專利名稱：內部溫度檢測方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種室內溫度(room temperature)檢測方法和裝置，更具體地說，涉及一種更精確地確定汽車車廂內的室內空氣溫度的方法和裝置。
背景技術：
汽車車廂內的空氣溫度傳感器用于獲取汽車車廂內的室內溫度的測量值。但是，在一些情況下，從空氣溫度傳感器獲取的空氣溫度值并不一定代表汽車車廂內空氣的室內溫度。
在確定室內溫度時不精確的原因包括但不限于靠近傳感器的熱源、附近物體的熱容量、流入傳感器的出口溫度空氣、甚至照射在傳感器位置處的陽光負荷。
實際室內溫度和從溫度傳感器獲取的空氣溫度值之間的差異可能由于多種原因而存在，其中之一是傳感器用來獲取溫度讀數的空氣可能與圍繞溫度傳感器的物質(mass)進行熱交換。例如，如果溫度傳感器位于儀表板下面，并且儀表板的材料處于100華氏度(例如由于汽車在夏天停放在熱的車庫中)，而車廂內的空氣的室內溫度為70華氏度(例如，由于剛剛啟動的空調器已經開始工作而將較冷的空氣送到車廂內)，緊圍繞溫度傳感器的空氣(即，傳感器用于獲取溫度測量值的空氣)可能處于室內溫度(70華氏度)和儀表板溫度(100華氏度)之間的某一溫度，這是由于隨著空氣從車廂移動到儀表板上并進入溫度傳感器，來自儀表板的熱量與空氣進行熱交換，導致由傳感器采樣的空氣的溫度從室內溫度值升高。
如上面指出的，溫度傳感器使用的空氣的溫度也可能由于如下的原因而與實際室內溫度值不同被溫度傳感器采樣的空氣可能實際上是處于汽車室內溫度下的空氣(即，在上面給出的示例中處于70華氏度)與處于離開被調節空氣通氣出口的空氣的出口溫度的溫度下的空氣的混合物。即，例如，在汽車中的通氣出口將被調節的空氣以不同于實際室內溫度的溫度提供給車廂的情況下，一部分被調節的空氣可能直接流到溫度傳感器，從而影響溫度傳感器的溫度讀數。作為示例，如果空氣在60華氏度下被引入到車廂內，由空氣溫度傳感器采樣的空氣可能包括70華氏度(室內溫度)下的空氣和60華氏度(出口溫度)下的空氣。
發明內容
自動氣候控制系統需要關于車輛車廂內部溫度的可靠、精確的信息，以便達到乘客的舒適目標。上面討論的擾亂性影響對在車廂中適當地達到并保持目標舒適度提出挑戰。
這些問題的征兆包括室內溫度過調(越過目標)、在長時間駕駛過程中內部溫度偏移、升溫和降溫速率差。
因此，需要通過解決各種熱影響因素對溫度傳感器的影響來更精確地確定汽車車廂內的室內溫度。
根據本發明的第一方面，提供了一種利用溫度傳感器更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括基于由空氣溫度傳感器測量的、已經根據至少一項下列因素加以調節的空氣的空氣溫度值自動確定汽車內的空氣的室內溫度a)圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；b)離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值和混合因子值，其中混合因子值基于由空氣溫度傳感器所測量的空氣中存在的室內溫度空氣與出口空氣的估算百分比確定。
根據本發明的另一方面，提供了一種自動控制汽車車廂內的氣候的方法，包括如上面所描述的那樣自動確定汽車內空氣的室內溫度，并將被調節的空氣以至少根據自動確定的汽車內空氣的室內溫度確定的出口溫度和質量流率從被調節空氣通氣出口提供到車廂內。
根據本發明的另一方面，提供了一種更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括通過將誤差值與空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值相加或從空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值減去誤差值，自動確定汽車車廂內空氣的室內溫度，該誤差值基于圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值確定。
根據本發明的另一方面，提供了一種更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括通過將誤差值與空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值相加或從空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值減去誤差值，自動確定汽車車廂內空氣的室內溫度，該誤差值是基于離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值以及混合因子值來確定的，而混合因子值基于空氣溫度傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比來確定。
根據本發明的另一方面，提供了一種溫度傳感器組件，用于更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度，該溫度傳感器組件包括電子處理器，其中，處理器適于根據空氣溫度傳感器所測量的、已經基于至少一個下列因素調節的空氣的空氣溫度值，自動確定汽車內空氣的室內溫度a)圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；以及b)離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值和混和因子值，其中混合因子值根據由空氣傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比來確定。
根據本發明的另一方面，提供了一種室內溫度傳感器組件，用來更精確地確定汽車車廂內的空氣的室內溫度，該溫度傳感器組件包括電子處理器和存儲器，其中，存儲器存儲基于用以自動確定汽車內空氣的室內溫度的方程的至少一種算法，據以建立該方程的變量包括由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值、圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值、離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值、根據由空氣溫度傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比確定的混合因子值、圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數與面積的乘積、由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積，其中，電子處理器適于利用所述算法自動確定汽車中空氣的室內溫度。
根據本發明的另一方面，提供了一種在汽車中實現上述和下述方法的裝置。
本發明的另一方面涵蓋在汽車中實現上述和下述方法。
圖1是連接于氣候控制系統的根據本發明的溫度傳感器組件的示意圖。
具體實施例方式
根據本發明的用于更精確地確定汽車(諸如但不限于轎車、SUV、小型廂式載貨汽車、旅行車、輕便小貨車等)車廂內空氣的室內溫度的方法和裝置允許將車廂內的溫度傳感器的熱影響考慮在內，由此可以更精確地確定室內(車廂)溫度。在本發明的第一實施例中，自動獲得由汽車車廂內的空氣溫度傳感器所測量的空氣溫度值“Tair”。然后，這個溫度予以調節，以計及在測量溫度Tair和室內溫度值間造成偏差的、諸如比如來自被調節空氣通氣出口的空氣的影響和/或圍繞溫度傳感器的物質的溫度的影響等熱影響，從而更好地確定室內溫度?，F在將借助于在各種氣候變量之間建立方程/關系式的方式來描述根據本發明如何調節Tair來確定汽車內空氣的室內溫度，其中所述各種氣候變量可以用來創建允許更精確地確定室內溫度的其他方程。
如上面所指出的，溫度傳感器用來獲取空氣的溫度值(Tair)的空氣可能包含處于出口溫度“Tout”下的空氣和處于室內溫度下的空氣的混合物。利用混合因子，可以創建一個將Tair與室內溫度和出口溫度相關聯的方程，其中混合因子將定義為X，表示室內溫度空氣在由溫度傳感器所取樣的空氣中的份額，所述方程為Tair＝X·Troom+(1-X)·Tout(1)其中，Troom是汽車內空氣的室內溫度(例如，在上述示例中為70華氏度)，而Tout是離開被調節空氣通氣出口的空氣的溫度(例如，在上述示例中為60華氏度)。Tout可以是取決于溫度控制系統的預期平均出口溫度的查詢函數(lookup function)，從而允許識別在內部溫度傳感器附近的適當出口溫度，該出口溫度不必與平均系統出口溫度相匹配。此外，在本發明的一些實施例中，離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值是對溫度傳感器所測量的空氣溫度值影響最大的離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值。即，在一些實施例中，一些出口可能位于傳感器附近，而這些特定出口的出口空氣的溫度可能支配傳感器的響應，而遠離傳感器的其他出口可能不那么影響傳感器。根據本發明一個實施例的控制系統可以選擇并傳輸一目標平均出口溫度，而一給定出口的溫度將與該平均溫度相關聯，盡管該特定出口的溫度可能與該平均溫度并不匹配。再者，在其他實施例中，Tout可以是基于影響溫度值的兩個或多個通氣口的組合。在一些實施例中，特定出口可能位于傳感器附近并且它們的溫度將支配傳感器的響應，而處于相對較大距離處的其他出口將不產生太大的影響。這可以用來針對如下情況，即控制系統被構造成選擇并傳輸一目標平均出口溫度，而一給定出口的溫度與該平均溫度相關聯，盡管這個給定出口的溫度與該平均溫度不匹配。
可以改寫方程(1)來求解TroomTroom＝(Tair)/X-(1-X)·(Tout)/X (2)從而，利用方程(2)，可以計及出口空氣對溫度傳感器的影響，并且可以更精確地確定汽車的室內溫度。
另外，要指出的是，Tout可以通過例如利用位于被調節空氣通氣出口處或非?？拷撏獬隹诘臏囟葌鞲衅鱽頊y量離開通氣出口的空氣的溫度來獲得，其中所述被調節空氣通氣出口提供影向溫度傳感器的出口空氣。此外，混合因子X也可以從查詢表中獲得，并且可以是氣流和相對于溫度傳感器的(各)空氣分布位置的函數。
雖然在上面討論的實施例中，X是室內溫度空氣在由溫度傳感器采樣的空氣中的份額，但是也可以創建其他的方程，在該方程中，X是出口空氣在由溫度傳感器采樣的空氣中的份額。實際上，本發明的一些實施例可以通過創建這樣的方程來實現，該方程利用表示出口空氣和/或室內溫度空氣的混合物的相對于溫度傳感器測量Tair所采樣的空氣的任何份額。
<圍繞溫度傳感器的物質的溫度>
如上面所指出的，也可以計及有效地影響由溫度傳感器測量的空氣溫度的圍繞溫度傳感器的物質的溫度，以便可以更精確地確定汽車車廂內的室內溫度。所謂有效地影響，它意味著該物質的溫度與由溫度傳感器采樣的空氣交換足夠量的熱量，致使所述空氣的溫度與室內溫度明顯不同，使得依賴于來自傳感器的溫度測量值的自動氣候控制系統將相對于目標溫度過調或失調。可以通過利用局部對流傳熱系數與面積的乘積HA和由傳感器采樣(使用)的空氣的焓(enthalpy for the air)與質量流率(mass flow rate)的乘積mCp，確定室內溫度空氣和/或空氣溫度傳感器所采樣的空氣與圍繞溫度傳感器的物質之間的溫度差對由溫度傳感器采樣的空氣的影響。
“HA”和“mCp”可以通過經驗測試、和/或通過基于空氣和材料的已知特性估算各數值、和/或通過精確確定這些變量的數值的任何其他有效手段來確定。
利用HA和mCp，根據圍繞溫度傳感器的物質的溫度“Tsurr”與溫度傳感器所采樣的空氣的溫度Tair之間的差、以及溫度傳感器所測量的溫度“TICS”與溫度傳感器所采樣的空氣的溫度Tair之間的差，可以建立局部熱容量效應的能量平衡方程。這個能量平衡方程如下所示(HA)·(Tsurr-Tair)＝(mCp)·(TICS-Tair) (3)對Tair求解，得到如下的方程(4)Tair＝[TICS-(HA/mCp)·Tsurr]/(1-HA/mCp)(4)方程(4)可以代入到方程(2)中而獲得如下所示的方程(5)，其可以通過將圍繞溫度傳感器的物質的溫度以及來自被調節空氣出口的空氣對溫度傳感器的影響考慮在內，而用來更精確地確定汽車車廂中的室內溫度。
Troom＝(1/X)·[TICS-(HA/mCp)·Tsurr]/(1-HA/mCp)-(1-X)·Tout/X(5)為了利用方程(5)，必須獲得圍繞溫度傳感器的物質的溫度Tsurr?？梢酝ㄟ^實際測量溫度、或通過估算溫度、或通過實際測量和估算相結合，獲得該物質的溫度。
在本發明的一個實施例中，對該物質溫度的實際測量可以通過利用與該物質導熱連接的熱電偶或熱敏電阻來實現。在該物質隨著溫度變化顯著收縮和膨脹的其他實施例中，可以使用絕緣應變儀，并且根據應變儀中測量的應變，可以獲得該物質的溫度。實際上，也可以使用紅外線?？梢岳么_定溫度的任何方法來獲取該物質的溫度。
如上面所指出的，在本發明的一些實施例中，圍繞溫度傳感器的物質的溫度Tsurr可以通過估算Tsurr來加以確定。即，本發明可以在不實際測量圍繞溫度傳感器的物質的溫度的情況下來實現，而代之以根據已知的、以可預測的方式影響物質溫度的因素來估算該物質的溫度?，F在將解釋一種估算物質溫度的方法。
在本發明的一個實施例中，可以這樣獲得Tsurr，即，通過確定由已知各因素造成的該物質的溫度變化，并根據Tsurr初始值的精確假設，可以估算Tsurr的更新值。這可以通過首先對于該物質的初始溫度作出一個假設，然后基于被認為影響物質溫度的已知變量和/或估算變量來估算該物質溫度的增加或下降來實現。
Tsurr的初始值可以通過假設在調節汽車車廂內的氣候之前(或另外，在從汽車車廂內的氣候已經發生變化起足夠長的時間段之后)，圍繞溫度傳感器的物質的溫度等于由溫度傳感器測量的空氣的溫度TICS，來加以確定。
圍繞溫度傳感器的物質的溫度變化可以根據時間常數MC來估算，其中MC對于傳感器位置來說是特定的。即，時間常數MC可以用來估計在經歷汽車內室內溫度和/或出口溫度和/或Tair變化時，物質的溫度如何變化。
MC可以通過實驗和/或通過任何其他適當的方法確定。
作為示例，首先，圍繞溫度傳感器的物質的溫度可以假設為等于溫度傳感器所測量的空氣的溫度TICS。從而，在假設物質的初始溫度值后，可以通過估計圍繞溫度傳感器的物質的溫度在給定時間間隔上的變化來估算該物質的當前溫度。
可以基于與物質周圍環境的熱傳導建立用以確定周圍物質的溫度變化的方程。首先，可以用微分方程來獲得諸如與由傳感器采樣的空氣的對流熱交換以及汽車內物體所產生的潛熱等現象的影響。將MC考慮進去，可以寫出一個微分方程來獲得這些通常影響MC·dTsurr/dt＝q-HA·(Tsurr-Tair)其中，q是基于有效地影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的發熱汽車車載部件的發熱項(下面將詳細描述)從而對于離散的時間步長Δt，ΔTsurr＝[q-HA·(Tsurr-Tair)]·Δt/MC其中，Δt是先前確定Tsurr和當前確定Tsurr之間的時間間隔。
在與方程(3)相結合時，上面方程可以寫為ΔTsurr＝[q/MC-mCp/MC·(TICS-Tair)]·Δt (6)下述方程(7)可以用來通過在各離散的時間間隔上反復計算ΔTsurr，并將ΔTsurr加到先前確定的Tsurr值上來估算TsurrTsurr＝Tsurr(先前獲得的)+ΔTsurr(7)方程(7)適合于包括以下步驟的迭代程序(a)獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值，圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值為由空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值；(b)在獲得所述初始溫度值之后的預定時間段后，根據溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值和離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(c)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述初始溫度值相加或從所述初始溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，來獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值；(d)在獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值之后的預定時間段之后，根據空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值以及離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(e)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述新的溫度值相加或從所述新的溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，來獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的更新的新溫度值；(f)重復步驟(d)和(e)，其中在將步驟(e)中獲得的圍繞溫度傳感器的固態物質的所述更新的新溫度值用作步驟(d)中的圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值。
預定的時間段可以在從0.1秒到10秒或更大的范圍內。從而，通過開始于對Tsurr的精確假設，并根據與該物質的周圍環境的熱交換反復確定Tsurr的變化，可以估算Tsurr的值。
從方程(6)中可以看出，通過利用發熱項“q“，可以將發熱并影響圍繞溫度傳感器的材料的溫度的汽車車載部件的發熱影響考慮在內。例如但不限于，汽車收音機或盤片播放器、車廂燈、導航系統燈都可以發熱，并因此影響圍繞溫度傳感器的物質的溫度。從而，本發明的一些實施例可以通過基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件所產生的熱量來確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值來實現。
在本發明的一些實施例中，發熱項q是一個變量，并且會取決于那些部件打開或關閉和/或由這些部件所產生的熱量大小(其可以是這些部件所用的功率的函數)。從而，在本發明的一些實施例中，關于這些部件是否開和/或關以及這些部件產生的熱量大小的信息可以用來確定用以確定ΔTsurr的發熱項的值。在本發明的一些實施例中，發熱項可以通過實驗確定，并因此可以存儲在汽車上存放的查詢表中，這個查詢表例如可以由處理器訪問，如下面要進一步討論的。
認識到汽車車載的一些部件有時可能關閉而其他時候可能打開(例如，收音機可能被關閉)，方程(6)中的q值可能為零，因此，這個項就從方程(6)中去除。
在本發明的一些實施例中，陽光負荷熱流的影響也可以被用來確定圍繞溫度傳感器的物質的溫度，因此，進一步影響發熱項q。在本發明的其他實施例中，可以在方程(6)中引入一個針對陽光負荷熱流的單獨項。僅作為示例而絕非作為限制，q可以表示例如由陽光傳感器指示的由直射陽光負荷造成的影響。
允許方程(6)和(4)中的ΔTsurr和Tair收斂的實施例是獲得ΔTsurr的解的通常方法。例如，可以通過與Tair逐次代換來求解ΔTsurr。再者，其他實施例可以利用方程(4)來確定Tair，這可以通過利用Tsurr的舊值和/或Tsurr的變化(從例如5秒鐘以前的Tsurr的變化)來實現，以獲得Tair的當前值。再有，要指出的是，如果計算執行得足夠快(相對于熱時間常數)，在一些實施例中不需要收斂。再者，可以用各種適當的方程的迭代來獲得Tair的值。
<質量流量(mass flow)>
易于看出，上面的方程依賴于由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率。從而，上述方程中的項mCp可以是基于用于獲得Tair的傳感器的類型的變量。本發明可以利用各種類型的溫度傳感器，諸如，例如恒定質量流率溫度傳感器(例如利用風扇將空氣吸過探測元件的傳感器)以及可變質量流率溫度傳感器(例如，利用文氏管將空氣吸過探測元件的傳感器)。當使用恒定質量流率溫度傳感器時，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率基本上不變，即使在離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率發生變化的情況下。從而，單個實驗確定的mCp值可以用在上述方程中。在本發明的利用可變質量流率溫度傳感器的其他實施例中，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率會相對于離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率發生變化。在本發明的利用可變質量流率溫度傳感器的實施例中，質量流率的變化可以通過利用可變mCp項來解決，這個可變mCp項也可以通過實驗測試來確定。在這種實施例中，可以例如基于吹動來自被調節空氣通氣出口的被調節空氣的鼓風機速度，利用某種算法來確定有待使用的mCp值。從而，在確定汽車內空氣的室內溫度時，將由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率的變化考慮在內。
此外，在利用恒定質量流率溫度傳感器的實施例中，可能仍需要利用可變的mCp值，這是由于即使通過傳感器的質量流率恒定，空氣與圍繞溫度傳感器的物質傳熱所消耗的時間仍會變化，從而導致mCp的值不同。
<控制邏輯>
可以實現本發明的一些實施例來自動確定和/或自動獲得Troom和/或確定Troom所需的其他變量/常數。從而，本發明可以用例如電子處理器來實現。
本發明涵蓋實現本發明的方法、實現本發明的軟件以及被構造成實現本發明的裝置。用于實現本發明的一種示例性裝置在圖1中示出，圖1示出用來更精確地確定汽車內的空氣的室內溫度的室內溫度傳感器組件的示意圖。圖1示出電子處理器100，該電子處理器100與存儲器200通信，存儲器200可以是處理器100的一部分或與處理器100分開。處理器100可以適于根據在此討論的一些或所有變量和/或常數來自動確定汽車內空氣的室內溫度。再者，處理器100可以適于利用基于在此討論的一些或全部方程、變量和/或常數的某種算法。存儲器200可以存儲處理器所使用的變量和/或常數，以便自動確定汽車內空氣的室內溫度。這些變量和常數可以存儲在存儲器中的查詢表內。再者，存儲器可以存儲某些或所有上述方程的一列解，使得可以減少和/或免除處理器所執行的計算。再者，存儲器可以以這樣一種方式存儲方程的解，使得可以在不進行迭代的情況下確定室內溫度，例如可以在存儲器中存儲方程的所有可能的解，使得所要需要作的就是根據一列已知值來查詢這些解。
從而，本發明的實施例利用查詢表代替利用基于上述方程的算法，或者除了利用基于上述方程的算法之外還利用查詢表。在這種實施例中，可以預先確定針對寬范圍氣候控制方案(即，不同的變量/常數)的解，并由此將它們存儲在存儲器中，可以根據所提供的一列變量從中查詢這些解。但是，本發明的其他實施例可以利用基于上述方程的算法來實現。再者，所述這些的組合可以用來實現本發明。例如，在本發明的一些實施例中，存儲器可以存儲查詢表和/或某種算法，可用來根據期望的平均出口溫度確定離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值。即，通過實驗測試，可以基于氣候控制系統希望向汽車車廂內提供被調節的空氣所處的平均出口溫度，來識別影響溫度傳感器的出口空氣的溫度。在本發明的又一實施例中，例如，存儲器可以包括用來確定混合因子值X的算法和/或查詢表。
圖1示出處理器100與溫度傳感器300通信。在所示的組件中，溫度傳感器300將溫度信息從傳感器傳送到處理器100。再者，圖1示出處理器100還與氣候控制系統400通信，該氣候控制系統400將處理器確定Troom所需的信息傳送到處理器(例如，離開被調節空氣出口的空氣的質量流率等)。如下面將討論的，處理器100還可以將Troom的確定值傳送到氣候控制系統400。
根據本發明確定的室內溫度可以用作自動控制汽車車廂內氣候的系統的輸入值。僅作為示例而絕非作為限制，根據本發明的確定室內溫度的方法和裝置可以用在如美國專利申請No.10/373202所述的自動控制汽車車廂內氣候的系統中，該專利申請的發明人為Eisenhour，于2003年2月26日提出申請，名稱為利用熱流量分析的雙區域自動氣候控制算法，該申請的內容整體合并于此作為參考。從而本發明的一些實施例包括將被調節的空氣從被調節空氣出口以至少基于根據本發明自動確定的汽車內空氣的室內溫度所確定的出口溫度和質量流率提供到車廂內。再者，本發明的一些實施例可以在這樣的系統中實現，該系統自動確定供入車廂內的被調節空氣的質量流率和出口溫度以達到所需的室內溫度，然后該系統利用所確定的出口溫度來確認所需的室內溫度已經達到和/或對與引入到車廂內的被調節空氣相關的參數作進一步調整。
在本發明的一些實施例中，汽車的室內溫度基于來自通氣出口的空氣的影響以及圍繞溫度傳感器的物質的溫度二者來確定。但是，本發明的其他實施例可以忽略影響溫度傳感器的、圍繞溫度傳感器的物質的溫度的影響或者忽略影響溫度傳感器的來自出口的空氣的影響來實現。
在本發明的再一實施例中，提供了一種自動控制汽車車廂內氣候的裝置，該裝置包括室內溫度傳感器組件和空氣調節裝置，其中該室內溫度傳感器組件設置用來按照本發明確定室內溫度，而空氣調節裝置適于將被調節的空氣從被調節空氣通氣出口以至少基于利用室內溫度組件確定的室內溫度所確定的出口溫度和/或質量流率提供到車廂，。
進一步指出的是，用來更精確地確定空氣的室內溫度的方法和裝置也可以應用到其他交通工具上，如卡車、飛機、輪船、火車、氣墊船等。
當文中使用術語“被調節的空氣”時，其指的是被加熱或冷卻的空氣，即，已經通過某種方式予以調節以具有不同于周圍空氣的溫度的空氣。
此外，在指稱基于上述方程的某種算法時，這意味著可以從上述方程推導或用外推法推出的任何程序或(各)方程，包括創建出來以便建立其他方程(例如考慮到方程5的方程2和4)的方程(或類似方程)。
通過實現本發明，在校正上付出的成本高的努力可得以避免，諸如廣泛創建耗時的實驗校正因數。
在給出的本發明公開內容的情況下，本領域技術人員將理解到在本發明的范圍和精髓內可以存在其他實施例和改進。于是，本領域技術人員根據公開內容所能獲得的、在本發明的范圍和精髓內的所有改進都作為本發明的其他實施例而該涵蓋。于是本發明的范圍由所附權利要求書加以限定。
權利要求
1.一種利用溫度傳感器更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括根據由空氣溫度傳感器測量的、已經根據至少一項下列因素予以調節的空氣的空氣溫度值自動確定汽車內的空氣的室內溫度a)圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；b)離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值和基于存在于由空氣溫度傳感器測量的空氣中的室內溫度空氣與出口空氣的估算百分比的混合因子值。
2.如權利要求1所述的方法，其中，離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值是對由溫度傳感器所測量的空氣溫度值影響最大的離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述調節基于兩個因素進行，并且還包括自動獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；自動獲得離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；自動獲得由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值；以及基于存在于由空氣溫度傳感器采樣的空氣中的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比自動獲得混合因子值。
4.如權利要求1所述的方法，其中，自動確定汽車內空氣的室內溫度還基于圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數來進行。
5.如權利要求1所述的方法，其中，自動確定汽車內空氣的室內溫度還基于影響空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值的、圍繞溫度傳感器的固態物質的面積進行。
6.如權利要求1所述的方法，其中，自動確定汽車內空氣的室內溫度還基于圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數與面積的乘積來進行。
7.如權利要求1所述的方法，其中，自動確定汽車內空氣的室內溫度還基于由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積來進行。
8.如權利要求7所述的方法，其中，當離開經調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率變化時，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率基本上恒定。
9.如權利要求7所述的方法，其中，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率相關地變化，且其中在自動確定汽車內空氣的室內溫度時，將由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率方面的變化考慮在內。
10.如權利要求7所述的方法，其中，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積基本上與離開被調節空氣出口的出口空氣的質量流率的變化無關。
11.如權利要求1所述的方法，其中，還包括根據汽車車載的、有效地影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的發熱部件所產生的熱量自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
12.如權利要求1所述的方法，其中，還包括基于圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
13.如權利要求1所述的方法，其中，還包括基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件所產生的熱量以及圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
14.如權利要求1所述的方法，其中，還包括基于溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
15.如權利要求1所述的方法，其中，還包括基于混合因子值自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值，該混合因子值是基于存在于由空氣溫度傳感器測量的空氣中的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比來確定的。
16.如權利要求1所述的方法，其中，還包括基于由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
17.如權利要求1所述的方法，其中，還包括利用迭代程序自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值，該迭代程序包括以下步驟(a)獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值，圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值為由空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值；(b)在獲得初始溫度值之后的預定時間段后，根據溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值和離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(c)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述初始溫度值相加或從所述初始溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，以獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值；(d)在獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值之后的預定時間段后，根據空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值以及離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(e)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述新的溫度值相加或從所述新的溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，以獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的更新的新溫度值；(f)重復步驟(d)和(e)，其中在將步驟(e)中獲得的圍繞溫度傳感器的固態物質的所述更新的新溫度值用作步驟(d)中的圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值。
18.如權利要求1所述的方法，其中，自動確定汽車內空氣的室內溫度還基于陽光負荷熱流的影響進行。
19.一種自動控制汽車車廂內的氣候的方法，包括按照權利要求1所述的方法自動確定汽車內空氣的室內溫度；以及將被調節的空氣從被調節空氣通氣出口以至少基于自動確定的汽車內空氣的室內溫度確定的出口溫度和質量流率提供到車廂內。
20.一種自動控制汽車車廂內的氣候的方法，包括按照權利要求1所述的方法自動確定汽車內空氣的室內溫度；至少基于所述自動確定的汽車內空氣的室內溫度，自動確定有待提供到車廂內的被調節空氣的出口溫度和質量流率；以及將被調節的空氣以所述自動確定的出口溫度和質量流率從被調節空氣通氣出口提供到車廂內。
21.一種更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，該方法包括利用與至少如下方程相關的算法Troom＝(1/X)·[TICS-(HA/mCp)·Tsurr]/(1-HA/mCp)-(1-X)·Tout/X其中Troom＝汽車內空氣的室內溫度；TICS＝由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值；Tsurr＝圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；Tout＝離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；X＝基于由空氣溫度傳感器測量的空氣中存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比確定的混合因子值；HA＝圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數與面積的乘積；以及mCp＝由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積；并且通過求解上述方程自動確定Troom。
22.如權利要求21所述的方法，其中，Tsurr利用與至少下列方程相關的算法來確定Tsurr＝Tsurr(先前獲得的)+ΔTsurr其中Tsurr(先前獲得的)＝先前獲得的Tsurr的值；以及ΔTsurr＝[q/MC-mCp/MC·(TICS-Tair)]·Δt其中q＝基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件的發熱項；MC＝圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數；Tair＝X·Troom+(1-X)·Tout；且Δt＝先前確定Tsurr和當前確定Tsurr之間的時間間隔。
23.如權利要求22所述的方法，其中，q是一個基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的至少一個汽車車載發熱部件是否開啟或關閉的變量值。
24.如權利要求22所述的方法，其中，Tair利用先前確定的Troom值確定。
25.如權利要求22所述的方法，其中，針對Troom的方程是通過在針對Trrom的方程和針對Tair的方程中迭代Troom的各值來確定的。
26.如權利要求22所述的方法，其中，Δt是在0.1秒和10秒之間的時間段。
27.如權利要求26所述的方法，其中，Δt是在0.1秒和5秒之間的時間段。
28.一種更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括通過將誤差值與空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值相加或從空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值減去誤差值，自動確定汽車車廂內空氣的室內溫度，該誤差值基于圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值確定。
29.一種用于更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，包括通過將誤差值與空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值相加或從空氣溫度傳感器測量的空氣的溫度值減去誤差值，自動確定汽車車廂內空氣的室內溫度，該誤差值是基于離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值以及混合因子值來確定的，而混合因子值基于空氣溫度傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比來確定。
30.一種用于更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的室內溫度傳感器組件，包括電子處理器，其中，處理器適于根據空氣溫度傳感器所測量的、已經根據至少一個下列因素予以調節的空氣的空氣溫度值，自動確定汽車內空氣的室內溫度a)圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；以及b)離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值和基于存在于由空氣溫度傳感器測量的空氣中的室內溫度空氣與出口空氣的估算百分比的混合因子值。
31.如權利要求30所述的組件，其中，還包括存儲器，該存儲器中存儲有查詢表和算法中的至少一個，以基于所期望的平均出口溫度確定離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；以及查詢表和算法中的至少一個，以基于由空氣溫度傳感器采樣的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比，確定混合因子值。
32.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數與面積的乘積，自動確定汽車內空氣的室內溫度。
33.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于溫度傳感器采樣的空氣的質量流率和焓的乘積，自動確定汽車內空氣的室內溫度。
34.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件所產生的熱量，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
35.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
36.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件所產生的熱量以及圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數，自動確定固態物質的溫度值。
37.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于混合因子值，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值，其中混合因子值基于空氣溫度傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比來確定。
38.如權利要求30所述的組件，其中，處理器還適于基于空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值，自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
39.如權利要求30所述的組件，其中，處理器適于執行迭代程序，用于自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值，該迭代程序包括以下步驟(a)獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值，圍繞溫度傳感器的固態物質的初始溫度值為由空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值；(b)在獲得初始溫度值之后的預定時間段后，根據溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值和離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(c)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述初始溫度值相加或從所述初始溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，以獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值；(d)在獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值之后的預定時間段后，根據空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值以及離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的增加值或減少值；(e)將圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值與所述新的溫度值相加或從所述新的溫度值減去圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的所述增加值或減少值，以獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的更新的新溫度值；(f)重復步驟(d)和(e)，其中在將步驟(e)中獲得的圍繞溫度傳感器的固態物質的所述更新的新溫度值用作步驟(d)中的圍繞溫度傳感器的固態物質的新的溫度值。
40.如權利要求30所述的組件，其中，處理器與溫度傳感器電子通信，且其中溫度傳感器適于控制溫度傳感器所采樣的空氣的質量流率，使得在離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率變化時，所述質量流率基本上恒定。
41.如權利要求30所述的組件，其中，處理器與溫度傳感器電子通信，且其中溫度傳感器適于控制溫度傳感器所使用的空氣的質量流率，使得由溫度傳感器所采樣的空氣的質量流率與焓的乘積基本上與離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的質量流率的變化無關。
42.一種自動控制汽車車廂內的氣候的裝置，包括如權利要求30所述的室內溫度傳感器組件；以及空氣調節裝置，適于將被調節的空氣從被調節空氣通氣出口以至少基于由處理器所確定的自動確定的汽車內空氣的室內溫度確定的出口溫度和質量流率提供到車廂內。
43.一種用于自動控制汽車車廂內的氣候的裝置，包括如權利要求30所述的室內溫度傳感器組件；其中處理器還適于至少基于由處理器所確定的自動確定的汽車內空氣的室內溫度，自動確定要提供給車廂的被調節空氣的出口溫度和質量流率；該裝置還包括空氣調節裝置，適于將被調節空氣從被調節空氣通氣出口以處理器所確定的自動確定的出口溫度和質量流率提供到車廂內。
44.一種具有如權利要求30所述的組件的汽車。
45.一種室內溫度傳感器組件，用于更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度，包括電子處理器和存儲器，其中存儲器存儲基于用以自動確定汽車內空氣的室內溫度的某一方程的至少一種算法，據以建立方程的變量包括由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值，圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值，離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值，根據由空氣溫度傳感器測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比確定的混合因子值，圍繞溫度傳感器的固態物質的局部對流傳熱系數與面積的乘積，由溫度傳感器采樣的空氣的質量流率與焓的乘積；其中電子處理器適于利用所述算法自動確定汽車中空氣的室內溫度。
46.如權利要求45所述的室內溫度傳感器組件，其中，存儲器還存儲第二算法，該第二算法基于用以自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的方程，據以建立自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的該方程的變量包括先前獲得的、圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；基于有效影響圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度的汽車車載發熱部件的發熱項；圍繞溫度傳感器的固態物質的熱時間常數；以及預定的時間間隔；其中電子處理器適于利用第二算法自動確定圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值。
47.一種程序產品，用于更精確地確定汽車內空氣的室內溫度，該程序產品包括機器可讀取的程序，在執行該程序時使機器執行以下方法的步驟基于由空氣溫度傳感器測量的、已經根據至少一項下列因素加以調節的空氣的空氣溫度值，自動確定汽車內空氣的室內溫度a)圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；b)離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值和混合因子值，其中混合因子值基于由空氣溫度傳感器所測量的空氣中存在的室內溫度空氣與出口空氣的估算百分比確定。
48.如權利要求47所述的程序產品，其中，在執行所述程序時，機器還可以執行以下的方法步驟自動獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；自動獲得離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；自動獲得由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值；以及基于由空氣溫度傳感器采樣的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比，自動獲得混合因子值。
49.一種更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的裝置，包括基于以下參數自動確定汽車內空氣的室內溫度的裝置，這些參數為圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；空氣溫度傳感器所測量的空氣的空氣溫度值；以及基于由空氣溫度傳感器所測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比確定的混合因子值。
50.如權利要求49所述的更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度的方法，還包括用于自動獲得圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值的裝置；用于自動獲得離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值的裝置；用于自動獲得由空氣溫度傳感器測量的空氣的空氣溫度值的裝置；以及用于基于由空氣溫度傳感器采樣的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比，自動獲得混合因子值的裝置。
全文摘要
本發明公開了一種方法和裝置，用于通過根據下述各項參數中的一項或多項參數自動確定汽車內空氣的室內溫度來更精確地確定汽車車廂內空氣的室內溫度，這些參數為圍繞溫度傳感器的固態物質的溫度值；離開被調節空氣通氣出口的出口空氣的出口溫度值；空氣溫度傳感器(300)所測量的空氣的空氣溫度值；以及基于由空氣溫度傳感器(300)測量的空氣中所存在的室內溫度空氣和出口空氣的估算百分比確定的混合因子值。
文檔編號G01K7/42GK1667383SQ200510052798
公開日2005年9月14日 申請日期2005年3月11日 優先權日2004年3月11日
發明者羅納德·S·艾森豪爾, 克里斯·G·奧林 申請人:日產技術中心北美股份有限公司, 威斯特奧恩環球技術股份有限公司
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