JP7159462B2 - 特に車室のための熱制御装置のための熱制御方法 - Google Patents

特に車室のための熱制御装置のための熱制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、自動車の車室を換気するための自動車のための熱制御方法に関し、より詳細には、上記車室の熱制御の状況における熱制御方法に関する。
車両用の従来の熱制御モジュールは、一般に、圧縮機、蒸発器、熱交換器、および抵抗加熱素子などの熱調整要素を備える熱制御回路と結合された空気ブロワを備える。そして車室内に配置された複数の吹出口が、ブロワによって動かされ、かつ冷気発生装置によって冷却された空気を車室の様々なポイント（中央コンソール、乗員の足、天井の高さなど）において注入する。
これらの熱制御モジュールは、車室の乗員が手動で乗員の顔または乗員の身体の特定の部分に向ける流れを放出する。
よって、乗員のサイズ、位置、および体形がどのようであっても、熱制御は一様である。唯一可能なカスタマイズは、場合により窓を開けるか閉めるかした状態で、吹出口のガイドベーンの向きを変えることによって実現される。
車室の熱慣性レベルは大きく、乗員がいない空間も冷やされる必要がある一方で、乗員の身体の太陽に曝される部分などの高温スポットは特に冷やされたりしない。このために、感じられる快適性のレベルが低下する。
周知の実践方法は、快適性の感覚の統計的研究に基づいてＦａｎｇｅｒの熱モデル（ＰＭＶ／ＰＰＤモデルとも呼ばれる）を使用することにより乗員の熱モデルを確立し、センサによって測定された熱的または生理学的パラメータ、例えば顔の様々な点における温度、車室の温度などに従って空調電力を調節し、それに応じて空調の電力を制御することである。
しかしながら、温熱快適性は部分的でしかないままであり、車室の乗員の状態や体形によっては必ずしも同じように感じられるとは限らない。
上記の課題に少なくとも部分的に対処するために、本発明の１つの主題は、特に自動車車室のための熱制御装置のための熱制御方法であって、
・乗員の身体の様々な部分を検出し、区切り、かつ測位するステップと、
・乗員の身体の様々な部分および／または乗員の周りの車室に関する熱的または生理学的パラメータを測定するステップと、
・複数の温熱快適性指標を確立するステップであって、各温熱快適性指標が、関連する身体部分の暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、乗員の身体の部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標の絶対値が快適な状況においては最小である、ステップと、
・乗員の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、快適性指標の絶対値の和を最小化するように熱制御装置の動作を調節するステップと
を含む、熱制御方法である。
これにより、熱制御方法は、暖かさの感覚を動的に最適化することができ、車両の乗員の身体の様々な部分にわたる調整された空気の分配を最適化することができる。
本方法はまた、別々にまたは組み合わせて取られた、以下の特徴のうちの１つまたは複数を有し得る。
熱装置の調節は、次のパラメータ、すなわち、車室の吹出口から出る調整された空気の少なくとも１つの流れの温度、流量、向き、形状のうちの少なくとも１つを調節するステップを含み得る。
快適性指標の絶対値の和において、各身体部分の快適性指標が、次のパラメータ、すなわち、身体部分の全表面積、身体部分の全体積、身体部分の表面積／体積比、身体部分の血管密度、身体部分の神経密度のうちの少なくとも１つを考慮に入れる形態学的重み付け係数によって重み付けされ得る。
各身体部分の快適性指標は、次のパラメータ、すなわち、以前の瞬間にわたる指標の変動のダイナミクス、指標の平衡値０からの指標の隔たりのうちの少なくとも１つを考慮した状況重み付け係数によって重み付けされ得る。
重み付けのねらいは、非線形に作用し得る不均衡または観察された局所的な変動に従って１つの身体部分が全体的な快適性の感覚に与える寄与を増幅することである。
本方法は、
・温熱快適性指標が最大の不快感を示す身体部分を特定するステップと、
・最大の不快感を被っている身体部分に空調された空気の１つまたは複数の流れを集中させ、その際に他の身体部分に向けられた１つまたは複数の空気流の部分を減らすように調整された空気の分配を調節するステップと
をさらに含み得る。
熱制御装置は、少なくとも１つの吹出口を備えることができ、少なくとも１つの吹出口の向きは、上記吹出口から到来する空気の流れが乗員の身体の様々な部分上にわたって連続的に通る変動を描くように時間の経過と共に制御され、少なくとも１つの吹出口の動きは、温熱快適性指標の絶対値が他の身体部分と比較して大きい身体部分の周りで減速される。
温熱快適性指標の和は、エネルギー重み付け項も含み得る。エネルギー重み付け項は、正であり、かつ乗員の周囲で調節された温熱環境を作り出すための総消費電力と共に増加する。
温熱快適性指標の和は、音響重み付け項も含み得る。音響重み付け項は、正であり、かつ乗員の周囲で調節された温熱環境を作り出す際に発生した騒音と共に増加する。
乗員の身体の様々な部分および／または車室の熱的または生理学的パラメータは、次のパラメータ、すなわち、乗員の身体の部分のうちの少なくとも１つの表面温度、車室の温度、乗員の身体の部分を覆う衣服の有無、乗員の身体の部分によって放散される熱のうちの１つまたは複数を含み得る。
位置特定され、かつ区切られている乗員の身体の様々な部分は、次、すなわち、乗員の頭部、首および喉、首のうなじ、左右の腕、左右の前腕、手、胴部、腹部、左右の太もも、左右の脚およびふくらはぎ、足部、臀部、および背中のうちの少なくとも２つを含み得る。顔もまた、太陽への露出をより適切に管理するために２つのゾーンに分割され得る。
熱的または生理学的パラメータを推定するステップは、
・遠赤外線カメラを使用して、乗員の身体の部分の予期される位置において車室の画像を取り込むステップと、
・取り込まれた画像内で、乗員の身体の部分に対応する高温スポットまたは冷温スポットを区切り、かつ測位するステップと
を含むことができ、
熱制御装置を調節するステップが、調整された空気の１つまたは複数の流れを、検出された高温スポットまたは冷温スポットに集中させるステップを含む。
本方法は、
・様々な身体部分における代謝活動によって生成または供給され、かつ外部環境と交換される熱、および太陽放射から吸収され得る熱を測定または推定するステップと、
・様々な身体部分の衣服による被覆レベル、および身体の各部分におけるこの衣服に関連する熱抵抗を測定または推定するステップと、
・乗員の身体の様々な部分の寸法を推定し、相関関係、テーブル、および推定された寸法から、乗員の身体の部分のそれぞれの、環境と熱交換するための表面積を推定するステップと、
・身体の各部分において生成、供給、または吸収される熱の推定値、ならびに関連する衣服の被覆のレベルおよび熱抵抗を直接測定または組み合わせることにより、乗員の身体の様々な部分の表面温度を推定するステップと、
・各身体部分の近くにおける車室の空気の温度および速度を測定または推定するステップと、
・各身体部分に面する車室の表面の放射影響を測定または推定するステップと、
・上述の様々な要因に基づいて、身体部分のそれぞれにおいて快適な温度で交換され得る熱流束を計算するステップと、
・上記身体部分のそれぞれにおいて基準快適温度で交換され得る熱流束と、各身体部分において生成、供給、または吸収される熱流束との差異に基づいて、身体部分の温熱快適性指標を計算するステップと
を含み得る。
本発明の別の主題は、自動車車室のための関連する熱制御システムであって、
・熱制御装置と、
・乗員の身体が予期される自動車車室の画像を取り込む少なくとも１つのカメラと、
・上記乗員の温熱快適性の状態に関連して、乗員の身体の１つまたは複数の部分の１つまたは複数の熱的または生理学的パラメータを感知する少なくとも１つのセンサと、
・制御ユニットであって、
・カメラによって取り込まれた画像から、車室における乗員の身体の様々な部分を区切り、かつ測位し、
・複数の温熱快適性指標を確立し、各温熱快適性指標が、関連する身体部分の暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、乗員の身体の部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標の絶対値が快適な状況においては最小であり、
・乗員の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、快適性指標の絶対値の和を最小化するように熱制御装置の動作を調節する
ように構成された制御ユニットと
を備える、熱制御システムである。
ここで、カメラは近赤外線カメラであってもよく、熱的または生理学的パラメータのセンサは遠赤外線カメラを含む。
熱制御装置は、
・制御ユニットによって流量が制御される空気の流れを生成するブロワと、
・ブロワによって生成された空気の流れを、制御ユニットによって制御された設定温度に調整する熱調整機と、
・制御ユニットによって制御される向きおよび形状を有する空気の流れを車室内に放出する少なくとも１つの吹出口と
をさらに備え得る。
本装置は、シートヒータ装置および／または車両のステアリングホイールを加熱するための装置をさらに備えてもよく、その電力は、乗員の身体の少なくとも１つの部分の温熱快適性指標に従って制御ユニットによって制御される。
本発明のさらなる特徴および利点は、例示的かつ非限定的な例として与えられている以下の説明および添付の図面を読めば、より明確に明らかになるはずである。
熱制御モジュールを備えた車室の概略図である。 本発明の１つの特定の実施形態による熱制御システムの概略図である。 本発明による方法における主要なステップを要約したフロー図である。 本発明による方法に使用され得る熱制御装置のための吹出口の概略図である。
図面を参照しながら説明される実施形態は例である。説明は１つまたは複数の実施形態に言及しているが、これは、必ずしも各言及が同じ実施形態に関連すること、または特徴が単一の実施形態にのみ適用されることを意味するわけではない。様々な実施形態の単一の特徴を組み合わせて、他の実施形態を作成することもできる。
後で使用される「第１」および「第２」などの用語は、特定の優先順位または組み立ての順序を示すのではなく、単に参考として与えられている。
図に関連して、「の上（ａｂｏｖｅ）」または「の下（ｂｅｌｏｗ）」などの特定の数の前置詞も使用される。これらの前置詞は図面に基づいて定義されているが、重力に対する要素の最終的な配置は異なる場合がある。
図１は、車両の乗員Ｕ（この場合は特に運転者）が座席に座っている状態で、自動車車室を概略的に示している。
熱制御システム１００は、空気の流れを生成して、車両の乗員Ｕの身体の特定の部分、この場合は特に頭部および肩部に向ける。
熱制御システム１００は、検出モジュール１と熱制御モジュール３とを備え、熱制御モジュール３の、ダッシュパネルＰの中央に配置された吹出口１３のみが図１に示されている。これらの要素は、図２において車室の外側に概略的に示されている。
吹出口１３は、熱制御モジュール３によって生成された調整された空気の流れを放出する。他の吹出口１３は、例えば、ダッシュパネルＰの横方向の両端、各乗員Ｕの足の高さおよび脚部の高さ、車両の天井の高さ、ならびにセンターピラー（ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｌｕｍｎ）の後部などに配置されている。
吹出口１３の向きは、特に、電気モータの作動によって制御される。
本出願と同一出願人企業の名義の欧州特許第２２５８５７１号明細書は、例えば、冷気を発生させるための蒸発器を備えた熱制御モジュール３を記載している。
検出モジュール１は、車両の乗員Ｕ、この場合、例えば、車両の運転者および／または（前部および／または後部の）乗客の予期される位置に向けられた複数のセンサ１を含む。検出モジュールは、各乗員Ｕの身体の様々な部分に関連する熱的および生理学的パラメータを収集する。検出モジュール１は、特に、サンバイザの高さで、自動車車室の屋根に組み込まれる。
検出モジュール１は、特に、カメラ、特に赤外線領域で画像を取り込む赤外線カメラを含み得る。検出モジュール１のカメラは、特に、車両の乗員の予期される位置、すなわち、運転席、助手席、後部ベンチシートなど）に向けられる。特に、１つまたは複数の極めて広角のカメラ（特に「魚眼」タイプ）は、複数の位置を同時にカバーすることができる。
これらのカメラは、近赤外線カメラ（１マイクロメートルのオーダーの波長によるＮＩＲカメラ）、および遠赤外線カメラ（１０マイクロメートル程度のオーダーの波長によるＦＩＲカメラ）を含むと都合が良い場合がある。
近赤外線カメラは、車室のグレースケール画像を取り込むために使用される。遠赤外線カメラは、車室の様々な部分、特に車室の壁および乗員Ｕの身体の部分の温度を推定するために使用される。
遠赤外線カメラからの画像は、特に、乗員Ｕの身体の特定の部分を特定するのに、および／または乗員の身体の１つまたは複数の部分を覆う衣服の有無を検出するのに役立ち得る。
近赤外線カメラからの画像は、特に、車両の乗員Ｕの身体の様々な部分の位置および寸法を区切るのに役立ち得る。対応する波長（近赤外線）のダイオードは、特に、画像を取り込むために車室を照らすことができる。
遠赤外線カメラからの画像は、特に、車室と最大量の熱を交換している乗員の身体の部分、例えばこの場合は図１でハッチングされている、衣服で覆われていないためにより高温に見える頭部および手を識別するのに役立ち得る。
熱制御システム１００のセンサ１は、特に、車両の窓または開口パネル（ドア、サンルーフなど）が開状態か閉状態かを感知するセンサ、座席上の圧力センサ、乗員が座っている座席の高さにおける温度または熱流束を感知するセンサ、車両のステアリングホイールの高さにおける温度または熱流束を感知するセンサ、乗員の身体の部分のうちの少なくとも１つにおける汗の滴の存在を検出する発汗センサ、乗員の呼吸数を感知するセンサ、乗員の心拍数を感知するセンサなどの他の車両センサを包含し得る。
１人または複数の乗員Ｕの身体の様々な部分の空間における位置を推定するために、センサ１は、特に、１人または複数の乗員Ｕの立体画像を確立するカメラ、構造化照明または三次元飛行時間（３Ｄ ＴｏＦ）カメラの放出器、超音波放出器／受信機、ＬＩＤＡＲまたは容量センサを含み得る。さらに、センサは、車室の様々なポイントに配置された温度計、座席に組み込まれた（特に拘束装置を使用していない乗客を検出する状況で使用される）圧力センサ、座席の位置を感知するセンサを含み得る。
検出モジュール１は、特に、車両の天井の高さに配置され、可視スペクトル範囲では不透明であるが、センサ１によって使用される放射線（赤外線、電波など）に対して透明であるカバーで覆われることによって、乗員Ｕの視界から隠すことができる。
検出モジュール１のセンサのいくつかは、車両の他の機能モジュールと共有され得る。例えば、赤外線カメラのうちの１つまたは複数が、例えば、注意の欠如または運転者の居眠りを回避するために、運転者の覚醒のレベルの検出器の状況で使用され得る。三次元カメラうちの１つまたは複数が、ジェスチャ検出インターフェースの環境で使用され得る。
次に、例えば視野角または解像度を単純に上げることにより、本発明による使用に適した別の機能モジュールからのカメラをレンダリングすることができる。そうすれば、さらなるセンサを追加するコストおよび空間の面で節約になり得る。
制御ユニット５は、１つまたは複数のカメラによって取り込まれた画像に基づいて、１人または複数の乗員Ｕの身体の様々な部分の熱プロファイルを確立する。上記熱プロファイルは、特に、１人または複数の乗員Ｕの熱の状態および感覚に影響を与えるすべての要因およびパラメータを含む。
制御ユニット５は、特に、センサによって測定または推定された画像およびパラメータを記憶するため、かつこれらから熱プロファイルを確立するためのメモリユニットおよび計算手段を備える。このメモリユニットおよび計算手段は、特に、車両の他のコンポーネントを制御する車載電子機器の状況において共有されてもよいし、専用の論理モジュールに配置されてもよい。
制御ユニット５は、熱制御モジュール３に接続される。熱制御モジュール３は、例えば、空気の流れを生成するブロワ７を備える。熱管理モジュール３はまた、１つまたは複数の調整装置９、例えば熱交換器または抵抗性電気素子を備え、ブロワ７によって生成された空気の流れはこの調整装置９を通る。
次に、調整された空気の流れは、例えば、吹出口１３と、吹出口１３の上流にあり、かつ上記様々な吹出口１３間で空気流を分配する１つまたは複数のフラップとを備える、空気分配装置１１に向けられる。
制御ユニット５は、特に、ブロワ７の電力、調整装置９の電力および／または設定温度、ならびに空気分配装置１１を制御する。
制御ユニット５は、特に、形状認識およびエッジ認識アルゴリズムを使用して、検出モジュール１からのデータから、１人または複数の乗員Ｕの身体の部分のそれぞれの熱プロファイルＩｎおよび空間座標ｘｙｚｎの集合を作成する。
例えば、指標Ｉ１は頭部または顔に関連付けられてもよい。その場合、座標ｘｙｚ１は、乗員Ｕの頭部の様々な注目すべきポイント（顎、頭頂、こめかみなど）の車室空間内の位置を含む。指標Ｉ２は首、喉、および肩の領域に関連付けられてもよく、以下、他の指標についても同様である。
制御ユニット５は、特に、各乗員Ｕの身体をいくつかの部分において検出し、分割し、かつ測位するように構成され、いくつかの部分は、特に、１人または複数の乗員の様々な肢部に対応する。人体の概略図を図２に示し、図２は、描かれた身体の部分を囲む点線のボックスを用いて分解内容の例を示している。描かれている分解内容は、特に、頭部、喉および肩を含む首部、胴部、腹部、左右の腕、左右の手、左右の脚部、左右の足どうしを区別している。
首のうなじと首の残りの部分とを区別する、背中、１本または複数本の指、顔、顔の一部などを選ぶなど、他の身体部分を選び出すこともできる。
他のより複雑な分解内容を使用して、例えば、腕および前腕、ふくらはぎおよび太もも、頭部の異なる部分などを区別することができる。反対に、近くにある身体部分を一緒にグループ化することにより、より複雑でない分解内容が得られ、例えば、胴部、腹部、および首／肩の領域を一緒にグループ化することにより体幹を定義することができる。
身体部分のそれぞれについて、制御ユニット５は、表面温度または放散される熱流束（例えば、遠赤外線熱放射の強度から）、身体のその部分を覆う衣服の有無、身体部分に入射し得る日射の存在および強度、開いている開口部パネルへの近さなど、検出モジュール１のセンサからのデータを取り込む。
これらのデータから、制御ユニット５は、乗員Ｕの身体の部分のうちの１つの高さにおいて感じられる温熱快適性をそれぞれ示す複数の温熱快適性指標Ｉｎを確立し、その指標の絶対値が小さいまたはゼロであることは高いレベルの温熱快適性を示す一方、絶対値が大きいことは不快感を示す。
温熱快適性指標Ｉｎは、対象とする身体部分にわたって分配される調整された空気の流れの温度および強度も考慮に入れる。
Ｆａｎｇｅｒの熱モデルで採用されているのと同様に、上記指標Ｉｎは、例えば－３から＋３まで変化することができ、値０は（除去される代謝エネルギーを考慮に入れて）熱平衡の状況を示し、熱平衡の状況では、ユーザのサンプルの所定の割合が、対象とする身体部分において高いレベルの温熱快適性を感じる。この場合、正の値（０から＋３）は、暖かさの感覚の状況を表し、その強度は、値０からの発散の増加と共に増加する。負の値（０から－３）は、冷たさの感覚の状況を表し、その強度は、値０からの発散の増加と共に増加する。
次いで、制御ユニット５は、乗員の周りに快適性指標の絶対値の和Σ｜Ｉｎ｜を最小化する温熱環境を作り出すように身体部分の温熱快適性指標を考慮に入れて熱制御モジュール３の動作を調節する。
特に、この和Σ｜Ｉｎ｜は閾値Ｓと比較され得る。Σ｜Ｉｎ｜≦Ｓである場合、熱制御装置の動作に対する変更は開始されない。Σ｜Ｉｎ｜≧Ｓである場合、制御ユニットは、和Σ｜Ｉｎ｜を減らすために、熱制御装置の動作を調整する。
乗員Ｕの身体の部分の座標ｘｙｚｎは、特に、（指標ｎの）対象とする身体部分の寸法の推定値を決定するのに役立ち得る、またはこの推定値を直接含み得る。次に、メモリに記憶された上記寸法およびテーブルから、制御ユニット５は、乗員の形態学的モデルを決定し、それにより、対象とする身体部分の表面積、体積、または質量（ひいては表面積／体積比）を推定し得る。
ここで、テーブルは、様々な身体部分の血管および神経終末の密度の分布のモデルを含み得る。例えば、皮下脂肪塊には血管や神経がほとんど含まれていないことが知られている。したがって、例えば手、特に指とは異なり、脂肪塊で覆われている身体の表面上に暖かいまたは冷たい空気の流れを向けることの利点は限られている。手および指は周囲の環境と熱を交換する表面積が大きいと同時に、大量の血管および神経を含んでいる。同様に、乗員の背中は見かけの表面積は大きいが、神経終末はほとんど含まれていない。
したがって、重み付け係数ａｎは、各身体部分の温熱快適性指標Ｉｎに関連付けられ、したがって、制御ユニット５は、関連する重み付け係数ａｎによって重み付けされた温熱快適性指標Ｉｎの絶対値の和Σａｎ｜Ｉｎ｜を最小化するように熱制御装置の動作を適合させる。
図３は、関連する熱制御方法２００を示す概略的なフロー図である。
第１のステップ２０１は、特に近赤外線および遠赤外線カメラを使用して、車両の１人または複数の乗員Ｕの予期される位置、例えば占有され得る座席（運転席および助手席）の画像を取り込むことである。次に、画像は制御ユニット５に送信される。乗員Ｕの身体の部分は、特にこれらの身体部分が衣服で覆われていない場合、遠赤外線カメラを使用して高温スポットまたは高温ゾーンの形で特に識別され得る。
次に、検出モジュール１の他のセンサから出るデータも制御ユニット５に送信される。
第２のステップ２０３は、可視画像上で１人または複数の乗員Ｕの身体の部分を分割することによって、１人または複数の乗員の三次元形態学的モデルを作成することである。
第３のステップ２０５は、温熱快適性指標Ｉｎを計算することであり、もしあれば形態学的重み付け係数ａｎもセンサから取得されたデータおよび赤外線カメラからの画像から計算される。
例えば、温熱快適性指標Ｉｎは、
－様々な身体部分の表面温度と、
－上記の身体部分の周囲の領域の車室の１つまたは複数の温度と
を測定することにより、
また次に、（場合により上述のテーブルを使用して）推定された寸法および上記の温度から、乗員の身体の部分のそれぞれによって除去される熱流束を計算することにより計算され得る。
除去される熱流束は、代謝活動および太陽放射の結果として身体の各部分で生成、供給、または吸収される熱を評価することによっても計算され得る。
次に、様々な身体部分の温熱快適性指標Ｉｎは、計算された熱流束を温熱快適性の状況に対応する基準値と比較することにより計算される。
次に、温熱快適性指標Ｉｎの絶対値の和Σａｎ｜Ｉｎ｜は、場合により関連する形態学的重み付け係数ａｎによって重み付けされて、閾値Ｓと比較される。
Σａｎ｜Ｉｎ｜≦Ｓである場合、制御ユニットは所定の時間間隔ｄｔの間待機し、本方法は第１のステップ２０１から繰り返される。代替的に、第１のステップ２０１に戻ることは、例えば、乗員が位置を変えた場合（カメラから到来する画像における違い）、または車両が晴れた日にトンネルを出た場合（カメラから到来する画像の輝度の増加）など、連続的に測定されたパラメータにおいて突然の変化が観測された場合に行われ得る。
Σ｜Ｉｎ｜≧Ｓである場合、制御ユニット５は、ステップ２０７において、センサから到来するデータに基づいて、所定の手順に従って熱制御モジュール３の動作を適合させる。熱制御モジュール３の動作の適合は、特に、吹出口１３によって車室内に放出される調整された空気流のうちの１つまたは複数の温度、流量、向き、および形状などのパラメータを調整することを含み得る。
次に、方法２００は、所定の時間間隔ｄｔの後、または測定されたパラメータにおいて突然の変化が検出されたときに、第１のステップ２０１から繰り返される。
熱制御モジュール３の動作を調整し、空気流の温度または流量を適合させるために、制御ユニット５は、特に、ブロワ７および調整装置９の作動電力を変更することができ、そうでなければ、調整装置を冷却動作モード（蒸発器）から加熱動作モード（抵抗性電気素子）に切り替えることができる。
図４は、ルーバー式格子または可動フィンの形態で製造された空気分配装置１１の吹出口１３を簡単に示している。
吹出口１３は、特に、それらの幅に沿って整列された複数のフィン１５を備える。上記フィン１５は、熱制御モジュール３が作動しているときに、調整された空気の層流を送達するように働く。
フィン１５は、フィン１５を支持するフレーム１７に対して回転軸Ａを中心として回転することができる。フィン１５を回転させることは、例えば、（水平面上で考慮される車両の通常の動作の方向に対して）左右の水平軸を中心として空気流の方向を変えるのに役立つ。
フレーム１７は、回転軸Ａに垂直であり、かつフィン１５の並びに実質的に平行である旋回軸Ｂを中心として旋回しながら動くことができる。フレーム１７の旋回は、例えば、上下の垂直軸における空気流の方向を変えるのに役立つ。
制御ユニット５は、特に、フィン１５の回転およびフレーム１７の旋回を制御する電気モータに接続され得る。次に、熱制御装置３の動作を適合させるために、制御ユニット５は、上記電気モータを作動させることによって空気流の方向を変更し、これにより調整された空気の分配を、大きい絶対値の温熱快適性指標、したがって最大の不快感を示している乗員の身体の部分に集中させることができる。目標は、絶対値の和を最小化することである。
フィン１５の並び（収束または発散）を変更することにより、空気流の形状も変更することができる（収束または発散空気流を作成する）。
多数の吹出口１３を有する熱制御モジュール３の場合、制御ユニット５は、快適性指標Ｉｎが最大絶対値を有する乗員Ｕの身体の部分を特定し、特に乗員Ｕの身体の他の部分に向けられる空気の量を減らすことによって、１つまたは複数の吹出口１３の空気流を不快感が最大である身体部分に集中させることができる。
別の実施形態によれば、制御ユニット５は、空気流を、例えば、円、多角形、または卵形で変動させるようにモータを作動させ、これにより、空気流は、乗員Ｕの身体の異なる部分にわたって連続して通る。次に、制御ユニット５は、温熱快適性指標Ｉｎが他の身体部分の他の指標Ｉｎと比較して大きい絶対値を有する身体部分に吹出口１３が向けられたときに、不快感のレベルが高い上記身体部分に調整された空気の流れをより長く向け続けるように回転誘導および旋回誘導モータの動きを遅くすることができる。
反対に、制御ユニット５は、温熱快適性指標Ｉｎが十分にゼロに近い乗員Ｕの身体の部分に吹出口１３が向けられたときに、回転誘導および旋回誘導モータの動きを加速することができる。
あるいは、制御ユニット５は、平均快適性指標Ｉ０を計算し、各身体部分の指標Ｉｎをこの平均指標Ｉ０と比較することができる。次に、制御ユニット５は、平均指標Ｉ０の絶対値よりも小さい絶対値の指標Ｉｎを有する身体部分のための流れを、平均指標Ｉ０の絶対値よりも大きい絶対値の指標Ｉｎを有する身体の部分に向け直すことができる。
電気自動車の場合に特に重要である、エネルギーを節約する目的で、制御ユニット５は、熱制御モジュール３の動作モードによって必要とされる電力を推定するステップを実行するように構成され得、上記総電力を最小化するさらなるステップが、熱制御モジュール３を調節するステップに組み込まれ得る。
例えば、正であり、かつ総消費電力と共に増加する項Ｐｔｏｔが和に追加され得る。この電力項Ｐｔｏｔは、特に、重み付けファクタｐによって重み付けされ得、その値は、特にいくつかの電力レベルを示すインターフェースによって、乗員Ｕによって変更された設定値に従って変更される。
したがって、熱制御方法では、和、すなわち、
Σａｎ｜Ｉｎ｜＋ｐＰｔｏｔ
を最小化することが期待される。
乗員が高い設定電力を、例えば０から３に較正されたインターフェースで値３（０はオフになっているシステム１００に対応）を選択することによって、選択した場合、重み付けファクタｐの値は低いかゼロにさえなる。したがって、熱制御装置３の動作は、電力についてほとんどまたは全く考慮せずに、制御ユニット５によって最適化され得る。生成される最終的な空気流は、平均して高流量であり、温度は、熱制御装置が熱を抽出するように動作しているか又は加熱を提供するように動作しているかに応じて、高くなるか又は低くなる。
反対に、例えば値１を選択することにより、乗員が低電力設定値を選択した場合、重み付けファクタｐは高い値になり、したがって、上述の和においてはｐＰｔｏｔという項がすぐに優勢になる。したがって、熱制御装置３の動作は、総電力をかなり考慮して、制御ユニット５によって最適化され得る。生成される最終的な空気流は、平均して、より低い流量を有し、温度は、特に以前のシナリオ（ｐが低いシナリオ）と比較して車室の温度に近くなる。
同様に、熱制御装置３によって発生する騒音を低減するステップが、特に、正であり、かつ熱制御装置３の動作モードによって発生する騒音と共に増加する項Ａを最小化されるべき和に加えることによって実施され得る。この項Ａは、係数ａによって同様に重み付けされ得、その値は、静かな動作（ａが高い）または高い熱制御電力（ａが低いまたはゼロ）のいずれかを優先するように変更され得る。
したがって、熱制御方法では、和、すなわち、
Σａｎ｜Ｉｎ｜＋ｐＰｔｏｔ＋ａＡ
または、騒音のみを（電力を考慮せずに）最適化するために、
Σａｎ｜Ｉｎ｜＋ａＡ
を最小化することが期待される。
熱制御装置３が車両のステアリングホイール加熱装置も備える場合、その動作電力は、乗員Ｕの手または腕のための温熱快適性指標Ｉｎに従って、制御ユニット５によって制御されると都合が良い。
同様に、熱制御装置が座席加熱装置も備える場合、その電力は、制御ユニット５によって、乗員Ｕの身体の少なくとも部分、例えば、乗員Ｕの背部、胴体、または腹部などの温熱快適性指標Ｉｎに従って制御される。
本発明による熱制御方法およびシステム１００は、車室の温熱快適性を改善およびカスタマイズすることを可能にする。特に、所与の温度調節電力に対して、車室の空気流の最適な分配を可能にすることにより、本発明による方法は、暖かさに関する改善された感覚を乗員に提供すると同時に、同じ感覚でエネルギー消費を潜在的に改善することができる。
本発明による装置、特に検出モジュールは、車両に既に存在し、注意の欠如を検出するモジュール、ジェスチャ検出インターフェース、拘束装置を使用していない乗員を検出するモジュールなどの他の機能モジュールの状況で使用される多数のセンサを含む。したがって、本発明による装置の実施から生じる追加のコストは限られたものになる。

Claims (10)

  1. 特に車室のための熱制御装置のための熱制御方法であって、
    ・乗員（Ｕ）の身体の様々な部分を検出し、区切り、かつ測位するステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分および／または前記乗員（Ｕ）の周りの前記車室に関する熱的または生理学的パラメータを測定するステップと、
    ・複数の温熱快適性指標（Ｉｎ）を確立するステップであって、各温熱快適性指標（Ｉｎ）が、関連する身体部分における暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値が快適な状況においては最小である、ステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、前記快適性指標の絶対値の和（Σ｜Ｉｎ｜）を最小化するように熱制御装置（３）の動作を調節するステップと
    を含み、
    前記温熱快適性指標（Ｉ ｎ ）の前記和（Σ｜Ｉ ｎ ｜）が、エネルギー重み付け項（Ｐ ｔｏｔ ）を含み、
    前記エネルギー重み付け項（Ｐ ｔｏｔ ）は、正であり、かつ前記乗員（Ｕ）の周囲で前記調節された温熱環境を作り出すための総消費電力と共に増加する、熱制御方法。
  2. 特に車室のための熱制御装置のための熱制御方法であって、
    ・乗員（Ｕ）の身体の様々な部分を検出し、区切り、かつ測位するステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分および／または前記乗員（Ｕ）の周りの前記車室に関する熱的または生理学的パラメータを測定するステップと、
    ・複数の温熱快適性指標（Ｉｎ）を確立するステップであって、各温熱快適性指標（Ｉｎ）が、関連する身体部分における暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値が快適な状況においては最小である、ステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、前記快適性指標の絶対値の和（Σ｜Ｉｎ｜）を最小化するように熱制御装置（３）の動作を調節するステップと
    を含み、
    前記温熱快適性指標（Ｉ ｎ ）の前記和（Σ｜Ｉ ｎ ｜）が、音響重み付け項（Ａ）を含み、
    前記音響重み付け項（Ａ）は、正であり、かつ前記乗員（Ｕ）の周囲で前記調節された温熱環境を作り出す際に発生した騒音と共に増加する、熱制御方法。
  3. 特に車室のための熱制御装置のための熱制御方法であって、
    ・乗員（Ｕ）の身体の様々な部分を検出し、区切り、かつ測位するステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分および／または前記乗員（Ｕ）の周りの前記車室に関する熱的または生理学的パラメータを測定するステップと、
    ・複数の温熱快適性指標（Ｉｎ）を確立するステップであって、各温熱快適性指標（Ｉｎ）が、関連する身体部分における暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値が快適な状況においては最小である、ステップと、
    ・前記乗員（Ｕ）の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、前記快適性指標の絶対値の和（Σ｜Ｉｎ｜）を最小化するように熱制御装置（３）の動作を調節するステップと
    を含み、
    前記方法が、
    ・様々な身体部分における代謝活動によって生成または供給され、かつ外部環境と交換される熱、および太陽放射から吸収され得る熱を測定または推定するステップと、
    ・前記様々な身体部分の衣服による被覆レベル、および前記身体の各部分におけるこの衣服に関連する熱抵抗を測定または推定するステップと、
    ・前記乗員の前記身体の前記様々な部分の寸法を推定し、相関関係、テーブル、および前記推定された寸法から、前記乗員の前記身体の前記部分のそれぞれの、環境と熱交換するための表面積を推定するステップと、
    ・前記身体の各部分において生成、供給、または吸収される熱の推定値、ならびに関連する衣服の前記被覆のレベルおよび前記熱抵抗を直接測定または組み合わせることにより、前記乗員の前記身体の前記様々な部分の表面温度を推定するステップと、
    ・各身体部分の近くにおける前記車室の空気の温度および速度を測定または推定するステップと、
    ・各身体部分に面する前記車室の表面の放射影響を測定または推定するステップと、
    ・上述の様々な要因に基づいて、前記身体部分のそれぞれにおいて快適な温度で交換され得る熱流束を計算するステップと、
    ・前記身体部分のそれぞれにおいて基準快適温度で交換され得る熱流束と、各身体部分において生成、供給、または吸収される熱流束との差異に基づいて、前記身体部分の前記温熱快適性指標を計算するステップと
    を含む、熱制御方法。
  4. 前記快適性指標（Ｉｎ）の前記絶対値の前記和において、各身体部分の前記快適性指標が、次のパラメータ、すなわち、前記身体部分の全表面積、前記身体部分の全体積、前記身体部分の表面積／体積比、前記身体部分の血管密度、前記身体部分の神経密度のうちの少なくとも１つを考慮に入れる形態学的重み付け係数（ａｎ）によって重み付けされる、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記方法が、
    ・前記温熱快適性指標（Ｉｎ）が最大の不快感を示す身体部分を特定するステップと、
    ・前記最大の不快感を被っている身体部分上に調整された空気の１つまたは複数の流れを集中させ、その際に他の身体部分に向けられた１つまたは複数の空気流の部分を減らすように、調整された空気の分配を調節するステップと
    を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記熱制御装置（３）が、少なくとも１つの吹出口（１３）を備え、
    前記少なくとも１つの吹出口（１３）の向きは、前記吹出口（１３）から到来する空気の流れが前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分上を連続的に通る変動を描くように時間の経過と共に制御され、
    前記吹出口（１３）の動きは、前記温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値が前記他の身体部分と比較して大きい身体部分の周りで減速される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記様々な部分および／または前記車室の前記熱的または生理学的パラメータが、次のパラメータ、すなわち、前記乗員の前記身体の前記部分のうちの少なくとも１つの表面温度、前記車室の温度、前記乗員の前記身体の部分を覆う衣服の有無、前記乗員の前記身体の部分によって放散される熱のうちの１つまたは複数を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 熱的または生理学的パラメータを推定する、前記ステップが、
    ・遠赤外線カメラを使用して、前記乗員の前記身体の前記部分の予期される位置において前記車室の画像を取り込むステップと、
    ・前記取り込まれた画像内で、前記乗員の前記身体の部分に対応する高温スポットを区切り、かつ測位するステップと
    を含み、
    前記熱制御装置を調節する、前記ステップが、調整された空気の１つまたは複数の流れを、検出された前記高温スポットに集中させるステップを含む、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 自動車車室のための熱制御システムであって、
    ・熱制御装置（３）と、
    ・乗員（Ｕ）の身体が予期される前記自動車車室の画像を取り込む少なくとも１つのカメラと、
    ・前記乗員（Ｕ）の温熱快適性の状態に関連して、前記乗員（Ｕ）の前記身体の１つまたは複数の部分の１つまたは複数の熱的または生理学的パラメータを感知する少なくとも１つのセンサと、
    ・制御ユニット（５）であって、
    ・前記カメラによって取り込まれた前記画像から、前記車室における前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分を区切り、かつ測位し、
    ・複数の温熱快適性指標（Ｉｎ）を確立し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）は、関連する身体部分の暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値は、快適な状況においては最小であり、
    ・前記乗員（Ｕ）の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、前記快適性指標の前記絶対値の和（Σ｜Ｉｎ｜）を最小化するように前記熱制御装置（３）の動作を調節する ように構成された制御ユニット（５）と
    を備え、
    前記温熱快適性指標（Ｉ ｎ ）の前記和（Σ｜Ｉ ｎ ｜）が、エネルギー重み付け項（Ｐ ｔｏｔ ）を含み、
    前記エネルギー重み付け項（Ｐ ｔｏｔ ）は、正であり、かつ前記乗員（Ｕ）の周囲で前記調節された温熱環境を作り出すための総消費電力と共に増加する、熱制御システム。
  10. 自動車車室のための熱制御システムであって、
    ・熱制御装置（３）と、
    ・乗員（Ｕ）の身体が予期される前記自動車車室の画像を取り込む少なくとも１つのカメラと、
    ・前記乗員（Ｕ）の温熱快適性の状態に関連して、前記乗員（Ｕ）の前記身体の１つまたは複数の部分の１つまたは複数の熱的または生理学的パラメータを感知する少なくとも１つのセンサと、
    ・制御ユニット（５）であって、
    ・前記カメラによって取り込まれた前記画像から、前記車室における前記乗員（Ｕ）の前記身体の様々な部分を区切り、かつ測位し、
    ・複数の温熱快適性指標（Ｉｎ）を確立し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）は、関連する身体部分の暖かさまたは冷たさの感覚を考慮に入れて、前記乗員（Ｕ）の前記身体の前記部分のうちの１つに対応し、各温熱快適性指標（Ｉｎ）の絶対値は、快適な状況においては最小であり、
    ・前記乗員（Ｕ）の周囲に調節された温熱環境を作り出すために、前記快適性指標の前記絶対値の和（Σ｜Ｉｎ｜）を最小化するように前記熱制御装置（３）の動作を調節する
    ように構成された制御ユニット（５）と
    を備え、
    前記温熱快適性指標（Ｉ ｎ ）の前記和（Σ｜Ｉ ｎ ｜）が、音響重み付け項（Ａ）を含み、
    前記音響重み付け項（Ａ）は、正であり、かつ前記乗員（Ｕ）の周囲で前記調節された温熱環境を作り出す際に発生した騒音と共に増加する、熱制御システム。
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