs
temperatur hoch ist, da ein instationärer Zustand bestimmt wird,
wenn der Unterschied zwischen dem Verhältnis der Meßtemperaturen
von Objekten und dem Verhältnis der Temperaturen der Objekte, er
halten durch Einfügen einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der
Messung in die obigen Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten
Wert überschreitet.
Bei dem Verfahren zum Beurteilen einer thermischen Abbildung gemäß
dem fünften Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist der Unter
schied zwischen dem Zustand eines Objekts und dem Zustand eines
anderen Objekts der thermischen Abbildung bekannt, da der Unter
schied zwischen Umgebungstemperaturen, erhalten durch Einfügen der
Meßtemperaturen von Objekten in die obigen Gleichungsausdrücke
erhalten wird, und ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn
die obigen Temperaturdifferenzen eine vorherbestimmten Wert über
schreiten. Somit ist eine genaue Steuerung der Klimaanlage mög
lich.
Bei einem Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage gemäß dem sech
sten Aspekt der gegenwärtigen Erfindung werden für eine thermische
Abbildung zu messende Objekte durch Infrarotsensoren gemessen,
wobei die Objekte in eine Vielzahl von Bereichen aufgeteilt sind,
und die Meßwerte der Temperaturen der aufgeteilten Objekte und der
Umgebungstemperatur sowie die zuvor bestimmten Gleichungsausdrücke
zwischen der Umgebungstemperatur und den Temperaturen der Objekte
werden verwendet, um zu beurteilen, ob die thermischen Abbildung
sich nicht in einem stationären Zustand mit kleinen Variationen
hinsichtlich der Temperaturen der Objekte befindet, sondern in
einem instationären Zustand im Übergang zu einem stationären Zus
tand befindet, wenn der Unterschied zwischen der Meßtemperatur
eines Objekts und der Temperatur des Objekts, erhalten durch Ein
fügen einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in die
oben angegebenen Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert
überschreitet, oder wenn der Unterschied zwischen dem Verhältnis
der Meßtemperaturen der Objekte und dem Verhältnis der Tempera
turen der Objekte, erhalten durch Einfügen einer Umgebungs
temperatur zum Zeitpunkt der Messung in die oben angegebenen Glei
chungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert überschreitet, oder
wenn der Unterschied zwischen den Umgebungstemperaturen, erhalten
durch Einfügen der Meßtemperaturen von Objekten in die oben ange
gebenen Gleichungsausdrücke einen vorherbestimmten Wert über
schreitet, und die eingestellte Temperatur der Klimaanlage und der
Winkel der Luftauslaßöffnung werden so gesteuert, daß ein Bereich
bzw. Bereiche in einem instationären Zustand innerhalb des Fahr
zeugs in einen stationären Zustand gebracht wird bzw. werden, ba
sierend auf dem Resultat der obigen Beurteilung, so daß eine Steu
erung zum schnellen Bringen des Bereichs oder der Bereiche in
einem instationären Zustand innerhalb des Fahrzeugs in einen sta
tionären Zustand möglich ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in
den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.
1
Temperaturverteilungsmeßeinheit
2
Fahrzeug
3
Fahrersitz
4
Fahrer
5
Armaturenbrett
6
Steuerrecheneinheit
7
Steuertemperatureinstellmittel
8
Umgebungstemperaturerfassungsmittel
9
Außentemperaturerfassungsmittel
10
Bearbeitungsmittel für thermische Abbildungsdaten
11
Recheneinheit
12
Klimaanlagensteuermittel
13
Temperatursteuerung
14
Windrichtungssteuerung
A1 rechter Teil des Kopfes des Fahrers
A2 linker Teil des Kopfes des Fahrers
B1 rechter Teil der Kleider des Fahrers
B2 linker Teil der Kleider des Fahrers
C1 rechter Teil des Hintergrunds
C2 linker Teil des Hintergrunds
TA Durchschnittstemperatur des Hautbereichs
TB Durchschnittstemperatur des Kleiderbereichs
Tb Durchschnittstemperatur des Kleiderbereichs
TC Umgebungstemperatur
TS eingestellte Temperatur
Ti Temperatur innerhalb des Fahrzeugs
Ta Temperatur außerhalb des Fahrzeugs
BT Durchschnittswert der Hintergrundstemperatur
MT Durchschnittswert der Körpertemperatur
ST Durchschnittswert der Hauttemperatur
bt Hintergrundsdurchschnittswert
mt Körperdurchschnittswert
st Hautdurchschnittswert
t verstrichene Zeit
A1 rechter Teil des Kopfes des Fahrers
A2 linker Teil des Kopfes des Fahrers
B1 rechter Teil der Kleider des Fahrers
B2 linker Teil der Kleider des Fahrers
C1 rechter Teil des Hintergrunds
C2 linker Teil des Hintergrunds
TA Durchschnittstemperatur des Hautbereichs
TB Durchschnittstemperatur des Kleiderbereichs
Tb Durchschnittstemperatur des Kleiderbereichs
TC Umgebungstemperatur
TS eingestellte Temperatur
Ti Temperatur innerhalb des Fahrzeugs
Ta Temperatur außerhalb des Fahrzeugs
BT Durchschnittswert der Hintergrundstemperatur
MT Durchschnittswert der Körpertemperatur
ST Durchschnittswert der Hauttemperatur
bt Hintergrundsdurchschnittswert
mt Körperdurchschnittswert
st Hautdurchschnittswert
t verstrichene Zeit
Claims (6)
1. Verfahren zum Beurteilen, ob ein thermisches Abbild, gemessen
durch Infrarotsensoren, in einem stationären Zustand mit kleinen
Variationen der Temperaturen von Objekten oder in einem instatio
nären Zustand im Übergang zu einem stationären Zustand ist, wobei
die Beurteilung, ob das thermische Abbild in einem stationären
oder instationären Zustand ist, auf Meßwerten von Temperaturen von
Objekten und einer Umgebungstemperatur sowie zuvor bestimmten
Gleichungsausdrücken zwischen der Umgebungstemperatur und den Tem
peraturen der Objekte basiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu
messenden Objekte jeweils in eine Vielzahl von Bereichen aufge
teilt werden und abgeschätzt wird, ob die thermische Abbildung in
einem stationären oder einem instationären Zustand ist, basierend
auf den Meßwerten der Temperaturen der unterteilten
Objekte und der Umgebungstemperatur sowie den zuvor bestimmten
Gleichungsausdrücken zwischen der Umgebungstemperatur und den Tem
peraturen der Objekte.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unterschied
zwischen einer Meßtemperatur eines Objekts und einer Temperatur
des Objekts, erhalten durch Einfügen einer Umgebungstemperatur zum
Zeitpunkt der Messung in einen Gleichungsausdruck, einen vorher
bestimmten Wert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unterschied
zwischen dem Verhältnis von Meßtemperaturen der Objekte und dem
Verhältnis der Temperaturen der Objekte, erhalten durch Einfügen
der Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt der Messung in die Glei
chungsausdrücke, einen vorherbestimmten Wert überschreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein instationärer Zustand bestimmt wird, wenn der Unterschied
zwischen Umgebungstemperaturen, erhalten durch Einfügen von Meß
temperaturen von Objekten in die Gleichungsausdrücke, einen vor
herbestimmten Wert überschreitet.
6. Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage, bei dem für ein ther
misches Abbild zu messende Objekte, gemessen mittels Infrarotsen
soren, jeweils in ein Vielzahl von Bereichen aufgeteilt werden und
die Meßwerte der Temperaturen der unterteilten Objekte und der
Umgebungstemperatur sowie zuvor bestimmte Gleichungsausdrücke
zwischen der Umgebungstemperatur und den Temperaturen der Objekte
zum Beurteilen verwendet werden, ob das thermische Abbild in einem
stationären Zustand mit kleinen Variationen der Temperaturen der
Objekte oder einem instationären Zustand im Übergang zu einem sta
tionären Zustand ist, in dem der Unterschied zwischen einer Meß
temperatur und einer Temperatur eines Objekts, erhalten durch Ein
fügen einer Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt einer Messung in
einen Gleichungsausdruck, einen vorherbestimmten Wert über
schreitet, oder der Unterschied zwischen dem Verhältnis von Meß
temperaturen der Objekte und dem Verhältnis der Temperaturen der
Objekte, erhalten durch Einfügen einer Umgebungstemperatur zum
Zeitpunkt der Messung in die Gleichungsausdrücke, einen vorherbes
timmten Wert überschreitet, oder der Unterschied zwischen Umge
bungstemperaturen, erhalten durch Einfügen von Meßtemperaturen der
Objekte in die Gleichungsausdrücke, einen vorherbestimmten Wert
überschreitet.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |