CN115122875A - 汽车的吹面出风格栅总成调节的方法和吹面出风格栅总成 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于汽车自动可调吹面出风格栅总成的空调分区控制方法，其中方法包括：判断车内乘员的数量和位置；根据车外阳光强度、车内外温差和外循环新风量，判断预设的整车舒适温度下的热负荷；根据热负荷确定汽车空调的总制冷量(总风量和压缩机转速等)；基于不舒适指数，根据每个乘员周边的阳光强度、干/湿球温度和风速确定各个乘员所需的不同的吹风角度和出风量；通过独立控制各乘员所在区域的可调节的出风格栅的吹风角度和开度自动调节各个乘员周边的微气候，最终实现一人一气候的分区空调效果。本方法实现了对汽车吹面出风格栅总成的智能化控制，从而实现对车内温度的智能化调节。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法和吹面出风格栅总成。
背景技术
目前，市场上的汽车一般都是通过手动调节格栅角度的方式(拨片式，旋钮式或者波轮式)来改变单个吹面出风口的送风方向和送风量，车上不同位置的司乘人员可以根据自身周围的微气候，自己手动调节各自需要的送风方向和送风量，来满足自身的降温需求。
但是，实车工况多变，比如晴空高温天气下，露天太阳直射和隧道内，树荫下的工况差异，或者车辆行驶方向改变导致阳光照射区域变化，需要司乘人员根据工况变化适时地频繁调节，这种调节方式不够高效也不够智能。目前已知的自动调节汽车出风格栅的技术方案，也基本上是基于单一的温差负荷来进行单个格栅的调节，温度控制不够智能化和集成化。
发明内容
本发明解决的一个主要问题是现有汽车吹面出风方向和出风量需手动调节且人体舒适性差的问题。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法，所述方法包括：
判断车内乘员的数量和位置；
根据车外阳光强度、车内外温差和外循环新风量，判断预设的整车舒适温度下的热负荷；
根据所述热负荷确定汽车空调的总制冷量；
根据每个乘员周边的阳光强度、干球温度、湿球温度和风速，计算不舒适指数，基于所述不舒适指数确定各个乘员所需的吹风角度和出风量；
基于各个乘员所需的吹风角度和出风量，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度。
进一步地，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度，自动调节各个乘员周边的微气候后，还包括步骤：
基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出。
进一步地，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内存在无乘员座位，则所述多余制冷量从所述无乘员座位处的吹面出风口排出。
进一步地，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内座位坐满乘员，则所述多余制冷量从吹脚出风口排出。
进一步地，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内座位坐满乘员，则所述多余制冷量通过将空调调整为除霜模式后排出。
进一步地，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度，自动调节各个乘员周边的微气候后，还包括步骤：
根据任一乘员后续的舒适性要求，分区重新调节目标舒适温度；
根据调节后的所述目标舒适温度重新调节各乘员所在区域的吹面出风格栅的送风角度和开度。
根据本发明的另一个方面，还包括一种汽车的吹面出风格栅总成，所述吹面出风格栅总成包括若干个设置于车内的吹面出风格栅，以及与所述吹面出风格栅通信连接的控制器，所述控制器能够控制吹面出风格栅实现如钱任一所述的一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法。
根据本发明的另一个方面，还公开一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行计算机程序，所述可执行计算机程序启动时用于执行如前任一所述的一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法。
本发明在一般自动空调系统的基础上，根据每个司乘人员的周边微气候，通过热负荷计算，在保证整车热负荷平衡的前提下，得到各个司乘人员的舒适送风角度和送风量的最优解，进而得到整车总出风量和出风温度，并对出风格栅进行相应的自动调节，实现整车空间的温度控制。此外，本方法还能根据每个乘员的各自舒适性需求，根据设定温度对出风格栅进行自动地多区分区控制，保证每个司乘人员都能处在各自的舒适范围内。
附图说明
本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明实施例中汽车的吹面出风格栅总成调节的方法示意图。
具体实施方式
下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例一，如图1所示，提供一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法，所述方法包括：
先判断车内乘员的数量和位置，具体可根据座椅内置重量传感器及座椅、头枕位置和靠背角度传感器进行判断，也可以采用摄像头拍照进行识别。再根据当前车辆收集的车外阳光强度、车内外温差和外循环新风量，判断预设的整车舒适温度(可通过控制面板提前设定)下的热负荷。根据前述热负荷确定汽车空调的总制冷量，根据每个乘员周边的阳光强度、干球温度、湿球温度以及风速，计算不舒适指数。基于计算的不舒适指数，确定各个乘员所需的吹风角度和出风量。进而根据每个乘员所需的吹风角度和出风量分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度，实现自动调节各个乘员周边的微气候，从而使得车内环境温度符合舒适性指标。
在一些实施例中，在根据每个乘员所需的吹风角度和出风量调节相应区域的吹面出风格栅的出风角度后，还可以基于车内总的制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出。
具体地，基于总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出包括：若车内存在无乘员座位，则多余制冷量从无乘员座位处的吹面出风口排出。若车内座位坐满乘员，则多余制冷量从吹脚出风口排出，或者将空调调整为除霜模式后，将多余制冷量排出。
在一些实施例中，还可以根据乘员区每个乘员各自的舒适性要求分区重新调节目标舒适温度，然后根据重新调节后的目标舒适温度重新调节各乘员所在区域的吹面出风格栅的送风角度和出风量，在保证其他乘员区域或无乘员区域的微气候不发生可感知的波动的前提下，仅对需要调整的乘员区域的出风格栅进行相应调节。
在另一个实施例中，还公开一种汽车的吹面出风格栅总成，该吹面出风格栅总成包括若干个设置于车内的吹面出风格栅，以及与所有吹面出风格栅通信连接的控制器，控制器能够控制吹面出风格栅实现如前面实施例任一所述的汽车的吹面出风格栅总成调节的方法。
下面结合仿真计算来说明本发明的工作原理。
以一辆正午时分朝南开的5座汽车(标准工况下最大负荷4kw)为例，车上乘坐3人，分别位于主驾，副驾和后排主驾后侧位置，当日温度36℃，阳光强度800W/㎡，初始车内温度48℃，且仅前排位置可晒到太阳，后排无太阳直射，空调开机舒适温度默认设定22℃，内循环，则整车空调鼓风机以全吹面最大档风量500m3/h运行，名义制冷量3.6kw。
当车内平均温度降至32℃时，出风温度仍在20度以上，由微气候不舒适指数计算公式计算出实时的不舒适指数值：
Id＝0.72*(Td+Tw)-7.2*(u)^0.5+0.03*J+40.6(1)
式中，Id为气候不舒适指数，Td(℃)为人体周边平均干球温度，Tw(℃)为人体周边平均湿球温度，u(m/s)为人体周边平均风速，J(W/㎡)为人体周边平均阳光强度，以上数据由布置在人体周边的温度、湿度、阳光强度和风速传感器实时采集。实际上，不舒适指数一般在60-72之间人体感到舒适，具体数值根据每款车辆不同情况进行标定。
在一些实施例中，优选地，设置整车舒适温度为22℃，对应的不舒适指数为64，每一度温度档位对应的不舒适指数为2，即设置温度为26℃，则对应的不舒适指数为72。
由仿真计算可知，此时前排需要吹面格栅全开，车内控制器自动调整吹面出风格栅角度，使人体表面风速达到2m/s以上，且送风覆盖人体面部前胸腹部和手臂(具体需调整的格栅角度根据实车标定确定)，从而使这些区域的人体表面温度接近送风温度。此时前排人员的微气候不舒适性指数为85以上，个人仍感觉到热，但此时已达到空调系统最大能力，前排无法再调整。此时，后排区域由于没有阳光直射(仍有150W/㎡左右散射辐射强度)，温度已进入舒适区，由于车内整体温度仍有32℃，且出风温度在20℃以上，后排乘客区也是将格栅全部打开，且调节送风角度使送风覆盖人体面部前胸腹部和手臂。而后排无人乘坐区关闭所有吹面出风格栅，使送风全部直接吹人，让所有司乘人员区域温度快速进入舒适区温度。
当车内平均温度降至22℃时，出风温度在11度左右，由微气候舒适性指标计算可知，此时前排需要吹面出风格栅全开，且调整格栅角度，使人体表面风速达到2m/s以上，且送风覆盖人体面部前胸腹部和手臂(具体格栅角度根据实车标定确定)，使这些区域表面温度接近送风温度，此时前排人员微气候不舒适性指数为69，已进入舒适区最佳区域。随着车内温度和送风温度的降低，后排由于没有阳光直射，为保证后排乘客微气候能保持在舒适区，关闭后排所有格栅，后排乘客不舒适性指数为69，也处在最佳区域。
由于计算得到的不舒适指数为群体指标，如果此时后排乘客仍然觉得热，可单独控制降低目标舒适温度到20℃，则控制器根据设定的目标舒适温度调节后排乘客区所处的微气候区的吹面出风格栅，使其打开一定角度。此时出风风量约为全开时的30％(具体根据实车标定确定)，调节该格栅角度，吹风仅覆盖腹部与前胸区域，此区域人体表面风速为0.5m/s左右，后排乘客不舒适性指数降为65。如果此时后排乘客不是觉得热，而是觉得冷，则可将自身所在的区域的目标舒适温度控制到24摄氏度。由于此时后排已经完全关闭出风格栅，无法再通过单独减小该区域送风量和送风覆盖人体面积来提高人体表面等效温度，所以此时需降低整车总风量，并配合压缩机转速调整，拉高后排乘客的不舒适指数，并且保证前排乘客不舒适指数稳定。如可降低总风量档位到450m3/h，使出风温度降低抵消送风风速降低的影响，保证前排乘客的不舒适指数仍维持在69左右。同时，风量降低，不仅使车内平均温度上升，也拉大了前后排的温度差，所以前排不舒适指数在基本不变的情况下，后排不舒适指数上升到了71，满足了后排单独调高温度的需求，且保证了前排微气候区域的温度，实现了温度的分区控制。
当在春秋季无太阳直射的情况下，吹面出风格栅对人体吹风使人感觉偏冷，不舒适指数低到54，只能将成员所在区域的吹面出风格栅口关闭。如果全部座椅都有人，则将吹面出风格栅全部调整到完全不直接吹人的状态，则不舒适指数能提供到65左右。如果此时有人还觉得冷，可以调高自身所在区域的目标舒适温度。调高目标温度后，此时风量档位与压缩机转速都已达到空调系统的下限，所以可以更改空调吹面模式为除霜模式，由于除霜模式风阻大，实际出风量会减低，导致整车制冷量下降，车内温度随之上升，且吹面出风格栅的出风集中在车辆仪表台上方，车内前后排温差加大，进一步拉高司乘人员区域温度，达到极限工况下调温的目的。
相比于传统汽车多温区空调在空调箱内做几个混和风门来直接调出风温度的方法相比，本发明通过智能调节各个乘员周边小区域的吹面出风格栅，进而调节出风量和出风角度，减少了直接调温过程中由冷热风混合带来的冷量损失。实现了空调系统提供的制冷量最低、能耗最低的多温区分区控制。
本发明在一般自动空调系统基础上，根据每个司乘人员的周边微气候，通过数值计算，在保证整车热负荷平衡的前提下，得到各个司乘人员的舒适送风角度和送风量的优解，并对出风格栅进行相应的自动调节，从而实现整车空间的温度控制，同时还能根据个人需求进行个性化的吹面出风格栅的多区分区控制，保证每个司乘人员都能处在舒适范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (8)
1.一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法，其特征在于，所述方法包括：
判断车内乘员的数量和位置；
根据车外阳光强度、车内外温差和外循环新风量，判断预设的整车舒适温度下的热负荷；
根据所述热负荷确定汽车空调的总制冷量；
根据每一乘员周边的阳光强度、干球温度、湿球温度和风速，计算不舒适指数，基于所述不舒适指数确定该乘员所需的吹风角度和出风量；
基于每一乘员所需的吹风角度和出风量，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度后，还包括步骤：
基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内存在无乘员座位，则所述多余制冷量从所述无乘员座位处的吹面出风口排出。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内座位坐满乘员，则所述多余制冷量从吹脚出风口排出。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述总制冷量，将超出所有乘员总出风量的多余制冷量排出还包括步骤：
若车内座位坐满乘员，则所述多余制冷量通过将空调调整为除霜模式后排出。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，分别控制各乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度后，还包括步骤：
根据任一乘员的舒适性要求，重新调节该乘员的目标舒适温度；
根据调节后的所述目标舒适温度重新调节该乘员所在区域的吹面出风格栅的吹风角度和开度。
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行计算机程序，所述可执行计算机程序启动时用于执行如权利要求1-6任一所述的一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法。
8.一种汽车的吹面出风格栅总成，其特征在于，所述吹面出风格栅总成包括若干个设置于车内的吹面出风格栅，以及与所述吹面出风格栅通信连接的控制器，所述控制器能够控制吹面出风格栅实现如权利要求1-6任一所述的一种汽车的吹面出风格栅总成调节的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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