CN118829854A - 用于估计出口空气温度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于估计空气流的温度的方法。所述方法包括确定到达空气流或来自空气流的第一热传递速率和第二热传递速率，以及任选地到达空气流或来自空气流的一个或多个附加的热传递速率。第一热传递速率和第二热传递速率分别基于施加到空气流的第一温度和第二温度。基于第一热传递速率和第二热传递速率以及任选地一个或多个附加的热传递速率来计算空气流温度的变化率。基于空气流温度的变化率和来自先前程序循环的经估计的空气流温度，从先前程序循环中更新空气流的经估计的温度。
Description
技术领域
本公开涉及一种用于估计通过出口排出的空气流的温度的方法。经估计的空气流温度用于控制热效应器的操作。
背景技术
一些适应气候的交通工具系统在一组预定的离散设定点下操作，这些离散设定点由乘客通过致动按钮、刻度盘等进行选择。这些系统的一个缺点是不能在设定点之间调节温度。另一个缺点是在交通工具的操作期间温度设定点的连续变化。
为了应对这些挑战，一些适应气候的交通工具系统采用传感器，该传感器监控参数，诸如热效应器的温度、鼓风机速度、外部温度、太阳辐射、客舱空气温度、湿度和乘客的数量。然后，由乘客选择的设定点经由查找表与这些参数相关联，并且因此热效应器的操作(例如，热电装置的工作循环)由设定点和参数两者控制。这些系统在有限数量的预定场景下操作。这些系统的一个缺点是考虑到交通工具可能暴露的可能情况而进行的大量校准工作。作为示例，系统通常被校准以考虑不同季节、地理气候、天气条件等的驾驶。此外，由于此类参数对不同的交通工具构造(包括热效应器的数量和位置)具有不同的影响，因此对交通工具的每个品牌、型号、车型年份和装饰水平进行校准。
通常，传感器和热效应器被单独校准。因此，对单独的效应器进行校准。由于此类单独的处理，热效应器通常不相互通信以配合调节交通工具或共享能量使用。因此，在空气流由多个热效应器调节的情况下，斜升到设定点温度通常缓慢进行，以免给乘客带来不适。
类似地，由于校准考虑了客舱空气温度而不是当空气流从出口排出时的空气流温度，因此应谨慎地进行热效应器的操作，以避免乘客过热或过冷，这可能会导致不适。因此，相对于其它方法，空气流达到选定的设定点温度所需的时间较长。
一些适应气候的交通工具系统根据特定的客舱空气温度校准热效应器。然而，客舱空气温度并不能准确地表征离开出口(例如，通风口)的空气流的温度。虽然在出口附近设置传感器可以检测温度，但是面临若干个挑战。对于热效应器操作可能需要这些传感器的位置的可重复准确度和精确度，以配合系统的校准。然而，这些传感器的一致位置在制造过程中可能是困难的。此外，汽车工业关心成本降低，因此附加的传感器及其伴随的成本通常不是有利的解决方案。设置在出口内或出口附近的传感器(通常突出到空气流中)使传感器暴露于磨损和损坏，随着时间的推移，这会降低传感器的完整性。
需要一种方法来准确和精确地估计出口处空气流的温度。
需要一种利用现有的传感器和/或控制器硬件来估计空气流温度的方法。
需要一种提供热效应器对不受预定的设定点约束的动态出口温度的控制的方法。
需要一种消除填充查找表的校准需求的方法。
需要一种在热效应器之间提供协作的方法，以调节公共空气流并且共享能量使用。
需要一种相对于常规方法提供更快地达到由乘客选择的设定点(例如，温度和空气速度)的方法。
发明内容
本公开提供了一种方法，该方法可以解决上述需求中的至少一些需求。该方法可以用于估计空气流的温度。可以估计出口(例如，通风口)处或出口附近的空气流的温度。空气流可以被提供给交通工具的客舱。
该方法可以包括基于施加到空气流的第一温度来确定到达空气流或来自空气流的第一热传递速率。
该方法可以包括基于施加到空气流的第二温度来确定到达空气流或来自空气流的第二热传递速率。
该方法可以包括基于第一热传递速率和第二热传递速率以及任选地一个或多个附加的热传递速率来计算空气流温度的变化率。
该方法可以包括基于空气流温度的变化率和来自先前程序循环的经估计的空气流温度，更新来自先前程序循环的经估计的空气流温度。
第一温度可以由热交换器施加。热交换器可以位于空气流行进穿过的导管上和/或导管内。
该方法可以包括获得第一温度。该方法可以包括从先前程序循环中获得经估计的空气流温度。第一热传递速率可以从第一温度和来自先前程序循环的经估计的空气流温度之间的差、热阻、热传递发生的表面积或其任何组合来计算。如果先前程序循环值不可用，则经估计的空气流温度可以用由本地传感器感测到的温度代替。热阻可以是热交换器的热阻。
第二温度可以由空气流行进穿过的导管来施加。第二温度可以由导管从空气流进入导管的区施加到出口所在的区。该方法可以包括获得第二温度。该方法可以包括从先前程序循环中获得经估计的空气流温度。第二热传递速率可以从第二温度和来自先前程序循环的经估计的空气流温度之间的差、热阻、热传递发生的表面积或其任何组合来计算。如果先前程序循环值不可用，则经估计的空气流温度可以用由本地传感器感测到的温度代替。热阻可以是自由对流空气的热阻。
空气流可以从交通工具部件的出口排出。交通工具部件可以包括座椅、头枕、门板、仪表板、车顶内衬、中控台、腿板或其任何组合。
热交换器可以与一个或多个热效应器热连通。该方法可以包括基于一个或多个热效应器的温度来确定一个或多个热效应器和热交换器之间的热传递速率。
一个或多个热效应器的温度可以是由传感器提供的输入。传感器可以包括负温度系数(NTC)电阻器、电阻温度检测器(RTD)、热电偶、半导体型传感器或其任何组合。
导管可以与环境热连通。该方法可以包括基于由环境施加到导管的温度来确定到达导管或来自导管的热传递速率。
附图说明
图1示出了本公开的方法的流程图。
图2示出了本公开的方法的流程图。
图3示出了根据本教导的系统。
具体实施方式
引言
本公开提供了一种用于动态地估计空气流的温度的方法。空气流可以在出口(例如，通风口)排出。动态估计可以是在出口处或出口附近的空气流温度的动态估计。在到达出口前，空气流可以行进穿过一个或多个导管和/或与一个或多个导管交换热量。一个或多个热交换器和/或热效应器可以设置在一个或多个导管中或一个或多个导管上。空气流可以与一个或多个热效应器和/或热交换器交换热量。空气流可以被提供给交通工具的客舱。空气流可以与客舱空气和/或一个或多个乘客热连通。
空气流可以源自出口。出口可以位于交通工具部件中。交通工具部件可以包括但不限于座椅、头枕、门板、仪表板、车顶内衬、中控台、腿板或其任何组合。交通工具部件可以是交通工具的客舱内的任何部件。空气流可以是气候控制的。即，空气流可以被加热和/或冷却，以给乘客提供舒适性。
在美国公开号2017/0129375A1和2021/0276463A1中描述了位于座椅内或座椅上的通风口的非限制性示例，该公开出于所有目的通过引用并入本文。在美国专利号9,333,888B2中描述了位于头枕中的通风口的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。在美国公开号2017/0182861A1中描述了位于门中的通风口的非限制性示例，该公开出于所有目的通过引用并入本文。在美国专利号10,266,031B2中描述了位于车顶内衬中的通风口的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。在美国专利号9,103,573B2和9,555,686B2中描述了用于调节空气流的其它系统的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。
空气流的温度可以由一个或多个热效应器(“效应器”)调节。热效应器可以包括对流效应器。对流效应器可以加热和/或冷却输送给乘客的一股或多股空气流。热效应器可以与一个或多个热交换器配合。热交换器可以起到与空气流热连通的作用。热交换器可以由导热材料(例如，约100W/(m·K)或更高，更优选地约200W/(m·K)或更高，或者甚至更优选地约300W/(m·K)或更高的热导率)制成。热交换器可以具有空气流在其上行进的表面积。为此，热交换器可以包括多个突起、翅片或波纹，尽管本教导也预期了任何其它合适的形状。在美国专利号7,178,344B2和8,143,554B2中描述了合适的热交换器的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。
加热和/或冷却可以通过一个或多个电阻元件、热电装置或两者的操作来实现。加热和/或冷却可以利用流体介质(例如，空气)，该流体介质向交通工具客舱环境和/或乘客和/或从交通工具客舱环境和/或乘客传输热量。流体介质可以通过一个或多个流体移动装置(例如，鼓风机)来导致传输。在美国专利号9,657,963B2中描述了电阻元件的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。在美国专利号9,857,107B2中描述了热电装置的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。在国际公开号WO 2008/115831A1和美国专利号9,121,414B2中描述了鼓风机的非限制性示例，该专利出于所有目的通过引用并入本文。
可以控制热效应器，以提供与操作模式和/或设定点温度相对应的加热和/或冷却。操作模式和/或设定点温度可以通过乘客对一个或多个旋钮、按钮、拨盘、触发器、开关等或其任何组合(这些在本文中以其它方式被称为人机界面)的致动来确定。操作模式和/或设定点温度可以由自主控制系统确定。这些系统可以考虑一个或多个传感器输入，并且经由一个或多个控制器自动调节设定点。操作模式可以是开或关。热效应器可以通过工作循环(例如，脉宽调制、恒流控制等)来操作。工作循环可以操作以斜升来达到设定点温度，并且然后维持设定点温度，至少直到操作模式改变或设定点温度根据乘客或自主系统的指示而改变。工作循环可以根据动态估计的温度和设定点温度之间的差来操作。
本公开的动态温度估计可以说明在整个交通工具中发生的复杂热交换系统。外部温度、湿度、太阳辐射、乘客的体温、客舱空气温度和/或交通工具部件的温度可能导致此类热交换。此外，由于热效应器的操作和/或交通工具内和/或交通工具外部环境的变化，这些参数可能随时间变化。特别地，本公开涉及最终行进到乘客的身体的热交换。以这种方式，可以为乘客提供热舒适性。在Huizenga等人，“用于评估复杂热环境的人体生理学和舒适性的模型(A model of human physiology and comfort for assessing complex thermalenvironments)”，加州大学伯克利分校环境设计研究中心，CA 94720-1839中讨论了在瞬态、非均匀环境中相对于人体的热传递的一个示例性模型。
动态估计可以基于物理学的原理。可以计算一个或多个热传递速率，并且可以基于热传递速率来估计空气流温度。两种介质之间的热传递的速率通常基于两种介质之间的温度差、热传递发生的表面积、一个或多个热阻或其任何组合。
本公开的方法可以估计空气流的温度，并且持续地更新温度估计。因此，本公开的方法可以适应不断波动的环境客舱条件。本公开的方法可以实时适应，为乘客提供一致的热舒适性。
本公开提供了一种独特的方法，该方法可以依赖于来自测量热效应器的温度的现有传感器和/或交通工具中任何其它现有传感器的输入。温度传感器可以包括负温度系数(NTC)电阻器、电阻温度检测器(RTD)、热电偶、半导体型传感器或其任何组合。因此，本公开的方法可以不要求温度传感器位于空气出口中或空气出口附近。
与常规的方法和系统相比，动态估计可以基于相对较小的一组预定值。这些值可以包括热阻、热容量、表面积、程序循环时间或其任何组合。这些值是非限制性的，并且其它值可以通过本公开实现。这些值可以存储在瞬态和/或非瞬态存储器存储介质中。
动态估计可以涉及基于前述输入中的一个或多个输入来计算一个或多个热传递速率。热传递速率可以包括一个或多个热效应器和一个或多个热交换器之间、一个或多个热交换器和空气流之间、一个或多个热效应器和空气流之间、一个或多个导管和空气流之间、一个或多个导管和环境之间、任何数量的其它源和空气流之间或其任何组合的热传递速率。这些热传递速率是非限制性的，并且其它热传递速率可以通过本公开实现。
动态估计可以采用一个或多个查找表、传递函数、方程或其任何组合。优选地，动态估计可以由表征介质之间热传递的物理原理的一个或多个方程和/或传递函数来确定。方程和/或传递函数可以由传感器、来自先前程序循环的计算、预定值(例如，热阻和表面积)或其任何组合提供输入。传感器输入可以实时获得。先前程序计算和/或预定值可以从瞬态或非瞬态存储器存储介质中获得。
本公开的方法可以弥合分析理论和实际应用之间的差距。在这方面，可以对热效应器的实际发生的操作进行一些近似和/或假设，以配合分析理论。为此，可以采用集总电容(lump capacitance)的概念。即，经历变化的热环境的三维固体物体可以被假设为处于均匀的整体温度，因此忽略了在物体的整个厚度上的温度梯度。
如本文所提及的估计可以意指参数的计算，理解为此类计算的结果可能与实际值(例如，在出口处空气流的温度)不完全对应。因此，此类计算的结果可以是实际值的估计值。本公开的系统和方法可以提供偏离实际值近似10％或更少、更优选地5％或更少、或者甚至更优选地1％或更少的估计值。
本文所述的任何计算、动态估计、存储、发送和/或获得步骤可以由一个或多个控制器执行。控制器可以包括一个或多个专用效应器控制器、交通工具控制器或两者。计算和动态估计可以由一个控制器执行，或者分布在多个控制器之间。任何非瞬态值(例如，预定值)或输入可以本地存储在控制器上和/或远离控制器。从先前程序循环计算或估计的任何输入可以本地存储在控制器上和/或远离控制器。来自一个或多个先前程序循环的任何输入可以临时存储在控制器上和/或远离控制器。来自一个或多个先前程序循环的任何计算或估计的输入可以被来自当前程序循环的计算或估计的输入替换或更新。前述内容可适用于所有实施例。
不同控制器、传感器和/或其它装置之间的任何通信或发送可以经由本地互联网络(LIN)总线。通信或发送可以从传感器到控制器发生，从控制器到另一个控制器发生，在控制器和热效应器之间发生，在控制器和鼓风机之间发生或其任何组合。作为示例而非限制，温度传感器可以将信号发送给交通工具控制器，并且然后交通工具控制器可以将信号发送给专用效应器控制器。前述内容可适用于所有实施例。
如本文所提及的交通工具可以意指任何汽车、娱乐交通工具、海船、航船等或其任何组合。虽然本公开讨论了交通工具内空气流的调节，但是本文的教导可以适用于由可以与个体热连通的空气流调节的任何空间。作为示例，本教导可以应用于家具(例如，椅子和床)、建筑物等或其任何组合。
动态地估计空气流温度
该方法可以包括动态地估计出口处或出口附近空气流的温度(Test)。温度可以基于空气流到一种或多种周围介质或来自一种或多种周围介质的热传递速率来动态估计。温度可以基于一个或多个热交换器和空气流之间的热传递速率一个或多个热效应器和空气流之间的热传递速盔一个或多个导管和空气流之间的热传递速率任何数量的其它源和空气流之间的热传递速率或其任何组合来动态估计。
每单位时间内空气流的温度变化可以由前述热传递速率确定。
在已知的程序循环时间(Δt)(例如，1秒或更少、50毫秒或更少、30毫秒或更少、或者甚至10毫秒或更少)的情况下，可以根据以下方程从每单位时间空气流的温度变化来确定循环持续时间内的温度变化(ΔT)。
方程A
可以将温度变化添加到初始空气流温度或先前空气流温度(T(n-1))上，以根据以下方程获得空气流的经估计的温度(Test)。
方程BT(n-1)+ΔT＝Test
初始空气流温度或先前空气流温度可以被假设为等于在启动时由本地传感器感测到的温度。这些传感器可以包括设置在客舱中、加热元件上、通风口中或其它地方的传感器。位于交通工具中的任何传感器可以提供启动时的温度。在启动之后，初始空气流温度或先前空气流温度可以是来自先前程序循环的经估计的温度。
空气流的经估计的温度可以用于一个或多个热效应器(例如，对流效应器)的操作中。即，基于温度的动态估计，可以控制热效应器的功率循环和/或开/关命令。
下面提供了用于确定热交换器和空气流之间的热传递速率热效应器和空气流之间的热传递速率导管和空气流之间的热传递速率任何数量的其它源和空气流之间的热传递速率的方法。
导管和空气流之间的热传递速率
经由出口提供给客舱的空气通常源自鼓风机，行进穿过一个或多个导管，与一个或多个热交换器热连通，与一个或多个热效应器热连通或其任何组合。
空气流可以与空气流行进穿过的一个或多个导管热连通。空气流可以从空气被鼓风机排出的区到空气离开出口的区与一个或多个导管热连通
该方法可以包括计算导管和空气流之间的热传递速率
该方法可以包括获得导管温度(Tcon)和空气流温度(T空气)。导管温度可以由来自一个或多个传感器(例如，NTC传感器)的输入提供。导管温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。导管温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。动态估计可以来自先前程序循环。空气流温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。空气流温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。动态估计可以来自先前程序循环。
该方法可以包括获得热阻。热阻可以是导管的热阻(Rcon)。热阻可以是预定值。热阻对于不同的材料、层厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热阻相关联。热阻可以从存储器存储介质中获得。
该方法可以包括获得热传递发生的表面积(Asurf)。表面积可以与导管的尺寸(例如，内横截面周长的长度和/或空气流从入口流向出口的长度)相关联。表面积可以是预定值。表面积可以从存储器存储介质中获得。
相对于导管的热传递速率可以由导管的温度(Tcon)、空气流的温度(T空气)、导管的热阻(Rcon)、热传递发生的表面积(Asurf)或其任何组合来计算。
热传递速率可以由以下方程确定。
方程C
导管和空气流之间的热传递速率可以用于空气流温度的动态估计。导管和空气流之间的热传递速率可以用于导管温度的动态估计。
环境和导管之间的热传递速率
导管可以延伸穿过一个或多个交通工具部件。通常，导管可能隐藏在乘客的视野之外。导管的温度可能受到施加到导管的外表面的温度的影响，该外表面与接触空气流的表面相对。导管可以延伸穿过固体物体和/或开放空间。作为示例，导管可以延伸穿过座椅中的一个或个层(例如，衬垫和/或间隔层)。作为另一示例，导管可以延伸穿过由仪表板的内部部分限定的开放空间。相对于导管，固体物体和/或开放空间在本文中可以被称为环境。
该方法可以包括计算导管和环境之间的热传递速率
该方法可以包括获得导管温度(Tcon)和环境温度(Tenv)。导管温度可以由来自一个或多个传感器(例如，NTC传感器)的输入提供。导管温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。导管温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。动态估计可以来自先前程序循环。环境温度可以由来自一个或多个传感器(例如，NTC传感器)的输入提供。环境温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。环境温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。动态估计可以来自先前程序循环。
通常，一个或多个传感器可以设置在交通工具的客舱内，以确定环境空气的温度。这些传感器存在于交通工具中，并且可以由本方法采用。在导管延伸穿过的环境是开放空间的情况下，该空间的温度可以与所感测的环境空气的温度相当。在导管延伸穿过的环境是固体物体的情况下，该固体的温度可以与所感测的环境空气的温度相当。在一些方面，固体物体可能被一个或多个热效应器偶然作用。作为示例，将空气排出座椅的导管可以与一个或多个座椅加热器偶然热连通。在这种情况下，与一个或多个热效应器热连通的固体物体的温度可以用如本文教导的类似方法动态估计。
该方法可以包括获得热阻。热阻可以是导管的热阻(Rcon)。热阻可以是预定值。热阻可以从查找表中获得。热阻对于不同的材料、材料厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热阻相关联。热阻可以从存储器存储介质中获得。
该方法可以包括获得热传递发生的表面积(Asurf)。表面积可以与导管的尺寸(例如，横截面外周的长度和/或导管延伸穿过环境的长度)相关联。表面积可以是预定值。该表面积可以从存储器存储介质中获得。表面积可以从查找表中获得。
相对于导管的热传递速率可以由导管的温度(Tcon)、环境的温度(Tenb)、导管的热阻(Rcon)、热传递发生的表面积(Asurf)或其任何组合来计算。
热传递速率可以由以下方程确定。
方程D
环境和导管之间的热传递速率可以用于导管温度的动态估计。
动态地估计导管温度
该方法可以包括动态地估计导管的温度(Tcon)。导管的温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。导管温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。
如上文所讨论的，可以采用导管的温度以便确定导管和空气流之间的热传递速率。在该值被初始确定之后，它可以被随后的程序循环利用。
该方法可以包括获得环境和导管之间的热传递速率、导管和空气流之间的热传递速率、任何其它介质和导管之间的热传递速率或其任何组合。相对于环境的热传递速率可以如上文所公开的确定。相对于空气流的热传递速率可以如上文所公开的确定。
该方法可以包括获得热容量。热容量可以是导管的热容量(Ccon)。热容量可以是预定值。热容量对于不同的材料、材料厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热容量相关联。热容量可以从存储器存储介质中获得。热容量可以从查找表中获得。
该方法可以包括获得程序循环之间的时间。程序循环时间可以是恒定的，或者可以变化。程序循环时间可以从存储器存储介质中获得。程序循环时间可以由计时器确定。
该方法可以包括获得导管的先前温度。导管的先前温度可以从来自先前程序循环的动态估计中获得。导管的先前温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。
导管的温度可以从以下中动态地估计：环境和导管之间的热传递速率导管和空气流之间的热传递速率任何其它介质和导管之间的热传递速率或其任何组合的总和；导管的热容量(Ccon)；程序循环之间的时间(Δt)；导管的先前温度(Tcon(n-1))；或其任何组合。
导管的温度(Tcon)可以由以下方程确定。
方程E
导管的温度可以在用于确定导管和空气流之间的热传递速率的计算中采用。导管的温度可以在用于确定导管和环境之间的热传递速率的计算中采用。
热效应器和热交换器之间的热传递速率
通常，热交换器与热效应器一起采用。本公开预期不存在热交换器，在这种情况下，空气直接与热效应器热连通。在一些情况下，热效应器可以与热交换器(例如，适于作为热交换器的电阻元件)是一体的。在这种情况下，热效应器和空气流之间的热传递速率可以用如下所述的类似方法来确定。
应当理解，本文公开的热传递是在两种热连通介质之间进行的，相同的原理可以应用于设置在热效应器和热交换器之间的任何数量的介质(例如，设置在效应器和热交换器之间的导热膏)。即，两种介质之间的热传递速率可以基于介质的温度、热量流经的表面积、一个或多个热阻或其任何组合来确定。任何介质温度的任何动态估计可以以类似于本文所述的温度的动态估计的方式来执行。
如上文所提供的，空气流温度的动态估计可以至少部分地基于热交换器和空气流之间的热传递速率。为了确定该热传递速率，可以确定热效应器和热交换器之间的热传递速率。
该方法可以包括计算热效应器和热交换器之间的热传递速率
该方法可以包括获得热效应器温度(Teff)和热交换器温度(Texch)。热效应器温度可以由来自一个或多个传感器(例如，NTC传感器)的输入提供。热效应器温度可以在浸泡时确定。即，当在温度斜升之后达到前一循环的维持的设定点温度时。热交换器温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。热交换器温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。
该方法可以包括获得热阻。热阻可以是热交换器的热阻(Rexch)。热阻可以是预定值。热阻对于不同的材料、材料厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热阻相关联。热阻可以从存储器存储介质中获得。热阻可以从查找表中获得。
该方法可以包括获得热传递发生的表面积(Asurf)。表面积可以与热交换器的尺寸(例如，长度、宽度、厚度等)相关联，该热交换器与热效应器热连通。
相对于热效应器的热传递速率可以由热效应器的温度(Teff)、热交换器的温度(Texch)、热交换器的热阻(Rexch)、热传递发生的表面积(Asurf)或其任何组合来计算。
热传递速率可以由以下方程确定。
方程F
一个或多个热效应器可以与同一热交换器交换热量。作为示例，第一热效应器可以与热交换器的第一部分交换热量，并且第二热效应器可以与同一热交换器的第二部分交换热量。作为另一示例，两个或更多个热效应器可以一个堆叠在另一个上。本教导可以预期呈堆叠的布置或者协同地作用于同一热交换器的两个或更多个、三个或更多个、或者甚至四个或更多个热效应器。在多个效应器的情况下，附加的效应器的热传递速率可以根据上述方法确定，并且在本文中被指定为
对于并排热效应器的布置，如下文所提供的材料层温度的动态估计可能基于和两者。
对于堆叠的热效应器的布置，热效应器可以被视为离散的层。即，从第一热效应器到第二热效应器的热传递速率可以以类似的方式计算，如上文所提供的。然后，可以计算从第二效应器到热交换器的热传递速率，如上文所提供的。
一个或多个热效应器和一个或多个热交换器之间的热传递速率可以用于热交换器温度的动态估计。
热交换器和空气流之间的热传递速率
热交换器可以设置在导管内。热交换器可以至少部分地突出到空气流的路径中。空气流可以在热交换器上行进和/或行进穿过热交换器。因此，空气流可以与热交换器热连通。
该方法可以包括计算热交换器和空气流之间的热传递速率
该方法可以包括获得热交换器温度(Texch)和空气流温度(T空气)。热交换器的温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。热交换器的温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。空气流的温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。空气流的温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。
该方法可以包括获得热阻。热阻可以是自由对流空气的热阻(R空气)。热阻可以是预定值。热阻对于不同的材料、层厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热阻相关联。热阻可以从存储器存储介质中获得。热阻可以从查找表中获得。
该方法可以包括获得热传递发生的表面积(Asurf)。表面积可以与热交换器的尺寸相关联，该热交换器与空气流热连通。
相对于热交换器的热传递速率可以从热交换器的温度(Texch)、空气流的温度(T空气)、自由对流空气的热阻(R空气)、热传递发生的表面积(Asurf)或其任何组合来计算。
相对于热交换器的热传递速率可以由以下方程确定。
方程G
相对于热交换器的热传递速率可以用于空气流温度的动态估计。相对于热交换器的热传递速率可以用于热交换器温度的动态估计。
动态地估计热交换器温度
该方法可以包括动态地估计热交换器的温度(Texch)。如上文所讨论的，可以采用热交换器的温度以便确定热效应器和热交换器之间的热传递速率。如上文所讨论的，可以采用热交换器的温度以便确定热效应器和空气流之间的热传递速率。
在该值被最初确定之后，它可以被随后的程序循环利用。热交换器的温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。热交换器温度可以在启动之后由本文教导的动态估计来提供。
该方法可以包括获得热效应器和热交换器之间的热传递速率、热交换器和空气流之间的热传递速率、任何其它介质(例如，第二热效应器)和热交换器之间的热传递速率或其任何组合。相对于热效应器的热传递速率可以如上文所公开的确定。相对于空气流的热传递速率可以如上文所公开的确定。
该方法可以包括获得热容量。热容量可以是热交换器的热容量(Cexch)。热容量可以是预定值。热容量对于不同的材料、材料厚度等可能是独特的。因此，具有不同交通工具部件构造的不同品牌、型号和车型年份可能与独特的热容量相关联。热容量可以从存储器存储介质中获得。热容量可以从查找表中获得。
该方法可以包括获得程序循环之间的时间。程序循环时间可以是恒定的，或者可以变化。程序循环时间可以从存储器存储介质中获得。程序循环时间可以由计时器确定。
该方法可以包括获得热交换器的先前温度。热交换器的先前温度可以被假设为等于在交通工具启动时由本地传感器感测到的温度。热交换器的先前温度可以在启动之后由来自先前程序循环的动态估计来提供。
热交换器的温度可以从以下中动态地估计：热效应器和热交换器之间的热传递速率热交换器和空气流之间的热传递速率任何其它介质(例如，第二热效应器)和热交换器之间的热传递速率或其任何组合的总和；热交换器的热容量(Cexch)；程序循环之间的时间(Δt)；热交换器的先前温度(Texch(n-1))或其任何组合。
热交换器的温度可以由以下方程确定。
方程H
图示是意指本教导的示例性，而不是限制性的。即，可以执行该方法的顺序不旨在限于流程图所示出的顺序。如将通过本公开所理解的，该方法可以以任何可行的顺序执行。
图1示出了本公开的方法的流程图。最终如图2所示确定的动态空气流温度估计(参见框III)基于空气流和其紧邻环境之间的热连通。设置在空气流的路径中的热交换器与空气流热连通。为了确定其间的热传递速率，动态地估计热交换器的温度。空气流流经的导管与空气流热连通。为了确定其间的热传递速率，动态地估计导管的温度。在动态估计之后，温度作为相对于图2的输入(A)被提供。
导管和热交换器温度的动态估计由相同介质和任何其它介质之间的热传递速率、以及热容量、循环时间以及来自先前循环(用(n-1)表示)的导管和热交换器的温度确定。
在循环开始时，可能出现两种情况之一。首先，程序循环可能在交通工具启动之后的某个时间发生。因此，可以利用来自先前程序循环的输入(在这种情况下是热交换器、导管和空气流温度)。此外，效应器温度和环境温度通常由交通工具中的本地传感器提供。本公开预期根据本教导可以动态地估计环境温度。第二，程序循环可以在交通工具启动时发生。因此，来自先前程序循环的输入(在这种情况下是热交换器、导管和空气流温度)是不可用的。可以对这些输入进行假设。在启动时，热交换器、导管和空气流温度可以被假设为等于由任何本地传感器感测到的温度。这些传感器可以包括设置在客舱中、加热元件上、通风出口或其它地方的传感器。位于交通工具中的任何传感器都可以提供启动时的温度。
在该步骤中计算的导管和热交换器的温度可以在存储器存储介质中更新，以被用于随后的热传递速率确定。空气流的温度可以从图2所示的方法、从先前程序循环中获得。
导管、热交换器和空气流的温度可以用作图2所示的方法的输入(A)。
图2示出了本公开的方法的流程图。动态空气流温度估计值(参考框III)基于来自先前程序循环的估计值、受相对于空气流的热传递速率影响的温度变化率以及程序循环时间。
在启动之后，通常已知来自先前循环的动态空气流温度估计值。在启动时，空气流温度可以被假设为等于由本地传感器感测到的温度。程序循环时间可以是存储在存储器存储介质中的固定值或由计时器确定的可变值。
基于相对于空气流的热传递速率来确定温度变化率(参见框II)。通常，这包括导管和空气流之间的热传递速率、热交换器和空气流之间的热传递速率，以及系统中的任何其它热传递速率。这些热传递速率(参见框I)如下确定。
导管和空气流之间的热传递速率基于导管温度、空气流温度、热阻和热传递发生的表面积。如上所述，空气流温度可以从先前程序循环中获得，或者假设等于由任何本地传感器感测到的温度。导管温度可以如图1所示获得并且作为输入(A)提供。
热交换器和空气流之间的热传递速率基于热交换器温度、空气流温度、热阻和热传递发生的表面积。如上所述，空气流温度可以从先前程序循环中获得，或者假设等于由任何本地传感器感测到的温度。热交换器温度可以如图1所示获得并且作为输入(A)提供。
给定已知的程序循环时间，可以基于温度的变化和来自先前程序循环的动态空气流温度估计值来确定空气流温度的动态估计。在动态估计之后，循环以图1所示的方法重新开始。
图3示出了热调节的空气流10。如所示的，空气流10从交通工具部件12排出。空气流10由热效应器14(例如，热电装置)进行热调节。由热效应器14产生的热量最终被传导至空气流10。如所示的，热效应器14和空气流10与热交换器16热连通。本教导预期可以不存在热交换器16。
热效应器14的控制最终由达到设定点温度所需的相对于空气流10的热传递速率决定。热传递速率由带标签的箭头指示。设定点温度可以由乘客和/或自主控制系统来控制。由于空气流10相对于系统中的不同元件经受多种不同的热传递速率，因此热效应器14可以协同地工作或抵消那些不同的热传递速率。作为示例，在空气流10将被加热的情况下，从热效应器14到空气流10的热传递可以与从空气流10行进穿过的导管18到空气流10的热传递协同地工作。作为另一示例，在空气流10将被加热的情况下，从热效应器14到空气流10的热传递可以用于抵消从空气流10到冷的导管18(相对于空气流10的温度较冷)的热传递。
应当理解，上面的描述旨在是说明性的而非限制性的。在阅读上面的描述后，除了所提供的示例之外，许多实施例以及许多应用对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，本发明的范围不应当参考上面的描述来确定，而是应当参考所附的权利要求以及此类权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。所有文章和参考文献(包括专利申请和出版物)的公开内容都出于所有目的通过引用并入。在所附的权利要求中省略本文公开的主题的任何方面并不是放弃此类主题，也不应当认为发明人不认为此类主题是所公开的发明主题的一部分。
本文呈现的解释和说明旨在使本领域的其它技术人员熟悉本发明、其原理及其实际应用。上面的描述旨在是说明性的而非限制性的。本领域技术人员可以以其多种形式适应和应用本发明，这可能最适合特定用途的要求。
因此，如所阐述的本发明的特定实施例不旨在穷举或限制教导。因此，教导的范围不应当参考本描述来确定，而是应当参考所附的权利要求以及此类权利要求所享有的等同物的全部范围来确定。在所附的权利要求中省略本文公开的主题的任何方面并不是放弃此类主题，也不应当认为发明人不认为此类主题是所公开的发明主题的一部分。
多个元件或步骤可以由单个集成元件或步骤提供。可替代地，单个元件或步骤可以被分成单独的多个元件或步骤。
描述元件或步骤的“一”或“一个”的公开内容不旨在排除附加的元件或步骤。
该方法可以包括本文所述的步骤中的一个或多个步骤。一些步骤可以被复制、移除或消除、相对于其它步骤被重新排列、被组合成一个或多个步骤、被分成两个或更多个步骤、或其组合。
本文所描述的流程图并不意味着步骤的固定顺序，并且本公开的实施例可以按任何可行的顺序实践，除非本文另有规定。
虽然术语第一、第二、第三等可以在本文用来描述各种元件、部件、区、层和/或区段，但是这些元件、部件、区、层和/或区段不应当受到这些术语的限制。这些术语可以用于将一个元件、部件、区、层或区段与另一个区、层或区段区分开来。术语诸如“第一”、“第二”和其它数字术语在本文中使用时并不意味着顺序或次序，除非上下文明确指出。因此，在不偏离该教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一部件、第一区、第一层或第一区段可以被称为第二元件、第二部件、第二区、第二层或第二区段。
为了便于描述，本文可以使用空间相关术语，诸如“内部”、“外部”、“在…下面”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”等，以描述一个元件或特征如与图中所示的另一个元件或特征的关系。除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语可以旨在涵盖在使用或操作中的装置的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将被定向在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“在…下方”可以涵盖上方和下方两种取向。装置可以以其它方式定向(旋转90度或以其它取向)，并且在本文中使用的空间相对描述符被相应地解释。
除非另有说明，否则所有范围包括端点和端点之间的所有数字两者。与范围相关的“约”或“近似”的使用适用于该范围的两端。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，至少包括指定的端点。
描述组合的术语“基本上由…组成”应当包括所确定的元素、成分、部件或步骤，以及不会对组合的基本特征和新颖特征产生实质性影响的此类其它元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述元件、成分、部件或步骤的组合，也预期了基本上由元件、成分、部件或步骤组成的实施例。
Claims (16)
1.一种用于估计空气流的温度的方法，所述方法包括：
基于施加到所述空气流的第一温度来确定到达所述空气流或来自所述空气流的第一热传递速率；
基于施加到所述空气流的第二温度来确定到达所述空气流或来自所述空气流的第二热传递速率；
基于所述第一热传递速率和所述第二热传递速率以及任选地一个或多个附加的热传递速率来计算所述空气流温度的变化率；以及
基于所述空气流温度的所述变化率和来自先前程序循环的所述空气流的经估计的温度，更新来自所述先前程序循环的所述经估计的空气流温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一温度由热交换器施加。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述热交换器位于所述空气流行进穿过的导管上和/或导管内。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括：
获得所述第一温度，以及
从所述先前程序循环中获得所述经估计的空气流温度；
其中所述第一热传递速率从所述第一温度和来自所述先前程序循环的所述经估计的空气流温度之间的差、热阻、热传递发生的表面积或其任何组合来计算。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果先前程序循环值不可用，则用由本地传感器感测到的温度代替所述经估计的空气流温度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述热阻是所述热交换器的热阻。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二温度由所述空气流行进穿过的导管施加。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二温度由所述导管从所述空气流进入所述导管的区施加到出口所位于的区。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括：
获得所述第二温度，以及
从所述先前程序循环中获得所述经估计的空气流温度；
其中所述第二热传递速率由所述第二温度和来自所述先前程序循环的所述经估计的空气流温度之间的所述差、热阻、所述热传递发生的表面积或其任何组合来计算。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中如果先前程序循环值不可用，则用由本地传感器感测到的温度来代替所述经估计的空气流温度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述热阻是自由对流空气的热阻。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述空气流从交通工具部件的出口排出。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述交通工具部件包括座椅、头枕、门板、仪表板、车顶内衬、中控台、腿板或其任何组合。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述热交换器与一个或多个热效应器热连通；并且
其中所述方法包括基于所述一个或多个热效应器的温度来确定所述一个或多个热效应器和所述热交换器之间的热传递速率。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述一个或多个热效应器的所述温度是由传感器提供的输入；
其中所述传感器包括负温度系数(NTC)电阻器、电阻温度检测器(RTD)、热电偶、半导体型传感器或其任何组合。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述导管与环境热连通；并且
其中所述方法包括基于由所述环境施加到所述导管的温度来确定到达所述导管或来自所述导管的热传递速率。
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