包括分部段式结构的热调节系统的制作方法

包括分部段式结构的热调节系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年2月5日提交的美国临时申请no.62/970,439的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本技术涉及车辆车厢中的热调节，并且更具体地涉及用于热调节控制器的软件栈。软件栈被理解为能够独立控制主体系统的完整软件系统。在这种情况下，软件按照特定的结构模型以层排列，且带有符合特定配置的接口。这种结构旨在最大限度地减少配置特定车辆应用的工作量，同时实现到各种电气结构和微控制器的轻松移植性。


背景技术：

4.车辆中的电子控制单元(ecu)可以控制多个离散的热效应器以在车辆车厢中提供一个或多个微气候区。控制离散热效应器可以涉及通过通信总线与离散热效应器的相应ecu通信，并且还接收来自各种温度传感器的输入。这需要使用软件驱动器来促进主ecu和分布式ecu之间的通信。
5.对于不同的车辆制造商和甚至来自同一制造商的不同车辆模型，离散热效应器的数量和类型可能不同。这对不同车辆之间的代码重用提出了挑战。


技术实现要素：

6.根据本公开的示例的在车辆车厢中提供热调节的方法包括提供硬件抽象层(hal)，所述硬件抽象层具有多个输入驱动器和多个输出驱动器，所述多个输入驱动器从多个温度传感器获取输入数据，且所述多个输出驱动器控制车辆车厢中的多个离散乘员个性化区域(opz)中的多个离散热效应器。所述方法包括提供车辆和效应器抽象层(eval)，所述效应器抽象层从hal获取输入数据且基于存储车辆特定属性的车辆配置文件评估乘员在每个opz中所体验的热通量。所述方法包括提供乘员应用层(oal)，其基于乘员跨越所有opz的目标热通量来确定第一参数，基于来自eval的乘员的评估热通量确定第二参数，并且确定用于所述多个opz中的每一个的相应温度设定点，用以减小第一和第二参数之间的差异。eval对oal隐藏车辆配置文件。所述方法包括基于温度设定点控制所述多个热效应器。
7.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆特定属性包括在每个opz中的热效应器的数量和类型。
8.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆配置文件包括用于评估车辆车厢中的日照负荷的车厢日照负荷模型，并且eval在评估opz中的至少一个中的热通量时利用车厢日照负荷模型。
9.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，hal在将输入数据提供给eval之前将输入数据的至少一部分从第一类型转换为第二类型，第二类型具有与第一类型不同的单位。
10.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，第一类型包括电流和电压测量值中的至少一个，并且第二类型包括温度测量值。
11.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，eval基于来自hal的输入数据来确定每个opz中的温度，以及对于每个opz，eval基于用于opz的温度设定点和对于opz的确定温度之间的差异来控制opz中的每个热效应器。
12.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆配置文件包括应以何种程度积极地达到温度设定点的指示，以及eval基于所述指示来确定对于每个opz以何种程度积极地达到的温度设定点。
13.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，oal存储每个热效应器的第一温度范围，第一温度范围包括用于热效应器的最小设定点和最大设定点。eval存储用于特定一个热效应器的第二温度范围，第二温度范围不同于并约束用于所述特定一个热效应器的第一温度范围。eval基于用于特定opz的温度设定点落在第二温度范围之外来调节所述温度设定点，所述特定一个热效应器定位在所述特定opz内。
14.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，所述方法包括使用车辆中的电子显示器向乘员提供图形用户界面，其中，基于接收到对于特定一个opz的opz禁用命令，oal命令eval禁用所述特定一个opz中的每个热效应器。
15.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，在默认情况下，oal基于默认乘员配置文件来确定用于乘员的第一和第二参数，oal基于通过图形用户界面接收到乘员数据来更新默认乘员配置文件，以及乘员数据指示乘员性别、乘员体重以及乘员衣物中的至少一项。
16.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，所述方法包括向乘员提供图形用户界面(gui)，所述图形用户界面显示每个opz中的温度设定点的视觉标识，以及基于接收到对于特定opz的温度偏移量，oal调节用于特定opz的确定温度设定点，以适应温度偏移量。
17.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，所述方法包括向乘员提供图形用户界面(gui)，所述图形用户界面显示在特定一个opz中的效应器的风扇速度的视觉标识，以及其中，基于从gui接收到对于特定opz的风扇速度偏移量，oal将风扇速度偏移量的指示传输到eval，并且eval基于风扇速度偏移量来调节效应器的风扇速度。
18.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，所述提供hal和所述提供eval由与opz的第一子集相关联的第一ecu执行，并且还由与opz的第二子集相关联的第二ecu执行，其中，第二ecu与第一ecu分离，并且第一子集和第二子集不与任何相同的opz相关联。在本实施方式中，所述提供oal基于来自第一和第二ecu两者的eval的热通量评估来在第一ecu中执行。
19.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，第一参数和第二参数均是使用伯克利感觉指标量化的总体热感觉(ots)参数。
20.根据本公开的示例的车辆车厢中的热调节系统包括布置在均与不同乘员身体区域相关联的多个离散乘员个性化区域(opz)中的多个热效应器，使得每个opz包括至少有一个热效应器。控制器被配置为提供硬件抽象层(hal)，其具有多个输入驱动器和多个输出驱动器，所述多个输入驱动器从多个温度传感器获取输入数据，并且所述多个输出驱动器控制车辆车厢中的多个opz中的多个离散热效应器。控制器被配置为提供车辆抽象层(eval)，
其从hal获取输入数据并基于存储车辆特定属性的车辆配置文件来评估乘员在每个opz中所体验的热通量。控制器被配置为提供乘员应用层(oal)，其基于用于乘员的目标热通量来确定第一参数，基于来自eval的乘员的评估热通量来确定第二参数，并且确定用于所述多个opz中的每一个的相应温度设定点，用以减小第一和第二参数之间的差异。eval对oal隐藏车辆配置文件。控制器被配置为基于温度设定点来控制所述多个热效应器。
21.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆特定属性包括在每个opz中的热效应器的数量和类型。
22.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆配置文件包括用于评估在车辆车厢中的日照负荷的车厢日照负荷模型，并且eval在评估在opz的至少一个中的热通量时利用车厢日照负荷模型。
23.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，控制器被配置为操作eval以基于来自hal的输入数据来确定每个opz中的温度，以及对于每个opz，控制器被配置为操作eval以基于用于opz的温度设定点和对于opz的确定温度之间的差异来控制opz中的每个热效应器。
24.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，车辆配置文件包括应以何种程度积极地达到温度设定点的指示，以及控制器被配置为操作eval以基于所述指示来确定对于每个opz以何种程度积极地达到温度设定点。
25.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，控制器被配置为操作oal以：在默认情况下，基于默认乘员配置文件来确定用于乘员的第一和第二参数，并且基于通过图形用户界面接收到乘员数据来更新默认乘员配置文件，乘员数据指示乘员性别、乘员体重以及乘员衣物中的至少一项。
26.在前述实施方式中任一个的另一实施方式中，第一参数和第二参数均是使用伯克利感觉指标量化的总体热感觉(ots)参数。
27.根据本公开示例的在车辆车厢中提供热调节的方法包括，提供在第一软件应用程序中的硬件抽象层(hal)，所述硬件抽象层从多个温度传感器获取输入数据，并且控制在车辆车厢中的多个离散乘员个性化区域(opz)中的多个离散热效应器。所述方法包括在第二软件应用程序中的车辆抽象层(eval)，所述车辆抽象层从hal获取输入数据，并且基于存储车辆特定属性的车辆配置文件来评估乘员在每个opz中所体验的热通量，其中，eval对oal隐藏车辆配置文件。所述方法包括提供在第三软件应用程序中的乘员应用层(oal)，所述乘员应用层确定用于所述多个opz中的每一个的相应温度设定点，并且基于温度设定点来控制所述多个热效应器。
28.前述段落、权利要求或以下描述和附图中的实施方式、示例和替代方案，包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任何一个，可以独立地或以任何组合来采用。结合一个实施方式描述的特征适用于所有实施方式，除非这些特征是不兼容的。
附图说明
29.图1示意性地示出了包括hvac系统和微气候热调节系统的热调节系统。
30.图2是描绘用于控制多个微气候热效应器的示例方法的流程图。
31.图3是描绘车辆乘员所体验的总体热感觉(ots)如何在季节之间变化的示例的图
表。
32.图4是示出如何布置图4a、图4b和图4c的示意图。
33.图4a-c是示出用于确定车辆乘员的ots的示例布置的组合示意图的各部分。
34.图6是示出日照负荷可能对ots产生的示例影响的示意图。
35.图7示出了用于图1的控制器的示例软件结构。
36.图8a-b示出了图7的软件结构的示例实施方案。
37.图9是描绘在车辆车厢中提供热调节的示例方法的流程图。
具体实施方式
38.本公开描述了用于车辆的微气候热调节系统(mtcs)中的控制器的软件结构。mtcs包括多个微气候热效应器，所述多个微气候热效应器可操作以在车辆车厢中的多个离散乘员个性化区域(opz)(例如，头部、座椅靠背、座椅衬垫、手部/臂部、以及脚部/腿部)中提供热调节。
39.控制器包括软件栈，软件栈具有实时操作系统和至少三个离散层：硬件抽象层(hal)、车辆和效应器抽象层(eval)、以及乘员应用层(oal)。hal的目的是封装用于执行软件的特定微控制器(mcu)的所有配置。hal包括正确配置和使用ecu微控制器内的各种部件(例如，装置驱动器)所需的所有低级软件。hal包括用于处理所有ecu输入和输出的驱动器和服务器，并且提供与离散热效应器和温度传感器的通信。eval从hal获取输入数据，并且基于存储车辆特定属性的车辆配置文件评估乘员在多个opz中的每一个中所体验的热通量。eval还命令hal实施用于热效应器的温度设定点，热效应器可能包括不由微气候系统直接驱动的装置，例如，hvac。oal基于来自eval的热通量和热生理模型来确定用于各种热效应器的温度设定点(例如，对应于第一温度范围的最小设定点和最大设定点)。eval对oal隐藏了车辆配置细节，从而从oal中抽象出有关车辆和离散热效应器的细节。oal中的计算和应用于管理eval和oal之间信息交换的应用程序接口(api)的配置规则是为了实现这种抽象而设计的。
40.在一个示例中，eval存储用于特定一个热效应器的第二温度范围，第二温度范围不同于并约束用于特定一个热效应器的oal的第一温度范围，并且eval基于用于特定opz的温度设定点落在第二温度范围之外来调节所述温度设定点，所述特定一个热效应器被定位在特定opz内。以这种方式，oal的第一温度范围可用于表示乘员舒适性限值，并且eval可基于对特定热效应器安全的温度范围和/或特定热效应器所在的环境将第一温度范围限制为用于特定热效应器的第二范围。
41.图1示意性地示出了热调节系统10，其包括hvac系统12和微气候热调节系统(mtcs)14。hvac系统12包括驱动风扇18的马达16，风扇使空气通过热交换器20以在车厢24内提供热调节空气22。车厢温度传感器26向hvac控制器28提供温度信息，hvac控制器可操作以基于来自车厢温度传感器26的温度读数来调节马达16的操作。hvac控制器28可以例如还接收来自外部空气温度传感器30和一个或多个附加传感器32的信息。
42.hvac控制器28将hvac系统12的操作调节到通常由乘员手动调节的温度设定点。在许多情况下，中央hvac系统12不足以实现对于每一位特定乘员和位置的热舒适性，因此提供mtcs 14以为车厢24中的每一位乘员生成独特的微气候，从而提供改善的总体乘员热舒
适性。
43.车辆的每一位乘员通常具有独特的个人舒适性偏好。换言之，特定乘员与另一乘员体验到的热能水平不同。结果，车辆内完全相同的热环境可能被一名乘员认为是舒适的，但被另一名乘员认为是不舒适的。为此，本公开为乘员提供了手动调节，以优化和协调的方式控制中央hvac 12系统和mtcs 14。
44.车辆内有许多影响乘员热舒适性的加热源和冷却源。在一个示例中，各种加热源和冷却源可以由车厢内的等效均质温度(eht)表示。eht表示对乘员的总热效应，作为会产生全身热感觉的乘员热损失的量度。eht考虑了对乘员的组合对流、传导和辐射效应，并且将这些效应组合成一个值，这对于建模非均匀热环境特别有用。eht的一个示例计算可以在杂志sae technical paper 2004-01-0919,2004中作者han,taeyoung和huang,linjie发表的名称为“a model for relation a thermal comfort scale to eht comfort index”的论文中找到。如在全部内容通过引用并入本文的这篇sae论文解释的，被建模的热环境受“呼吸水平”空气温度、平均辐射温度(mrt)、空气速度、日照负荷、以及相对湿度的影响。
45.车辆的hvac系统调节车厢内的大量空气以达到车厢温度。对微气候环境的其他环境影响包括车辆环境温度和车辆上的日照负荷。在2019年12月20日提交的题为“automatic seat thermal comfort control system and method”的美国临时申请no.62/951,289中描述了使用eht来实现乘员热舒适性的一个示例，其全部内容通过引用并入本文。
46.可以使用伯克利感觉(berkeley sensation)和舒适性指标(“伯克利指标(berkeley scale)”)来表达乘员的热状况，例如，在arens e.a.,zhang h.&huizenga c.(2006)partial-and whole-body thermal sensation and comfort,part i:uniform environmental conditions.journal of thermal biology,31,53-59中描述了伯克利感觉和舒适性指标。伯克利指标在数字上将热感觉表示为：-4非常冷、-3冷、-2凉、-1微凉、0中性、1微暖、2暖、3热、4非常热。应该理解的是，可以使用其他方法来量化乘员的热状况。总体热感觉(ots)是基于到特定乘员的身体的传热速率而由特定乘员所体验到的热感觉的量度。伯克利指标的每一级指示用户的当前热通量和用户的期望热通量之间的差异。
47.mtcs 14可以具有许多离散的乘员微气候区域或乘员个性化区域(opz)。根据iso 145045-2:2006(e)，人体可分为手部、头部或胸部等不同的身体部分，每个部分可能有不同的热舒适性温度范围。图1中的五个示例区域是头部、背部、衬垫(大腿和臀部)、脚部/腿部和手臂/手部。如果需要，可以使用更少、更多和/或不同的区域。
48.仍然参考图1，mtcs 14包括多个离散的微气候热效应器40a-e，每个热效应器设置在相应的opz 42a-e中。在图1的示例中，opz 40包括头部区域42a、背部区域42b、手部/手臂区域42c、衬垫区域42d、以及脚部/腿部区域42e。各种opz 42a-e可用于不同的车辆。
49.每个opz 42为与特定车辆乘员接触的特定区域提供微气候。图1中所示的示例车辆乘员50是可以使用方向盘的驾驶员。其他车辆乘员可能没有方向盘，但仍可能有其他影响该区域气候的装置，例如，被加热和被冷却的表面、辐射加热板、hvac通风口、日照负荷等。对于显示为42a-e的每个opz，软件被配置为以热力学方式考虑影响该区域的所有传热方法，包括hvac在内的受控效应器和不受控制的负载(例如，来自太阳的辐射)。然后根据该区域中的实际气候状态与该区域中的期望气候状态相比较来控制该区域中的气候。尽管在每个opz 42中仅显示了单个微气候热效应器40，但可以理解，多个热效应器40可以被包括
在特定opz 42中。
50.可以在每个opz中使用各种热效应器40，例如电阻式电加热器、使用珀尔帖效应(peltier effect)提供加热或冷却的热电装置、提供空气流动(例如，从车辆座椅内到opz 42的空气流动)的对流热调节装置等。可以在系统10中使用的一些示例热效应器包括但不限于例如气候受控座椅(参见例如美国专利no.5,524,439和no.6,857,697)、安装在头枕或上部座椅靠背上的颈部调节器(参见例如美国临时申请no.62/039,125)、气候受控车顶内衬(参见例如美国临时申请no.61/900334)、气候受控(例如，被加热的)的门板和/或仪表板、被加热的方向盘(参见例如美国专利no.6,727,467和美国公开no.2014/0090513)，被加热的换挡器(参见例如美国公开no.2013/0061603等)、加热垫(其可以安装在座椅和其他围绕或接触车辆乘员50的表面中)、配置为通过来自被冷却和被调节空气的对流传热向车辆乘员50传递热效应的小型压缩系统(参见例如国际申请no.wo2018049159a1)、和/或位于座椅靠背或衬垫中的能够加热或冷却以实现个性化微气候的对流热效应器。
51.微气候系统以自动方式提供期望的乘员个人舒适性，而很少需要或不需要来自乘员的输入。所有这些装置或其中一些装置可以被布置成优化地控制位于乘用车内任何地方的座椅的乘员周围的热环境。此外，这些部件可用于单独调整用于乘员身体的各个部段或个性化区域的热舒适性。
52.控制器44控制每个热效应器42。控制器44通过通信总线46与hvac系统控制器28通信，例如，通信总线46可以包括控制区域网络(can)总线和/或本地互连网络(lin)总线。控制器44还与布置在一个或多个opz 42中的多个分布式车厢温度传感器48a-d通信。虽然图1中示出了五个局部温度传感器48a-e，但是应当理解，可以使用其他数量的opz温度传感器48(例如，少于或多于五个opz温度传感器)。将身体划分为多个区域有两个目的。首先，可以对人体及其局部环境进行建模，以便确定到身体的整体传热率。这用于评估车辆中每一位乘员的当前热舒适状态。部段越多，热模型就越精确。使热力学模型精确的理想区域数量可能会受到当前车厢中可用传感器数量的限制。其次，乘员可能更喜欢根据特定区域(例如头部、脚部等)区分其身体周围的热环境。即使有感应限制，热力学区域的优化数量也可能超过由乘员个性化和控制的优选数量。事实上，乘员在考虑偏好时通常优选数量更有限的区域。因此，控制软件将用于评估的精确热力学多区域模型分解为较少数量的乘员个性化区域，以便同时提供自动控制和个性化。
53.图2是流程图150，它显示了控制器44如何控制多个微气候热效应器40。控制器44能够通过以与直接控制下的装置(例如，座椅加热器等)相同的方式包括不受微气候系统直接控制的装置的数学模型，来确定不受微气候系统直接控制的装置(例如，hvac或其他效应器)的优化设定点。替换性地，控制器44可以通过在特定功率预算内分割和单独控制区域来与其他气候控制系统协作。在任何这些场景中，控制器44确定在车辆车厢24中对于乘员50的热平衡(步骤152)，热平衡表示对乘员50的总热效应，作为产生全身热感觉的乘员热损失的量度。在一个示例中，热平衡被确定为“等效均质温度”，如共同未决申请no 62/951,289中所述，所述申请的全部内容通过引用并入本文。
54.在确定了热平衡之后，控制器44评估乘员50所体验的ots(“ots_est”)(步骤154)。ots_est指示乘员50所体验的评估热通量(例如，跨越一些或所有opz 42)。控制器44还确定用于乘员50的目标ots(“ots_target”)(步骤156)。类似地，ots_target是使用与评估相同
的热生理模型的反演来计算的，但具有传热率和乘员配置文件的标称条件。这种传热模型的反演允许用户输入“设定温度”，控制软件能够将其转换为等效的目标ots。乘员配置文件可以是默认配置文件，其假设或推断关于乘员的体重、性别和衣物的细节，或者可以由乘员定制以提供这些细节。ots_target指示用于乘员50的期望热通量(例如，跨越一些或所有opz 42)。ots_target还基于用于乘员跨越所有opz42的全局温度设定点来计算，全局温度设定点可以基于默认值或基于特定乘员提供的值来提供。
55.控制器44将两个ots度量之间的误差计算为ots_target-ots_est(步骤158)。正误差表示ots_est低于ots_target，并相应地表示车辆乘员50应该在一些或所有opz 42中被给予热量。相反，负误差表示ots_est大于ots_target，并且相应地表示乘员50应该在一些或所有opz 42中被给予凉爽。控制器44控制多个热效应器40以减少步骤158的误差(步骤160)。
56.在一个示例中，ots是使用sigmoid函数形式的等式确定的，所述等式具有与特定乘员热特性相关的项并且结合计算出的到乘员身体的热损失，例如以下等式：
[0057][0058]
其中，heatloss
body
对应于乘员跨越多个opz 42的热通量，并且a和b是与许多环境和乘员因素有关的系数，例如季节对热通量的影响。
[0059]
在一个示例中，步骤110的控制是基于每个热效应器40的相对排名(例如，在0-1.5的级别内)，其指示效应器40和/或opz 42对于给定乘员的偏好顺序。作为示例，给定乘员可能更偏好于主要通过效应器40a进行热调节，因此可以将比其他效应器更高的排名分配给效应器40a。相反，另一位乘员可能希望不强调效应器40a，而是更偏好于通过效应器40d更显着地进行热调节。该乘员可以为效应器40d分配比效应器40a更高的排名。所述排名允许乘员50指示他们期望的优先级。
[0060]
在“自动舒适”模式中，排名可以乘以ots误差(例如，使用下面的等式2)，以确定opz特定的ots值。
[0061]
otserreffector＝otserrnormalized*effectorranking(等式2)
[0062]
在一个示例中，如果乘员请求改变该效应器的设定点(例如，在加热期间增加或在冷却期间减少)，则用于热效应器的该排名增加第一量。如果乘员关闭效应器，则该排名减少第二量，第二量大于第一量。
[0063]
在“自动优化”模式中，排名乘以具有相同范围的有效性值，以反映由每个热效应器传递的功率/消耗的功率。目标是仅根据偏好(在“自动舒适”中)、以及偏好和有效性(在“自动优化”中)“加权”应用于每个装置的设定点的校正。
[0064]
图3是示出ots如何在夏季和冬季之间变化的图表。y轴代表ots，x轴代表以watts(瓦特)(焦耳每秒)为单位测量的传热率“q”。如图3所示，乘员50根据季节以相同的传热率体验不同的ots，冬季天气通常导致乘员50以比夏季天气低的传热率体验给定ots。
[0065]
图4是示出用于确定ots_est和ots_target的示例布置的示意图，其包括图4a、图4b和图4c。现在参考图4a、图4b和图4c，每个opz 42的相应评估器60a-e计算用于其相应opz 42的总传热率(q)。可选地，一些评估器60可以在hvac系统12和/或日照负荷对opz 42有显着影响时考虑来自hvac系统12和/或由车辆所体验的日照负荷的热调节。特别地，评估器
60b可以从这种考虑中受益，因为乘员的上躯干50很可能会受到这些因素的影响。各个评估器60输出其特定于opz的传热率，所述传热率由求和装置62求和以确定总体传热率64。求和装置62组合用于每个opz区域的传热以了解到往或来自车辆乘员50的总传热。然后可以使用到往乘员50的总传热来计算其他标度，以量化乘员的热舒适性(例如，ots、eht、预测平均投票(pmv)和预测不满意百分比(ppd)等)，然后相应地控制系统。
[0066]
第一ots计算器66a从求和装置62获取总传热并且计算ots_est，并且提供ots_est作为输出68a。第二ots评估器66b确定车辆乘员50的ots_target，并且提供ots_target作为输出68b。评估器66a基于用户偏好(例如，来自图形用户界面)和/或用于各种微气候热效应器40的功率预算来进行确定。
[0067]
求和装置69确定ots_target和ots_est之间的差异以确定ots误差70，控制器44使用该误差70来确定用于各种热效应器40的设定点。ots模式模块71基于ots误差70并进一步基于任何乘员提供的温度偏移量(例如，opz特定的温度偏移量)来确定每个热效应器40是否将提供加热或冷却。
[0068]
图5是示出了用于基于图4c中所示的ots误差70来确定校正的温度设定点的示例布置的示意图。ots误差70被提供给比例-积分-微分(pid)控制器72，控制器72被配置为分析ots误差70，并使用已知的pid控制技术提供基于比例项、积分项和微分项的ots误差输出73。在一个示例中，这些术语中的每一个对于每个效应器都是唯一的。积分项(图5中未显示，其特征在于ots误差70的累积)和微分项(图5中未显示，其特征在于ots误差70随时间的变化率)。下面讨论的示例假定积分项和微分项为0，但可以理解，非零值可用于使用已知pid控制技术的那些项。
[0069]
提供了包括最高温度(t_max_comfort)和最低温度(t_min_comfort)的热调节范围74。例如，假设用于特定opz 42的t_max_comfort为10℃，而用于特定opz 42的t_min_comfort为0℃。方框75确定平均值(在该示例中为5℃)，并且方框76确定范围的幅度77(在该示例中为10℃)。方框78基于这些输入确定校正的设定点(tsetnom)79。在一个示例中，方框78使用下面的等式3。
[0070][0071]
其中u(1)代表标称设定点；
[0072]
u(2)代表范围幅度；以及
[0073]
u(3)代表ots误差输出73。
[0074]
使用上面讨论的示例值，u(1)将等于5℃并且u(2)将等于10℃。为了便于讨论，假设对应于u(3)的ots误差输出76是20％的误差(指示ots_target比ots_est高20％)。使用这些值，tsetnom将等于(5 (10*20)/(100)、或7℃。
[0075]
图6是示出日照负荷可能对ots产生的示例影响的示意图。如图6的示例所示，当特定外部温度没有日照负荷时，ots_est小于ots_target，但当有日照负荷时，ots_est可能大于ots_target。因此，日照负荷可能导致车辆乘员50感觉更温暖，且因此热舒适性低于他们在没有日照负荷的情况下会感到的舒适性。日照负荷对ots_est的影响是控制软件如何使用基于热生理学的模型通过补偿热干扰来控制每一位乘员周围的微气候的一个示例。
[0076]
图7示出了用于图1的控制器44的示例软件结构80。控制器44包括硬件抽象层
(hal)82、车辆和效应器抽象层(eval)84以及乘员应用层(oal)86。应用程序编程接口(api)85支持hal 82和eval 84之间的通信，并且api 85支持eval 84和oal 86之间的通信。
[0077]
hal 82包括输入驱动器88、输出驱动器90和总线驱动器91。输入驱动器88是使hal 82能够接收来自车厢24中的分布式温度传感器48的输入的软件驱动器。输出驱动器90是使hal 82能够直接控制车厢24中的各种微气候热效应器40的软件驱动程序。总线驱动程序91是使hal82能够利用通信总线46的软件驱动程序，如上所述，通信总线46可以是can或lin总线。总线通信包括与包括hvac在内的车辆系统共享数据、以及向ecu发送命令，这些ecu可以控制车厢内的各种微气候热效应器。直接控制各种热效应器的ecu还可以传回各种效应器状态参数(温度、电流、流量、运行状态等)以及ecu、传感器和效应器故障和默认运行信息。
[0078]
eval 84包括车辆配置文件92、状态评估器94、传递函数和设定点控制96。车辆配置文件92存储车辆特定属性，并且对oal 86隐藏。eval 84可以包括任何一个或以下讨论的以下项目的组合。
[0079]
(a)每个opz 42中的热效应器的数量和类型—这可以在给定车辆原始设备制造商(oem)的车辆产品线之间变化，并且还可以基于为特定车型选择的特定选项包而变化。
[0080]
(b)车厢日照负荷模型—这可以用于评估车辆车厢24的各个部分的日照负荷，并且可以根据车辆的挡风玻璃和其他窗户的尺寸和几何形状(例如，存在或不存在天窗)而变化。例如，这可以包括车辆车厢24的玻璃面积和热阻率。
[0081]
(c)热调节设定点的积极性程度的指示—特定oem可能希望在他们的车辆中更积极地接近热设定点，而另一个oem可能希望更保守和逐渐地达到热设定点(例如，以避免过冲热设定点)。
[0082]
(d)oem-可接受的热调节范围—系统10可以具有用于每个opz 42的预设热调节范围{t_max_comfort,t_min_comfort}，对于每个opz被认为对典型乘客来说是舒适的。但是，oem可能具有更宽或更窄的不同范围。车辆配置文件可以通过缩小或扩大给定opz的预设热调节范围来解决这些差异。
[0083]
(e)车厢24中包括热效应器的座位数量—这可能因车辆而异。此外，一些座椅虽然存在，但可能没有微气候热调节功能。
[0084]
(f)各种热效应器的功率容量和热特性，热效应器包括那些不受微气候系统直接控制的装置，例如，hvac 40和/或opz 42
–
一个oem可能允许为颈暖器提供90watts的功率，但另一个oem可能允许提供120watts的功率。
[0085]
(g)与脚部/腿部opz 42e对应的脚部空间的体积—这可能会影响在脚部/腿部opz 42e中实现温度设定点所需的热量。
[0086]
(h)座椅和衬垫的热特性—这可能会影响需要多少热量才能在座椅表面实现温度设定点。
[0087]
因为eval 84对oal 86隐藏车辆配置文件92，所以oal 86可以保持对这些因素及其对热调节的影响一无所知。
[0088]
eval 84的状态评估器94从输入驱动器88接收输入数据并且使用输入数据来确定每个opz 42中的温度，以及每个opz 42中的乘员所体验的热通量。因此，eval 84可以提供图4a-c的评估器60a-e，其包括将来自hal 82的输入数据映射到特定opz 42。
[0089]
在一个示例中，在将输入数据提供给状态评估器94之前，hal 82通过将数据从第
一类型转换为第二类型(例如，从安培(amps)、伏特(volts)、赫兹(hertz)或一些热效应器装置单位到温度值)。当向热效应器40提供命令时，hal 82可以反向提供相同的单位转换(例如，将温度转换为安培、伏特和/或赫兹值)。
[0090]
设定点控制96从oal 86接收离散的opz 42温度设定点并确定如何实施这些设定点。所述确定基于各种因素，包括每个opz 42的温度设定点与每个opz 42中的实际温度之间的差异(如这里，“实际”可以在opz中测量或从附近的传感器推断)、opz中的热效应器40的类型和/或车辆配置文件92。确定如何实施设定点可以包括确定提供给例如特定热效应器40等的特定热效应器40的风扇速度、功率/电流/电压。
[0091]
oal 86包括乘员配置文件98，其包括关于特定乘员的信息。这可以包括默认信息，例如默认体重、默认性别、默认衣物，和/或可以由乘员50经由图形用户界面(gui)100定制。在一些示例中，gui 100也可以用于接收来自乘员50的其他输入，例如启用/禁用哪些opz 42，以及在特定一个opz 42中使用的特定热调节偏移量。基于启用/禁用命令，hal 84可以启用或禁用在特定opz 42中的所有热调节效应器40。gui 100还可用于提供用于每个opz的热调节设定点的视觉指示，从而允许乘员50通过引入温度偏移量和/或风扇速度偏移量来调整该设定点。
[0092]
如上所述，可以从用户接收热调节偏移量作为温度偏移量(例如，增加2℃或减少1℃)或一般偏移量(例如，使opz更热或更凉x单位量，其中x对应于车辆乘员可访问的用户界面中呈现的比例，例如刻度盘或滑块，其具有映射到离散温度偏移量的单位)。
[0093]
oal 86还包括热生理算法102，以用于基于来自eval 84的热通量值来确定参数，例如ots，如上文在图2中所讨论的。
[0094]
图8a和图8b共同示出了图7的软件结构80的示例实现的两半，仅出于说明的目的将其分成两幅图。如图8a-b所示，输入驱动器88接收来自负温度系数(ntc)温度传感器的输入，并且总线驱动器91可以包括can和lin总线驱动器。输出驱动器90可以控制风扇、正温度系数(ptc)加热器、电阻式加热器、热电装置和伺服电装置(例如，瓣门(flap)和/或气流混合器)。hal 82提供存储器管理、安全性(例如，允许或不允许控制器44的存储器重新刷新)和电气诊断(例如，检测各种热效应器40的故障状况。虽然在图8a-b中未示出，但据了解，hal-eval之间存在接口，所述接口遵循严格的配置，以确保软件的抽象性和可移植性。
[0095]
eval 84提供上面讨论的信号调节(例如，从伏特或安培转换为特定温度)。设定点控制96可以确定用于热效应器40的特定控制命令(例如，温度、电流值、电压值、功率值等)。
[0096]
oal 86包括增益表110，其可以指示ots可以如何随时间变化。例如，当最初进入车辆时，典型的乘员50可能在特定opz 42中享受一定程度的热调节(例如，手部和/或颈部变暖)，但该水平可能在特定时间段(例如，10或20分钟)之后改变，此时乘员可能想要降低opz 42中提供的热调节水平。
[0097]
偏好和/或学习模块112提供用于随时间存储或学习乘员50的偏好。例如，如果驾驶员和他们的前座乘客在许多驾驶会话中始终使用相同的温度偏移量，oal 86可以存储这些偏移量以供将来使用并且可以自动将它们用作默认值。
[0098]
尽管在上面的大部分讨论中仅描述了单个乘员50，但是应当理解，可以为车辆50中坐在提供微气候热调节的车辆车厢区域中的多个乘员中的每一个提供相同的功能。因此，oal 86可以具有在控制器44上运行的多个实例，每个实例都支持一个特定的乘员50。
[0099]
软件结构80提高了源代码对其他系统的可移植性，因为oal完全或大部分相同，并且主要调整在车辆配置文件92中。如果特定ecu被不同类型或模型的ecu代替，主要并且可能唯一的更新将在hal82中。软件结构80通过构建方框有效地构造(参见图8a-b中的项)，使得当特定效应器或车厢规格发生变化时，相关软件或校准会发生变化，但其他元件保持不变。
[0100]
结构80还提供了在mtcs 14中方便地实现分布式控制。例如，hal 82和eval 84可以在多个ecu上运行，但是向为两个ecu运行oal 86的主要ecu提供输入。因此，可能强加在单个ecu上的计算负担可以方便地分布在整个车辆中。
[0101]
图9是流程图200，其描绘了在车厢24中提供热调节的示例方法。在一个示例中，控制器44被配置为执行流程图200中的各个步骤。该方法包括提供hal 82(步骤202)，所述hal 82包括多个输入驱动器88和多个输出驱动器90，所述多个输入驱动器从多个温度传感器获取输入数据，并且所述多个输出驱动器控制在车辆车厢24中的多个离散opz 42中的多个离散热效应器40(见图7)。
[0102]
该方法包括提供eval 84(步骤204)，该eval 84(步骤204)从hal 84获取输入数据，并且基于存储车辆特定属性的车辆配置文件92来评估在每个opz 42中的乘员50所体验的热通量(参见例如图2中的ots_est)。
[0103]
该方法包括提供oal 86(步骤206)，该oal 86(步骤206)基于乘员50跨越所有opz 42(参见例如图2中的ots_target)的目标热通量确定第一参数，基于来自eval 84的乘员的评估热通量来确定第二参数(参见例如图2中的ots_est)，并且确定用于所述多个opz 42中的每一个的相应温度设定点(参见图6中从oal 86到设定点控制96的输出)，用以减小第一和第二参数之间的差异。在一个示例中，eval 84对oal 86隐藏车辆配置文件92。该方法包括基于温度设定点控制多个热效应器40(步骤208)。
[0104]
使用本文讨论的技术，相同的oal 86可用于为多种应用提供软件功能和校准，并且由于软件结构和抽象实现相同的乘员体验。类似地，无论什么车辆或应用或座椅等正在被热调节，相同的hal 84可以用于不同的电气硬件组。此外，相同的eval 84可用于各种不同车辆环境中的相同效应器。
[0105]
尽管已经公开了示例实施方式，但是本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入本公开的范围内。为此，应研究以下权利要求以确定本公开的范围和内容。