一种车辆乘员热环境参数算法及车辆乘员热环境监测方法技术

本发明专利技术公开了一种车辆乘员热环境参数算法，包括汽车空调系统，还包括CFD仿真分析软件和空调假人测试系统，通过在CFD仿真分析软件内模拟鼓风机、太阳照射和空调出风口温湿度作用于空调假人的相关条件，来模拟实际状况中车辆乘员所处车辆热环境，计算步骤简洁，运转高效，采用该算法的车辆乘员热环境监测方法，利用现有的空调出风口温湿度传感器、阳光传感器、车外温度传感器、空调回风口温湿度传感器，在不增加任何传感器的前提下，通过读取车载GPS信号等已有数据，依靠上述算法计算人体所处热环境，能够实时监测乘员整体、以及身体各部分的热环境，为下一步将人体热舒适性作为智能空调控制对象的目标，提高智能空调的舒适性打下基础。打下基础。打下基础。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆乘员热环境参数算法及车辆乘员热环境监测方法


[0001]本专利技术涉及汽车空调
，尤其涉及一种车辆乘员热环境参数算法及车辆乘员热环境监测方法。

技术介绍

[0002]智能化是当前汽车空调系统的主要发展趋势之一。通过自动调节空调温度风门、模式风门、空调鼓风机风量、出风口角度等机构，提高人体热舒适性的同时，减少驾驶员的手动操作，减少交通事故的发生概率。
[0003]当前的自动空调控制，均是以出风口目标温度或类似参数为控制对象，都需要乘员手动设定控制温度作为输入，驾驶员仍需要手动操作空调面板。
[0004]在对车内环境的监控方面，全部依赖单一的车内温度传感器，只能得到一个点的温度和湿度值，无法实时监测完整的人体环境，包括各部分的环境温度、湿度、热辐射量和风速指标。
[0005]在这种情况下，就无法实时监测人体各部分热舒适性的差异，基于此对电动出风口进行相应的自动调节也实现不了，驾驶员和乘员仍需要手动定义空调出风口方向，才能达到最优的空调效果和最低的空调能耗。
[0006]因此本领域技术人员致力于开发一种自动化程度高的车辆乘员热环境参数算法及车辆乘员热环境监测方法。

技术实现思路

[0007]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自动化程度高的车辆乘员热环境参数算法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供的一种车辆乘员热环境参数算法，包括汽车空调系统，还包括CFD仿真分析软件和空调假人测试系统，所述空调假人测试系统包括空调假人，所述汽车空调系统包括鼓风机、空调出风口和空调回风口，包括以下步骤：
[0009]S1.在计算机内对所述空调假人测试系统和所述汽车空调系统进行建模，还建模有太阳光照射模拟模块；
[0010]S2.将所述空调假人的表面进行分区处理；
[0011]S3.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量和出风口模式，得到人体表面各部分风速与鼓风机风量，以及出风口模式的关系，由以下公式表示：f1(Qblower，Model)，其中Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。
[0012]S4.在所述CFD仿真分析软件输入太阳光照射强度和太阳光照射方位，得到人体表面日照辐射强度和太阳高度角、方位角，以及太阳辐射强度的关系，由以下公式表示：f2(Solar，hs，As)，其中Solar为太阳辐射强度，hs为太阳高度角，As为以车辆正后方向为南的太阳方位角。
[0013]S5.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量、空调出风口温度参数和出风口模
式，得人体表面各部分风速与鼓风机风量、空调出风口温度、空调回风口温度和出风口模式的关系，由以下公式表示：f3(Toutlet，Trecircle，Qblower，Model)，其中Toutlet为出风口温度，Trecircle为进风口温度，Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。
[0014]S6.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量、空调出风口湿度参数和出风口模式，得人体表面各部分风速与鼓风机风量、空调出风口湿度、空调回风口湿度和出风口模式的关系，由以下公式表示：f4(houtlet，hrecircle，Qblower，Model)，其中houtlet为出风口湿度，hrecircle为进风口湿度，Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。
[0015]在步骤S2中，所述人体表面分区为将人体表面分为头部、面部、颈部、肩部、上肢、胸部、腹部、手部、下肢和脚部。
[0016]在步骤S3中，将所述鼓风机风量分为100％和50％两档，所述出风口模式分为头、身体、身体外和大腿四种模式，利用所述CFD仿真分析软件计算上述模式下人体各部分表面风速，再利用所述空调假人测试系统实际测试的结果对所述CFD仿真分析软件中测得的风速分布进行修正。
[0017]在步骤S4中，将所述太阳光照射强度设置为1000w/m2，所述太阳光照射方位设置为90度、60度前、60度左、60度右、60度后、30度前、30度左、30度右、30度后共计9种情况。
[0018]在步骤S5和S6中，将所述鼓风机风量分为100％和50％两档，所述出风口模式分为头、身体、身体外和大腿四种模式。
[0019]所述出风口模式利用所述CFD仿真分析软件进行乘员舱流场计算，包括以下步骤：
[0020]Ss1.基于所述汽车的座椅布置R点，所述R点为设计初期整车布置时汽车设计的参考点，定义4种模式所对应的风速统计面；
[0021]Ss2.改变每种模式的出风口角度，进行乘员舱流场计算，对步骤Ss1中所定义的风速统计面进行风速统计；
[0022]Ss3.如果风速统计面风速不满足，则需进一步改变出风口角度，重复步骤Ss2，直到风速统计面风速满足目标为止；
[0023]Ss4.记录下步骤Ss3中满足风速目标的出风口角度，将其定义为出风口的4种模式。
[0024]综合考虑所述空调出风口温度、空调回风口温度、空调出风口湿度和空调回风口湿度，计算人体所处环境空气温度，还包括如下步骤：
[0025]Sp1.将乘员舱热环境初始化为温度60度，湿度30％；
[0026]Sp2.计算下述4个过程中，人体所处热环境空气温度湿度，以及空调回风口温度湿度；
[0027]a.环境温度40度，日照强度1000w/m2，出风口温度由60度逐步减低至0度，降低速度2度/分钟；
[0028]b.环境温度40度，日照强度500w/m2，出风口温度由60度逐步减低至0度，降低速度2度/分钟；
[0029]c.环境温度30度，日照强度0w/m2，出风口温度由60度逐步减低至0度，降低速度2度/分钟；
[0030]d.环境温度30度，日照强度0w/m2，出风口温度由60度逐步减低至0度，降低速度0.5度/分钟；
[0031]Sp3.分别考虑鼓风机最大风量以及最小风量两种情况；
[0032]Sp4.统计人体所处热环境空气温度湿度，与空调出风口和空调回风口温度湿度的关系。
[0033]本专利技术还提供一种车辆乘员热环境监测方法，包括汽车，还包括上述的车辆乘员热环境参数算法，所述车辆乘员热环境参数算法设置在所述汽车的中央控制电脑内，所述汽车上还安装有与所述中央控制电脑电连接的GPS定位装置、阳光光照传感器、车外温度传感器、车内温度传感器和车内湿度传感器，所述空调出风口安装有空调出风口温度传感器和空调回风口湿度传感器，所述空调回风口安装有空调回风口温度传感器和空调回风口湿度传感器，还包括以下步骤：
[0034]S7.计算人体表面各部分风速
[0035]所述中央控制电脑根据所述人体表面各部分风速与鼓风机风量，以及出风口模式的关系，读取出风口模式信号和鼓风机风量信号，计算人体表面各部分风速，计算公式为Vi＝f1(Qblower，Model)，其中Vi为人体各部分表面风速；
[0036]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆乘员热环境参数算法，包括汽车空调系统，其特征在于：还包括CFD仿真分析软件和空调假人测试系统，所述空调假人测试系统包括空调假人，所述汽车空调系统包括鼓风机、空调出风口和空调回风口，包括以下步骤：S1.在计算机内对所述空调假人测试系统和所述汽车空调系统进行建模，还建模有太阳光照射模拟模块；S2.将所述空调假人的表面进行分区处理；S3.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量和出风口模式，得到人体表面各部分风速与鼓风机风量，以及出风口模式的关系，由以下公式表示：f1(Qblower，Model)，其中Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。S4.在所述CFD仿真分析软件输入太阳光照射强度和太阳光照射方位，得到人体表面日照辐射强度和太阳高度角、方位角，以及太阳辐射强度的关系，由以下公式表示：f2(Solar，hs，As)，其中Solar为太阳辐射强度，hs为太阳高度角，As为以车辆正后方向为南的太阳方位角。S5.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量、空调出风口温度参数和出风口模式，得人体表面各部分风速与鼓风机风量、空调出风口温度、空调回风口温度和出风口模式的关系，由以下公式表示：f3(Toutlet，Trecircle，Qblower，Model)，其中Toutlet为出风口温度，Trecircle为进风口温度，Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。S6.在所述CFD仿真分析软件输入鼓风机风量、空调出风口湿度参数和出风口模式，得人体表面各部分风速与鼓风机风量、空调出风口湿度、空调回风口湿度和出风口模式的关系，由以下公式表示：f4(houtlet，hrecircle，Qblower，Model)，其中houtlet为出风口湿度，hrecircle为进风口湿度，Qblower为空调鼓风机风量，Model为出风口模式。2.如权利要求1所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：在步骤S2中，所述人体表面分区为将人体表面分为头部、面部、颈部、肩部、上肢、胸部、腹部、手部、下肢和脚部。3.如权利要求1或2所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：在步骤S3中，将所述鼓风机风量分为100％和50％两档，所述出风口模式分为头、身体、身体外和大腿四种模式，利用所述CFD仿真分析软件计算上述模式下人体各部分表面风速，再利用所述空调假人测试系统实际测试的结果对所述CFD仿真分析软件中测得的风速分布进行修正。4.如权利要求1或2所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：在步骤S4中，将所述太阳光照射强度设置为1000w/m2，所述太阳光照射方位设置为90度、60度前、60度左、60度右、60度后、30度前、30度左、30度右、30度后共计9种情况。5.如权利要求1或2所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：在步骤S5和S6中，将所述鼓风机风量分为100％和50％两档，所述出风口模式分为头、身体、身体外和大腿四种模式。6.如权利要求3或5所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：所述出风口模式利用所述CFD仿真分析软件进行乘员舱流场计算，包括以下步骤：Ss1.基于所述汽车的座椅布置R点，所述R点为设计初期整车布置时汽车设计的参考点，定义4种模式所对应的风速统计面；Ss 2.改变每种模式的出风口角度，进行乘员舱流场计算，对步骤Ss 1中所定义的风速统计面进行风速统计；
Ss 3.如果风速统计面风速不满足，则需进一步改变出风口角度，重复步骤Ss 2，直到风速统计面风速满足目标为止；Ss 4.记录下步骤Ss 3中满足风速目标的出风口角度，将其定义为出风口的4种模式。7.如权利要求3或5所述的车辆乘员热环境参数算法，其特征在于：综合考虑所述空调出风口温度、空调回风口温度、空调出风口湿度和空调回风口湿度，计算人体所处环境空气温度，还包括如下步骤：Sp1.将乘员舱热环境初始化为温度60度，湿度30％；Sp2.计算下述4个过程中，人体所处...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贤军，王杨，管浩，
申请(专利权)人：重庆德力达新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：