DE19753864A1

DE19753864A1 - Verfahren zum Beurteilen eines thermischen Abbildes und Verfahren zum Steuern einer Klimaanlage

Info

Publication number: DE19753864A1
Application number: DE19753864A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Haraguchi
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1998-06-10
Also published as: JPH10160580A; US6021956A

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.

Ausführungsbeispiel 1

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.

Ausführungsbeispiel 2

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.

Ausführungsbeispiel 3

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.

Ausführungsbeispiel 4

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.

Bezugszeichenliste

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

Claims

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.