【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及座舱舒适性，特别涉及一种乘员舒适度调节系统及控制方法。
技术介绍
1、保障乘员健康舒适及降低能耗是座舱乘坐环境研究的焦点。座舱始终处于复杂多变的自然环境中，并且环境狭小，导致外界环境与座舱、座舱与乘员、外界环境与乘员之间在辐射、对流、传导和蒸发过程中形成了复杂的关系，与此同时，车内空调系统的送风气流在乘坐空间形成不规则的气流运动，在汽车内外环境的耦合作用下，乘员的热舒适性问题变得更加复杂。同时，在长期行驶的过程中，乘员压力舒适性问题易造成严重的身体损伤问题。因此，如何有效提升乘员的热舒适性及压力舒适性是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种乘员舒适度调节系统及控制方法，用于调节座舱环境下乘员的乘坐热舒适性及压力舒适性。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种乘员舒适度调节系统，包括舒适度云计算平台，座舱所述座舱空调系统，座舱环境检测器，座椅表面温度检测器，流速检测器，乘员特征识别装置，座椅温控系统，所述舒适度云计算平台包括人体舒适度数据库、人体模型库、压力舒适度计算模块、热舒适度计算模块、对流侧协同计算模块、座椅侧协同计算模块，所述座椅温控系统包括循环水泵、嵌入式热交换水板、分布式磁流变液装置。
4、本专利技术的进一步设置为：所述嵌入式热交换水板为“s”型，为软管材料，嵌入到座椅的海绵层，所述分布式磁流变液控制器，位于座椅悬架与海绵层之间，能够根据电流大小调节阻尼强弱。
6、步骤1，通过所述乘员特征识别装置，对乘员特征进行识别，获取乘员特征信息以及体表三维点云；
7、步骤2，将乘员三维点云输入到人体模型库，通过最近邻算法查询三维点云与模型表面之间的距离误差，从而找到与三维点云匹配度最高的人体模型；
8、步骤3，将查询到的人体模型输入到所述压力舒适度计算模块，通过与座椅模型耦合计算乘员背部压力矢量分布；
9、步骤4，通过所述座舱环境检测器获取座舱环境温度、空气湿度、相对湿度、空气流速、太阳辐射，输入到所述热舒适度计算模块，结合人体特征信息计算人体pmv-ppd指标；
10、步骤5，所述热舒适度计算模块根据座舱环境，结合人体模型计算人体空气对流侧空气流速矢量分布，以及空气对流侧温度分布梯度；
11、步骤6，所述对流侧协同计算模块通过下式计算对空气对流侧空气流速矢量与人体温度分布梯度协同角，其中，β为空气对流侧协同角，与分别为空气对流侧空气流速矢量与人体温度分布梯度，与分别为空气对流侧空气流速标量与温度分布梯度标量；
12、
13、步骤7，若当前人体pmv-ppd指标≥1，则所述座舱空调系统为冷风模式，同时对空气对流侧协同角β进行判断，若β≥10°，则调整空调出口风向趋向于垂直人体空气对流侧，且增大风速，若β≤10°，则降低所述座舱空调系统温度；
14、步骤8，若当前人体pmv-ppd指标≤-1，则所述座舱空调系统为暖风模式，同时对空气对流侧协同角w进行判断，若β≥10°，则调整空调出口风向趋向于垂直人体空气对流侧，且增大风速，若β≤10°，则提高所述座舱空调系统温度；
15、步骤9，若当前人体pmv-ppd指标处于(-1，1)之间，则关闭所述座舱空调系统；
16、步骤10，所述座椅侧协同计算模块通过下式计算座椅侧液体流速矢量及人体压力分布梯度与人体温度分布梯度协同性，其中w表示座椅侧协同性，u，分别为座椅侧液体流速矢量，人体压力分布梯度，人体温度分布梯度；
17、
18、步骤11，若座椅表面温度高于人体适宜温度，则所述座椅温控系统为冷却模式，同时对座椅侧协同性w进行判断，若w≥0.5，则根据人体压力梯度分布，增大压力较大区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力减小，减少压力较小区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力增大，从而使得人体压力梯度分布趋于均匀，同时控制所述循环水泵增大所述嵌入式热交换水板中的液体流速，若w≤0.5，则降低所述嵌入式热交换水板中的液体温度；
19、步骤12，若座椅表面温度低于人体适宜温度，则所述座椅温控系统为加热模式，同时对座椅侧协同性w进行判断，若w≥0.5，则根据人体压力梯度分布，增大压力较大区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力减小，减少压力较小区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力增大，从而使得人体压力梯度分布趋于均匀，同时控制所述循环水泵增大所述嵌入式热交换水板中的液体流速，若w≤0.5，则提高所述嵌入式热交换水板中的液体温度；
20、步骤13，若座椅表面温度等同于人体适宜温度，则仅根据人体压力梯度分布，增大压力较大区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力减小，减少压力较小区域的所述分布式磁流变液装置电流，使得阻尼力增大，从而使得人体压力梯度分布趋于均匀。
21、进一步优选的，步骤1中，所述乘员特征信息包含年龄、性别、身体成分、代谢率、衣物。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
23、其一、本专利技术提出的乘员舒适度调节方法，通过对速度场、压力场、温度场的协同计算及控制，可实现乘员的压力舒适性及热舒适性的同时提高，区别于传统乘员舒适度调节方法仅针对单一舒适性指标进行控制的局限性。
24、其二、本专利技术提出的舒适度调节方法通过两场耦合的对流侧协同角及三场耦合的座椅侧协同性能进行联合控制，可以精准地控制多种调节方式，从而多元化地对人体舒适度进行有效调节。
25、其三、本专利技术提出的舒适度调节方法以人体pmv-ppd指标为基础，可针对不同乘员的特征进行自适应调节，从而实现对不同乘员形成定制化的舒适度调节方案，因此调节效率更高。
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1.一种乘员舒适度调节系统，其特征在于：包括舒适度云计算平台，座舱所述座舱空调系统，座舱环境检测器，座椅表面温度检测器，流速检测器，乘员特征识别装置，座椅温控系统，所述舒适度云计算平台包括人体舒适度数据库、人体模型库、压力舒适度计算模块、热舒适度计算模块、对流侧协同计算模块、座椅侧协同计算模块，所述座椅温控系统包括循环水泵、嵌入式热交换水板、分布式磁流变液装置。
2.根据权利要求1所述的一种乘员舒适度调节系统，其特征在于：所述嵌入式热交换水板为“S”型，为软管材料，嵌入到座椅的海绵层，所述分布式磁流变液控制器，位于座椅悬架与海绵层之间，能够根据电流大小调节阻尼强弱。
3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种乘员舒适度调节系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种乘员舒适度调节系统的控制方法，其特征在于：步骤1中，所述乘员特征信息包含年龄、性别、身体成分、代谢率、衣物。
【技术特征摘要】
1.一种乘员舒适度调节系统，其特征在于：包括舒适度云计算平台，座舱所述座舱空调系统，座舱环境检测器，座椅表面温度检测器，流速检测器，乘员特征识别装置，座椅温控系统，所述舒适度云计算平台包括人体舒适度数据库、人体模型库、压力舒适度计算模块、热舒适度计算模块、对流侧协同计算模块、座椅侧协同计算模块，所述座椅温控系统包括循环水泵、嵌入式热交换水板、分布式磁流变液装置。
2.根据权利要求1所述的一种乘员舒适度调节系...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，袁秋奇，秦云，黎彬，
申请(专利权)人：湖南大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：
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