汽車虛擬傳感器系統的制作方法
1.本發明涉及汽車智能化技術領域，具體地，涉及汽車虛擬傳感器系統。
背景技術：
2.首先，隨著生活水平的提高，汽車的乘坐舒適性要求越來越高。汽車車廂內的 溫度控制直接關系到乘客的乘坐體驗，現有的汽車溫度控制一般通過車內空調進行 調節，而反饋信息是通過車內和空調出風口的溫度傳感器得到的，通過簡單的溫度 控制，實現車內溫度的實時調節?，F有這種溫控方式，無法精準地對車廂內各部分 的溫度進行精確計算，經常出現頭部溫度太高腿部溫度太低或者類似的情況出現， 影響乘坐體驗。另外，由于車廂環境受車外天氣、車速、車內儀器儀表的影響，也 會對車廂溫度產生不容忽視的影響，這些因素不加考慮的話，并不能很好地對車廂 溫度實現真正控制。
3.其次，已知的針對玻璃溫度的計算的方式，利用車內空氣溫度和車外溫度的溫 差，以及一個比例系數的方式推算玻璃溫度的方法。這種計算方法沒有考慮到日照， 車速對玻璃的溫度的影響，從而影響玻璃溫度計算的準確性。
4.最后，乘用車空間結構中，儀表臺和擋風玻璃處的狹窄空間的空氣溫度在空調 控制或與空調相關的功能判定中起到重要作用，例如擋風玻璃的自動除霧功能。這 個位置的空氣溫度常用的獲取方式采用布置實物傳感器并進行采集的方式完成，這 樣會增加車輛的制造成本。
5.專利文獻cn111231609b公開了一種車內溫度檢測方法，包括：獲取車內檢測 溫度，車內檢測溫度包括儀表板內部溫度和儀表板外部溫度；獲取駐車時間；獲取 門窗設備的開啟狀態；獲取車內溫度變化率；獲取陽光輻射水平并根據陽光輻射水 平計算陽光輻射偏差值；使用基準模型根據儀表板內部溫度、儀表板外部溫度、儀 表板內部溫度變化率、儀表板外部溫度變化率和標定參數計算車內基準溫度；使用 修正模型在基準模型計算的車內基準溫度的基礎上進行初始溫度矯正、開啟狀態矯 正和陽光輻射矯正，計算車內修正溫度；輸出車內修正溫度作為最終的車內溫度。 本發明綜合考慮了駐車時間、陽光照射和門窗開啟等影響車內溫度的實際因素，對 檢測獲得的車內溫度進行修正。但是該方法并未解決如何準確的計算玻璃溫度的技 術問題。
6.專利文獻cn110816475a公開了一種車輛除霧裝置，應用于車輛。車輛包括第 一車窗、第二車窗、及空調。車窗除霧裝置包括：攝像頭、第一溫度傳感器、第二 溫度傳感器、濕度傳感器、處理器。攝像頭用于獲取第一車窗、及第二車窗的起霧 狀態。第一溫度傳感器用于獲取內表面的溫度為第一溫度。第二溫度傳感器用于獲 取外表面的溫度為第二溫度。濕度傳感器，用于獲取第一車窗、及第二車窗的表面 濕度。處理器在攝像頭獲取到第一車窗、及第二車窗的至少一個起霧時，根據第一 溫度、第二溫度、及表面濕度，控制空調出風進行除霧。但是該方法中通過溫度傳 感器采集溫度，并未解決降低車輛制造成本的技術問題。
(vair_dat)
×
rate_space)+dat_(e_prv)，其中，dat_r為實時出風溫度，dat_(e_prv)為 上一時刻等效出風溫度，vair為每秒空調的出風風量，vair_dat為接受空調空間的風量， ρ_air為空氣密度，rate_space為接受空調的空間和整個車載空間的比例。
26.優選地，所述車內空氣和內飾零件的換熱量包括塑料件換熱量以及金屬件換熱量。
27.優選地，所述車輛玻璃溫度測量系統采用：
28.第一能量檢測模塊：根據獲取的日照強度和留存率，得到所述車輛玻璃表面的第一 日照能量；
29.第二能量檢測模塊：根據車外環境溫度和第一玻璃溫度，得到所述車輛玻璃和車外 空氣的第一熱交換能量；
30.第三能量檢測模塊：根據車內環境溫度和所述第一玻璃溫度，得到所述車輛玻璃和 車內空氣的第二熱交換能量；
31.第四能量檢測模塊：根據所述第一日照能量、所述第一熱交換能量、所述第二熱交 換能量以及所述第一玻璃溫度，通過換熱公式得到當前計算周期的第二玻璃溫度，所述 第一玻璃溫度為所述第二玻璃溫度的上一個計算周期得到的玻璃溫度。
32.優選地，所述留存率通過所述車輛的運行速度計算得到。
33.優選地，所述第一能量檢測模塊，包括：
34.模塊s101：根據所述日照強度的水平入射強度和垂直入射強度，分別得到所述車輛 玻璃在水平方向的第二日照能量和在垂直方向的第三日照能量；
35.模塊s102：根據所述第二日照能量和所述第三日照能量，得到留存在所述車輛玻璃 水平方向上的第四日照能量和垂直方向上的第五日照能量；
36.模塊s103：根據所述第四日照能量、所述第五日照能量和所述留存率，得到所述第 一日照能量；
37.所述模塊s102，包括：
38.單元s1021：根據所述第二日照能量和所述車輛玻璃在水平方向上的折射率和透過 率，得到所述第四日照能量；
39.單元s1022：根據所述第三日照能量和所述車輛玻璃在垂直方向上的折射率和透過 率，得到所述第五日照能量。
40.優選地，所述儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度計算系統包括：
41.換熱模塊：根據日照強度和換熱公式，得到儀表臺的換熱能量；
42.第一熱交換模塊：根據玻璃溫度和第一空氣溫度，得到擋風玻璃的第一熱交換能量， 所述第一空氣溫度表示上一個計算周期內得到的所述狹窄空間的空氣溫度；
43.第二熱交換模塊：根據空調出風的風量與經驗系數之間的第一映射關系和開闊區域 的第二空氣溫度，得到開闊空間的第二熱交換能量；
44.能量交換模塊：根據除霜出風口的質量風量與留存系數之間的第二映射關系和除霜 出風口的第三空氣溫度，得到除霜出風口的輸入能量；
45.能量計算模塊：根據換熱能量、第一熱交換能量、第二熱交換能量、輸入能量和第 一空氣溫度，得到當前計算周期內的第四空氣溫度。
46.優選地，所述換熱模塊，包括：
目的和優點將會變得更明顯：
67.圖1為雙驅陽光傳感器的特性曲線圖。
68.圖2為玻璃從環境獲得的能量的示意圖。
69.圖3為車輛玻璃溫度測量系統示意圖。
70.圖4為儀表臺和擋風玻璃構成的空間的示意圖。
71.圖5為儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統示意圖。
具體實施方式
72.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人 員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技 術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于 本發明的保護范圍。
73.實施例1
74.根據本發明提供的一種汽車虛擬傳感器系統，包括：車內溫度測量系統、車輛玻璃 溫度測量系統以及儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統；
75.所述車內溫度測量系統是分析初始狀態車內溫度數據，得到初始狀態車內溫度； 基于環境與車內換熱量q1得到車內溫度變化值，利用車內溫度變化值與初始狀態 車內溫度獲得車內實際溫度；
76.從總體上來講，本發明的汽車車內溫度計算方法，是通過熱傳遞原理進行計算 的，具體包括如下步驟：
77.(1)分析初始狀態車內溫度數據，得到車內各部分實時溫度，車內數據通過車 內溫度傳感器獲得，溫度傳感器可以是車內各部位的溫度傳感器以及空調出風位置 的溫度傳感器。
78.(2)所當前溫度作為此時刻的實時溫度，并輸出當前溫度。
79.(3)進入下一輪溫度計算后，先計算總換熱量q，總換熱量包括：車輛外環境 的換熱量、空調引入的熱量以及車內空氣和內飾零件的換熱量；
80.(4)將總換熱量q換算成車內溫度變化值，可通過熱力學能量溫度公式q＝c
×m?×
δt，得到車內溫度變化值，各變化值根據具體情況逐一進行分析計算。
81.(5)根據變化值得到車內當前溫度，將車內溫度變化值與當前溫度的運算得到 新的當前溫度，這個過程針對車廂內各部位單獨進行計算。
82.(6)在預定的時間間隔內循環步驟(2)-(5)，實時溫度實時計算，達到精 準計算溫度的效果。
83.所述車輛外環境的換熱量包括車體(非玻璃材質)換熱量、玻璃引入的能量、車體 漏風引入的能量、人體發熱量以及電器零件發熱量；
84.所述車體(非玻璃材質)換熱量包括車頂換熱量、前側換熱量、側面換熱量、后側 換熱量、發動機艙面換熱量以及底盤換熱量；所述側面換熱量包括前左側換熱量、前右 側換熱量、后左側換熱量以及后右側換熱量；
85.所述玻璃引入的能量包括玻璃熱交換、陽光直射引入能量以及陽光散射引入能量；
86.所述空調引入的熱量包括空調送風引入能量以及其他區域引入能量；
87.所述車內空氣和內飾零件的換熱量包括塑料件換熱量和金屬件換熱量。
88.下面具體介紹溫度計算過程?？紤]各種影響車內溫度的因素，分別進行計算。
89.計算過程中的輸入量：車內溫度傳感器測量值及有效信號、環境溫度傳感器測 量值及有效信號、左側實際出風溫度測量值及有效信號、右側實際出風溫度測量值 及有效信號、后排實際出風溫度測量值及有效信號、車內空氣濕度、車外空氣濕度、 空調前排出風風量、空調后排出風風量、各個位置的座椅占用位置、內外循環風門 開度、車速、左側陽光強度值、右側陽光強度值、系統時間、gps信號、各個車門 開啟信號、前排左側電子元器件發熱量、前排右側電子元器件發熱量、后排電子元 器件發熱量、前排空調出風模式、鼓風機工作狀態反饋、陽光高度角、陽光與車輛 行駛方法的水平面夾角，等等。
90.計算結果的輸出量：前排左側頭部呼吸點擬合溫度、前排右側頭部呼吸點擬合 溫度、后排頭部呼吸點擬合溫度。
91.計算過程包括數據預處理、左側區域溫度擬合、右側區域溫度擬合、后側溫度 擬合和校準等幾部分。
92.1、數據預處理
93.1.1、將對應汽車的所有參數進行初始化處理，并將數據限制在合理的數值范圍 內。
94.1.2、依據汽車前排出風風量的分配比例，計算出前排左側出風風量和前排右側 出風風量。
95.1.3、出風溫度等效化處理：
96.由于每一秒內，經過空調加熱或冷卻的風并不是立即和周邊空氣進行熱交互， 所以，算法獲取的實時出風溫度不能代表當前和車艙內大部分空氣換熱時的溫度。 所以需要獲取一個等效的換熱溫度作為當前的出風溫度。所以假設，被空調送出的 空氣在一定的空間體積內被推送，這個空間標記為第一空間，當推送至這個空間邊 界外才與其他空氣或車內物體進行熱交互，第一空間邊界外的空間，標記為第二空 間。在第一空間內，空調提供的能量僅在空調送出的空氣內部進行熱交換。
97.第一空間的體積和空調的送風模式有關，在不同的送風模式下，第一空間在溫 度擬合的第二空間的占比(rate_space)是不同的，為經驗數據。大致比例如下：
98.吹面模式35％；吹面吹腳50％；吹腳模式67％；吹腳除霜50％；除霜40％； 吹面除霜40％；全吹模式60％；關閉模式100％。
99.通過每秒空調的出風風量vair和空間
①
vair_dat的比例關系，以及上一時刻等效 出風溫度dat_(e_prv)和實時出風溫度dat_r的溫度計算出，當前時刻的等效出風溫 度dat_e。計算公式如下：
100.dat_e＝(dat_r-dat_(e_prv))
×
((vair*ρ_air)/(vair_dat)
×
rate_space) +dat_(e_prv)
101.其中ρ_air為空氣密度
102.1.4、陽光強度計算
103.由于早期控制器計算能力的限制，導致陽光傳感器需要通過光學特性進行一定 的物理模擬，模擬陽光在不同的角度下的陽光入射強度輸入。但是由于現代半導體 技術的
進步，處理器的運算能力已經十分充沛。軟件可以在獲知陽光入射角度的前 提下直接擬合出車內的陽光入射能量。所以對于陽光強度的輸入，已經從陽光傳感 器的輸入轉化為對于直接的陽光強度輸入。在這個過程中，原有陽光傳感器的光學 特性在本算法中成為一種額外修正情況，需要針對傳感器輸入的陽光長度進行逆向 修正，從而獲取真正的陽光強度。
104.本算法中，對于陽光傳感器的選擇不存在雙區單區的選擇。但是陽光傳感器一 樣需要進行陽光輸入數據的修正。
105.本示例中，參見附圖1,針對雙驅陽光傳感器進行修正。典型的雙區陽光傳感器 的如圖1所示。從圖中可以看出雙驅陽光傳感器的特性曲線呈m型。傳感器輸入峰 值出現在單側。因此可以通過輸入的陽光傳感器數值，配合陽光角度反向求解出實 際的陽光輸入強度。由于左區陽光傳感器和右區陽光傳感器的曲線是對稱的。所以 在實際使用中，對兩組逆向后的陽光強度需要選擇數值較大的數據作為真實的直接 陽光輸入。
106.1.5、漏風量計算
107.當車輛車門關閉的時候，車輛內部幾乎是密閉空間。外界空氣無法直接進入車 內，因此只需要考慮車輛縫隙造成的漏風量。但是如果車門打開時，車外空氣可以 直接進入車內，所以需要針對車門打開時進行獨立的漏風量計算。為了簡化這個漏 風量的計算，一般使用一個固定標準量作為車門打開時的漏風量。
108.車門關閉時的漏風量可以通過整車密封性實驗數據獲得。
109.車門開啟時的漏風量可以在經驗數據的基礎上，通過實驗數據矯正后得到。
110.1.6、風量透過率以及透過風量計算。
111.由于前排空調送出的風經過本區換熱后，會流經后排空間進行2次換熱，從而 影響后排溫度的計算。由于前后排空間并非封閉，所以從前排流經后排的空氣可以 被分為兩種狀態。第一種，充分和前排物體換熱溫度基本與后排溫度一致的空氣。 第二種，經由空調鼓風機吹出，在本區內部分換熱，流動到后排區間和后排空氣充 分換熱的空氣。針對第一種類型的空氣，由于前后排的溫差較小，不做計算與考慮。 針對第二種類型的空氣，則首先需要計算出空氣的風量，簡稱透過風量。
112.針對透過風量的計算，需要考慮當前區域的空調出風模式以及空調出風風量。 整個計算過程可以分為三步，第一步，依據空調的出風模式查表獲得空氣基本透過 率，第二步，通過本區空調的出風風量查獲得風量的修正率。第三步將空氣基本 透過率乘以風量修正率從而獲得風量透過率。
113.將實時的空調出風量乘以風量透過率，就可以計算出經由前排空調送出的且在 本區空間內部分換熱后流至后排空間換熱的風量。
114.空氣基本透過率經驗值：
115.吹面模式35％；吹面吹腳30％；吹腳模式25％；吹腳除霜30％；除霜32％； 吹面除霜35％；全吹模式45％；關閉模式100％。
116.風量修正率表格：
117.風量比例00.5500.61000.75
15012001.102501.153001.183501.204001.224501.255001.15
118.2、左側區域溫度擬合。
119.2.1、車內溫度初始化。
120.在模型調用的初期，需要針對模型內部的參數進行初始化。其中，軟件擬合的 車內溫度其自身也需要初始化。初始化數據的選擇一般采用環境溫度或者車內其它 的溫度傳感器，其中出空溫度傳感器就是一個比較好的選擇。幫我們空調系統自身 包含車內溫度傳感器時，模型調用初期這個溫度值也是一個非常好的選擇。
121.首先，需要針對車內傳感器是否有效進行判斷，如果車內溫度傳感器不存在， 則直接將環境溫度的數值賦值給車內溫度變量。其后需要對車內出風溫度傳感器進 行判斷，如果傳感器有效，出風溫度傳感器數值賦值給車內溫度變量，如果傳感器 無效，則保持車內溫度變量不變。
122.需要對環境溫度進行判斷，如果環境溫度大于20度，選擇車內溫度變量和出風 溫度傳感器讀數兩者之中數值較大數據作為初始溫度。如果環境溫度小于0度則選 擇車內溫度變量和出風溫度傳感器讀數兩者之中數值較小的數據作為初始化溫溫 度。如果環境溫度在0度和20度之間，則直接選用車內溫度變量的數值作為初始 化溫度。
123.2.2、車體環境熱交換能量計算。
124.車體環境熱交換的能量可以被分為以下幾個部分：車身框架熱交換能量；車身 玻璃側導入能量；車身漏風引起的熱交換能量；乘客的發熱量；電器零件的發熱量。
125.綜合以上能量，可以計算出整個車體環境熱交換的能量數值。
126.車外的空氣密度計算需要2個輸入參數，環境溫度和車外空氣濕度。通過環境 溫度可以查表獲得干空氣密度和飽和濕度下空氣密度。
127.然后將車外空氣濕度比例乘以干空氣密度和飽和濕度下空氣密度的差值，再加 上干空氣密度，即可獲得當前濕度下的空氣密度。
128.車內空氣密度計算需要2個輸入參數，車內溫度和車內空氣濕度。其中車內溫 度應選用擬合車內溫度。通過車內溫度可以查表獲得干空氣密度和飽和濕度下空氣 密度。
129.然后將車外空氣濕度比例乘以干空氣密度和飽和濕度下空氣密度的差值，再加 上干空氣密度，即可獲得當前濕度下的空氣密度。
130.車外空氣焓值計算，空氣焓用符號i表示。濕空氣焓值等于1kg干空氣的焓值 與d kg水蒸氣焓值之和。
131.濕空氣焓值計算公式化：i＝(1.01+1.84d)t+2500d(kj/kg干空氣)。
132.式中：t—空氣溫度℃；d—空氣的含濕量kg/kg干空氣；1.01—干空氣的平均 定壓比熱kj/(kg.k)；1.84—水蒸氣的平均定壓比熱kj/(kg.k)；2500—0℃時水的 汽化潛熱kj/
kg。
133.車內空氣焓值計算，空氣焓用符號i表示。濕空氣焓值等于1kg干空氣的焓值 與d kg水蒸氣焓值之和。
134.濕空氣焓值計算公式化：i＝(1.01+1.84d)t+2500d(kj/kg干空氣)。
135.式中：t—空氣溫度℃；d—空氣的含濕量kg/kg干空氣；1.01—干空氣的平均 定壓比熱kj/(kg.k)；1.84—水蒸氣的平均定壓比熱kj/(kg.k)；2500—0℃時水的 汽化潛熱kj/kg；
136.車內外空氣焓差計算，將車外空氣焓值減去車內空氣焓值，即可獲得車內外空 氣焓差。
137.車身框架數據準備。算法中需要將整車部分參數作為算法的重要參數，用來計 算車身框架熱交換能量。這些數據包含了整車中，整個溫度擬合過程中所有需要參 數，在左側的溫度擬合時，需要針對左側的請教進行相關配置。
138.在計算前排左側的車內溫度時，右側為開放空間，相關的車門面積，玻璃面積 應被賦值為零。左右共有的部分，以實際使用計算空間做劃分。
139.這些數據包括：車頂面積；車頂熱交換率；前左側車門面積；前左側車門熱交 換率；后左側車門面積；后左側車門熱交換率；前右側車門面積；前右側車門熱交 換率；后右側車門面積；后右側車門熱交換率；車身防火墻面積；車身防火墻熱交 換率；車身后側面積；車身后側熱交換率；車身正前方框架面積；車身正前方框架 熱交換率；車身底盤面積；車身底盤熱交換率；車身顏修正系數；車體玻璃數據 準備。
140.算法中需要將玻璃部分參數作為算法的重要參數，用來計算車身玻璃測導入能 量。
141.這些數據包括：擋風玻璃水平面投影面積；玻璃熱交換率；前左側玻璃水平面 投影面積；前左側玻璃熱交換率；前右側玻璃水平面投影面積；前右側玻璃熱交換 率；后左側玻璃水平面投影面積；后左側玻璃熱交換率；后右側玻璃水平面投影面 積；后右側玻璃熱交換率；后擋風玻璃水平面投影面積；后擋風玻璃熱交換率；天 窗玻璃面積；天窗玻璃熱交換率；擋風玻璃面積；前左側玻璃面積；前右側玻璃面 積；后左側玻璃面積；后右側玻璃面積；后擋風玻璃面積；擋風玻璃垂直面投影面 積；前左側玻璃垂直面投影面積；前右側玻璃垂直面投影面積；后左側玻璃垂直面 投影面積；后右側玻璃垂直面投影面積；玻璃折射率；儀表臺面積；左側人體模型 面積；右側人體模型面積。
142.其中各個玻璃的水平投影面積或垂直投影面積，應被理解為陽光通過玻璃后， 在車身的內部水平方向或垂直方向形成的光斑面積。這些光斑面積與玻璃本身的面 積以及玻璃傾斜角度相關。同時，有和太陽高度角和陽光入射角有關。因此，算法 中也因將玻璃傾斜角度，太陽高度角和陽光入射角作為一個重要的輸入。
143.陽光長度數據準備：
144.算法中需要將陽光本體特性作為算法的重要參數用來計算車身玻璃側導入能量。
145.這些數據包括：水平方向上的陽光入射強度；垂直方向上的陽光強度；水平方 向上的陽光散射強度；垂直方向上的陽光散射強度；透明玻璃的陽光透射率；有 玻璃的陽光透射率；玻璃矯正系數；前擋風玻璃水平方向陽光入射強度；后擋風玻 璃水平方向陽光入射強度；左側玻璃水平方向陽光入射強度；右側玻璃水平方向陽 光入射強度。
146.陽光在水平方向和垂直方向的入射強度與太陽高度角和陽光入射夾角有關，因 此需要引入這2個參數作為重要的輸入。
147.此時用于計算的各個方向上強度分量的陽光總強度，就是數據預處理過程中經 過逆向處理后的直接陽光強度輸入。
148.其中垂直方向上的陽光強度和水平方向上的陽光強度可以通過直接陽光入射強 度與陽光高度角通過三角函數關系計算獲得。
149.水平方向上的陽光散射強度公式如下：
[0150][0151]
其中，地球半徑＝6371km；大氣層厚度＝1000km；大氣透射率＝0.7；
[0152]
垂直方向上的陽光散射強度公式如下：
[0153][0154]
其中，地球半徑＝6371km；大氣層厚度＝1000km；大氣透射率＝0.7。
[0155]
車體熱交換能量計算。
[0156]
車體熱交換能量包括以下幾個部分：車頂熱交換能量；前側車體熱交換能量； 兩側車體熱交換能量；后側車體熱交換能量；防火墻熱交換能量；底盤熱交換能量。
[0157]
車頂熱交換能量：
[0158]
車頂溫度和車速有關同時也和日照強度有關。車頂的換熱量需要通過車頂溫度 和車內的溫差以及車頂的換熱率來計算。
[0159]
車頂溫度的計算方式如下：
[0160]
需要通過車速計算出車頂的最高溫度比例系數，公式如下：
[0161][0162]
利用陽光強度，車體顏吸收系數和最高溫度比例系數，相乘得到當前車速下 的最高玻璃溫度。
[0163]
利用車頂最高溫度和前一次的車頂溫度的溫差，乘以溫升比例系數，計算出當 前的車頂溫度。
[0164]
前側車體熱交換能量：
[0165]
利用環境溫度和車內溫度計算出溫差，將溫差乘以前側車體面積，在乘以前側 車體換熱系數。得到前側車體熱交換能量。
[0166]
兩側車體熱交換能量：
[0167]
兩側車體熱交換能量包括以下部分：前排左側熱交換能量；前排右側熱交換能 量；后排左側熱交換能量；后排右側熱交換能量；
[0168]
熱交換能量的主要思路：首先計算車門表面的溫度，再通過車門表面溫度和室 內溫度的溫差進行熱交換的量計算。
[0169]
在計算車門表面溫度之前首先先要計算車門表面的陽光功率輸入，車門表面的 質量，然后利用換熱公式計算出每1秒鐘的車門表面的溫升，加上上一次出門表面 溫度獲
得當前時刻的車門表面溫度。
[0170]
熱交換公式如下：
[0171]
q＝c
×m×
δt
[0172]
其中，q為陽光輸入能量；c是車門金屬的比熱容；m是車門金屬的總質量；
△
t 是車門表面的前后時刻的溫差。
[0173]
利用車門表面溫度和車內溫度計算出溫差，將溫差乘以單側車體面積，在乘以 單側車體換熱系數。得到單側車體熱交換能量。
[0174]
剛分別求出各測的熱交換能量之后，將這些能量求和，就可以獲得兩側車體熱 交換能量。
[0175]
后側車體熱交換能量：
[0176]
后側車體熱交換能量計算方式與兩側車體熱交換能量計算方式一致。
[0177]
防火墻熱交換能量：
[0178]
防火墻熱交換能量計算時需要用到發動機艙內溫度。如果車輛為燃油發動機配 置，發動機艙對溫度可以使用發動機水溫代替。如果車輛為新能源車輛，發動機艙 溫度可以使用電機溫度或電機排水水溫。如不精確考慮，可以使用環境溫度代替。
[0179]
利用防火墻表面溫度和車內溫度計算出溫差，將溫差乘以防火墻面積，在防火 墻結構換熱系數。得到防火墻熱交換能量。
[0180]
底盤熱交換能量：
[0181]
底盤熱交換能量計算方式和前側車體熱交換能量的計算方式一致。
[0182]
當計算獲得各個部分的熱交換能量后，將這些能量求和就可以獲得車體與車內 空氣換熱的能量。
[0183]
由于車內空氣受空調驅使在不斷的流動，因此需要考慮不同的空調出風量情況 下實際的熱交換能量。在這個算法中，使用一個等效系數，控制或計算熱交換能量 的數值。
[0184]
等效系數的計算：
[0185]
等效系數的計算方式：通過獲取空調的出風總量查表獲得對應的等效系數。
[0186]
風量kg/m3系數0150110011501.12001.72501.93001.9
[0187]
將求和后的能量乘以等效系數就可以獲得實時的車體熱交換能量。
[0188]
車身玻璃側導入能量：
[0189]
車身玻璃側導入能量分3個部分：玻璃溫度熱傳導能量；陽光直射輸入能量； 陽光散射輸入能量。
[0190]
玻璃溫度熱傳導能量：熱交換能量的主要思路：首先計算玻璃表面的溫度，再 通過玻璃表面溫度和室內溫度的溫差進行熱交換的量計算。
[0191]
玻璃表面的溫度和車速有關，所以先計算陽光能量在不同車速下的留存率，計 算方式如下：
[0192]
留存率＝3
×
e-0.09
×
車速-0.5
[0193]
在計算玻璃表面溫度之前，首先要計算玻璃表面的陽光功率(水平方向上的陽 光強度)輸入，陽光能量等于水平方向上的陽光強度乘以玻璃水平投影面積加上垂 直方向上的陽光強度乘以玻璃垂直投影面積的和，再乘以玻璃的整體的光透過率 ((100％-折射率)*透過率)與留存率的乘積。
[0194]
計算玻璃的質量(玻璃面積*玻璃厚度*玻璃密度)，
[0195]
利用換熱公式計算出每1秒鐘的玻璃表面的溫升，加上一次出玻璃面溫度獲得 當前時刻的玻璃表面溫度。
[0196]
熱交換公式如下：
[0197]
q＝c
×m×
δt
[0198]
其中，q為陽光輸入能量；c是車門玻璃的比熱容；m是車門玻璃的總質量；
△
t 是玻璃表面的前后時刻的溫差。
[0199]
利用玻璃表面溫度和車內溫度計算出溫差，將溫差乘以單側玻璃面積，在乘以 單側玻璃換熱系數。得到單側玻璃熱交換能量。
[0200]
剛分別求出各測的熱交換能量之后，將這些能量求和，就可以獲得整個車體中 玻璃的熱交換能量。
[0201]
陽光直射輸入能量：
[0202]
陽光直射輸入的能量通過內飾發熱，熱傳遞給車內空氣。而這種熱傳遞的途徑 依據車輛結構不同而有所不同。其中可以歸類為2種：儀表板上層和擋風玻璃之間 的窄空間中低風速的對流換熱，以及開闊空間較高風速的強制換熱。
[0203]
針對對流換熱的能量計算，需要通過儀表板和前擋風玻璃之間的空氣為計算載 體，計算狹窄空間和開闊空間之間的空氣熱交換。
[0204]
對于狹窄空間的空氣，主要熱交換能量有：
[0205]
儀表板發熱量；
[0206]
通過擋風玻璃和外交的熱交換能量；
[0207]
與開闊空間的空氣熱交換能量。
[0208]
儀表板發熱量的計算方式：
[0209]
儀表板發熱量
[0210]
＝垂直方向的陽光強度
×
擋風玻璃透過率
×
玻璃校準系數
?×
儀表水平面積
×
儀表臺的陽光能量留存系數
[0211]
通過儀表板發熱量減去前一次擋風玻璃和外交的熱交換能量，可以反向求解出 儀表表面的溫度：
[0212]
公式如下：
[0213]
q＝c
×m×
δt
[0214]
其中，q為熱量差；c是儀表板發熱部分的比熱容；m是儀表板發熱部分的質量； δt是儀表表面溫度前后時刻的溫差。
[0215]
將溫差加上前一時刻的儀表表面的溫度就可以獲得當前時刻的儀表表面的溫度。
[0216]
通過擋風玻璃和外交的熱交換能量計算方式：
[0217]
擋風玻璃和外交的熱交換能量
[0218]
＝(環境溫度-前一時刻窄空間空氣溫度)
×
儀表面積
?÷
cos(擋風玻璃傾斜角度)
×
擋風玻璃熱交換率
[0219]
由于與開闊空間的空氣熱交換能量等于儀表板發熱量減去擋風玻璃和外交的熱 交換能量，且利用公式：q＝c
×m×
δt，可以反向求解出當前時刻窄空間空氣溫度。 其中c是空氣的比熱容，m是空氣質量。q是能量差。
△
t是窄空間空氣溫度前后時 刻的溫差。將前一時刻窄空間空氣溫度加上溫差就是當前時刻窄空間空氣溫度。
[0220]
當當前時刻窄空間空氣溫度計算完畢，可以實現對于狹窄空間的空氣種主要熱 交換能量的迭代計算。
[0221]
從計算過程中，獲取傳遞給開闊空間的能量作為真正傳遞給車內空氣的能量， 用于陽光直射輸入能量的計算。
[0222]
開闊空間較高風速的強制換熱：
[0223]
需要考慮前左側，前后側，后左側，后右側，車頂玻璃側，后側擋風玻璃的換 熱。
[0224]
換熱方式可以采用陽光直射后發熱的簡單模式完成計算。采用公式：
[0225]
陽光入射的能量
[0226]
＝水平面上光斑面積
×
水平面上陽光強度
×
玻璃的透過率
?×
玻璃校準系數
[0227]
將開闊空間換熱能量和狹窄空間換熱能量相加后就是：陽光直射輸入能量。
[0228]
陽光散射輸入能量：
[0229]
需要考慮擋風玻璃側，前左側，前后側，后左側，后右側，車頂玻璃側，后側 擋風玻璃的散射輸入。
[0230]
換熱方式可以采用陽光直射后發熱的簡單模式完成計算。采用公式：
[0231]
陽光入射的能量
[0232]
＝玻璃垂直平面投影面積
×
陽光散射強度
×
玻璃的透過率
?×
玻璃校準系數
[0233]
這些能量相加就可以獲得陽光散射輸入能量。
[0234]
將玻璃溫度熱傳導能量，陽光直射輸入能量，陽光散射輸入能量相加，就可以 獲得車身玻璃側導入能量。
[0235]
車身漏風引起的熱交換能量：
[0236]
車身漏風引起的熱量交換計算方式如下：
[0237]
車身漏風引起的熱交換能量＝車身漏風風量
×
空氣密度
×
車內外空氣焓差
[0238]
乘客的發熱量：
[0239]
在計算車內乘客的發熱量時，需要考慮乘客的數量，以及乘客的位置。如果是 駕駛員則選用駕駛員的發熱量，如果是普通乘客則使用普通乘客的發熱量。
[0240]
車內乘客在進入或退出車輛時，對于車輛內部空氣的熱交換并非是直接影響。 所以需要針對乘客進出車輛時的熱力交換來進行熱傳遞過程的擬合。一般情況下， 車輛空調使用過程中空調的出風口是避免對著乘客吹的，雖然出現了強制對流換熱， 但是整個熱交換過程從實驗結果來看，基本屬于線性過程。因此在算法中使用了一 個線性的過渡過程模擬熱量逐步傳遞至車內的過程。
[0241]
首先，將乘客在單位時間內的發熱量處以一定的步長(上升步長)，計算出單 步遞
增發熱量。上升步長可以通過實驗獲得。
[0242]
接著，將乘客在單位時間內的發熱量除以一定的步長(下降步長)，計算出但 不下降發熱量。下降步長可以通過實驗獲得。
[0243]
設置一個變量，用來計算乘客發熱量的輸出。將這個變量在前一時刻的數值和 當前時刻的乘客發熱的輸入數值進行比較。如果判定輸入的乘客能量在增加，則在 變量上累加單步遞增發熱量。如果判定輸入的乘客能量在下降，則在變量上累加單 步下降發熱量。將累加后的發熱量賦值給變量本身，并輸出作為當前的乘客發熱量。
[0244]
電器零件的發熱量：
[0245]
電器零件的發熱量是由上級程序直接給出，所以可以直接被利用，不需要做相 關的處理。
[0246]
將車身框架熱交換能量，車身玻璃側導入能量，車身漏風引起的熱交換能量， 乘客的發熱量，電器零件的發熱量求和后，就獲得了車體環境熱交換能量。
[0247]
2.3、空調提供的能量。
[0248]
在計算空調提供的能量時，并非計算空調本身消耗的能量。可以通過計算空調 出風口送出的空氣與車內空氣進行熱交換的能量即可。
[0249]
數據預處理：
[0250]
空調箱送出空氣的密度；
[0251]
通過環境溫度查出干空氣的密度和飽和濕空氣的密度。
[0252]
用飽和濕空氣的密度減去干空氣的密度乘以濕度，再加上干空氣密度即可獲得 當前濕度下的空氣密度。
[0253]
透風溫度計算：
[0254]
在計算后排的溫度時，要考慮前排送入的能量。所以需要知道前排溫度擬合區 域像后排透過的空氣總量(風量)以及透過空氣的溫度。
[0255]
首先通過空調出風的模式計算出從空調箱直接送入后排的能量比例。這個比例 是一個經驗值。
[0256]
模式比例：吹面：25％；吹面吹腳：30％；吹腳模式：25％；吹腳除霜：30％；除 霜：32％；吹面除霜：35％；全吹模式：45％；
[0257]
利用上一次的空調出風口的能量，乘以系數，除以漏風量除以空氣比熱容，在 加上上一次的透風溫度。既可以獲得當前情況下的透風溫度。
[0258]
空調出風口送出的能量：
[0259]
空調送出總能量：
[0260]
將車內擬合溫度減去出風口溫度，差值乘以出風口風量，乘以空氣比熱容，就 是空調送出的從能量。
[0261]
通過漏風送往后排的能量：
[0262]
將透風溫度減去出風口溫度，差值乘以漏風風量，乘以空氣比熱容，就是通過 漏風送往后排的能量。
[0263]
將空調送出總能量減去漏風送往后排的能量，就是空調出風口送出的能量。
[0264]
2.4、內飾換熱的能量
[0265]
內飾換熱分2個部分，塑料件換熱和金屬件換熱。
有不同。
[0290]
后區空調輸出能量：
[0291]
后區空調輸出的能量需要考慮一下幾個部分：前排左側透風帶來的能量；前排 右側透風帶來的能量；空調后排出風口送出的能量；前排左側透風帶來的能量。
[0292]
前左側漏風溫度減去后排車內擬合溫度，差值乘以空氣比熱容，乘以左側漏風 風量，即為前排左側透風帶來的能量。
[0293]
前排右側透風帶來的能量：
[0294]
前右側漏風溫度減去后排車內擬合溫度，差值乘以空氣比熱容，乘以右側漏風 風量，即為前排右側透風帶來的能量。
[0295]
空調后排出風口送出的能量：
[0296]
后排空調出風口的出風溫度減去后排車內擬合溫度，差值乘以空氣比熱容，乘 以后排出風風量，即為空調后排出風口送出的能量。
[0297]
將前排左側透風帶來的能量，前排右側透風帶來的能量，后排出風口送出的能 量求和，獲得后區空調輸出能量。
[0298]
當完成后側溫度擬合后，整車的主要位置的溫度擬合均完成。
[0299]
所述車輛玻璃溫度測量系統是通過計算單位時間內的能量交換量，利用換熱公式完 成單位時間內玻璃溫度差的計算，由前一次溫度加上溫差獲得當前的玻璃溫度；
[0300]
具體地，所述車輛玻璃溫度測量系統，包括：通過計算單位計算周期內從環境中 獲得的能量總和，利用能量平衡公式計算出玻璃的溫度變化的溫差并利用溫度差計 算玻璃溫度；
[0301]
具體地，如圖3所示，包括：
[0302]
第一能量檢測模塊：根據獲取的日照強度和留存率，得到車輛玻璃表面的第一 日照能量。
[0303]
所述留存率通過車輛的運行速度計算得到。具體地，其 中，v表示車輛的運行速度。
[0304]
其中，第一能量檢測模塊，包括：模塊s101：根據日照強度的水平入射強度和 垂直入射強度，分別得到車輛玻璃在水平方向的第二日照能量和在垂直方向的第三 日照能量；模塊s102：根據第二日照能量和第三日照能量，得到留存在車輛玻璃水 平方向上的第四日照能量和垂直方向上的第五日照能量；模塊s103：根據第四日照 能量、第五日照能量和留存率，得到第一日照能量。
[0305]
在一種可選的是實施方式中，模塊s102，包括：單元s1021：根據第二日照能 量和車輛玻璃在水平方向上的折射率和透過率，得到第四日照能量；單元s1022： 根據第三日照能量和車輛玻璃在垂直方向上的折射率和透過率，得到第五日照能量。
[0306]
本發明中對于車輛玻璃的不做限制，示例性的，可以為擋風玻璃。
[0307]
下面以擋風玻璃為例進行詳細的說明。
[0308]
首先獲取實時的日照強度(is)，并將is沿著水平方法和垂直方法分解為水平 入射強度(ish)和垂直入射強度(isv)。ish乘以擋風玻璃水平投影面積(sh0) 即獲得玻璃在水平方向上的第二日照能量(qsh’)，qsh’＝ish
×
sh0，isv乘以擋風 玻璃垂直投影面積
(sv0)即獲得玻璃在垂直方向上的第三日照能量(qsv’)， qsv’＝isv
×
sv0，qsv’和qsh’部分被反射，部分透過玻璃進入車內。所以留存在玻 璃內的水平方向上的第四日照能量(qsh0)和留存在玻璃內的垂直方向上的第五日 照能量(qsv0)分別通過公式(1)和公式(2)得到。
[0309]
qsh0＝qsh’*((100％-水平折射率)*水平透過率)；
???
(1)
[0310]
qsc0＝qsv’*((100％-垂直折射率)*垂直透過率)；
???
(2)
[0311]
由于玻璃表面留存的陽光能量會隨車速的變化和空氣發生熱交換，所以需要考 慮陽光能量在車輛的不同行駛速速下的留存率，留存率的取 值介于0與1之間。
[0312]
則留存在車輛玻璃表面上的第一日照能量qs可以表示為公式(3)：
[0313]
qs＝(qsh0+qsv0)
×
留存率；(3)
[0314]
可知的是，當車輛的行駛速度變化或者陽光的強度發生變化時，通過以上的計 算方法，可以實時獲得車輛玻璃表面在這個計算周期內獲得的第一日照能量。
[0315]
為了計算便利化，將這個周期定義為1秒。其后所提及的計算周期均可設定為 1秒，也可以根據具體情況進行設置，在發明中不做限制。
[0316]
第二能量檢測模塊：根據車外環境溫度和第一玻璃溫度，得到車輛玻璃和車外 空氣的第一熱交換能量。
[0317]
具體地，首先計算玻璃的質量m，m＝玻璃面積*玻璃厚度*玻璃密度。
[0318]
由于玻璃和車外空氣存在熱交換，利用熱交換公式計算玻璃和車外空氣熱交換 的第一熱交換能量q2。q2＝(tamb
–
tw’)
×
sw
×
玻璃換熱系數，其中，tamb 表示車外環境溫度，tw’表示上一次計算周期中計算出的第一玻璃溫度，sw表示 玻璃的面積；計算后即可獲得當前計算周期內玻璃和車外空氣的第一熱交換能量q2。
[0319]
第三能量檢測模塊：根據車內環境溫度和第一玻璃溫度，得到車輛玻璃和車內 空氣的第二熱交換能量。
[0320]
具體地，由于玻璃和車內空氣存在熱交換，利用熱交換公式計算玻璃和車內空 氣的第二熱交換能量q1，q1＝(tin
–
tw’)
×
sw
×
玻璃換熱系數，其中，tin表 示車內環境溫度，tw’表示上一次計算周期中計算出的第一玻璃溫度，sw表示玻 璃的面積，計算后即可獲得當前計算周期內車輛玻璃和車內空氣的第二熱交換能量。
[0321]
在一種可選的實施方式中，如果需要更加準確的計算結果，可以使用玻璃和儀 表盤構成的三角空間的空氣溫度代替車內環境溫度tin。
[0322]
第四能量檢測模塊：根據第一日照能量、第一熱交換能量、第二熱交換能量以 及第一玻璃溫度，通過換熱公式得到當前計算周期的第二玻璃溫度，第一玻璃溫度 為第二玻璃溫度的上一個計算周期得到的玻璃溫度。
[0323]
圖2為本發明的玻璃從環境獲得的能量的示意圖，如圖2所示，玻璃與環境交 換能量q由陽光輸送給玻璃的第一日照能量qs、玻璃和車內空氣的第二熱交換能 量q1和玻璃和車外空氣的第一熱交換能量q2組成，即q＝qs+q1+q2。
[0324]
進一步地，利用換熱公式計算出當前計算周期中玻璃表面的溫升(δt)，加 前一個計算周期中計算出的第一玻璃溫度tw’，獲得當前時刻的第二玻璃溫度(tw)。
[0325]
具體地，熱交換公式如公式(4)所示：
[0326]
δt＝(qs+q1+q2)/(c
×
m)；(4)
[0327]
其中，c表示玻璃的比熱容；m表示玻璃的總質量；δt表示玻璃表面的前后 時刻的溫差。
[0328]
同時，利用tw＝tw’+δt，即獲得了這個計算周期內的第二玻璃溫度。
[0329]
所述儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統是基于儀表臺的換熱能量、 狹窄空間的第一熱交換能量、開闊空間的第二熱交換能量以及除霜出風口的輸入能量和 狹窄空間的空氣溫度計算當前計算周期內的儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度； 所述狹窄空間是儀表臺和擋風玻璃構成的空間。為了可以降低車輛制造成本，本發明 采用計算狹窄空間中空氣與周邊環境的熱交換能量，最終計算獲得狹窄空間內空氣 的溫度的方式，降低車輛的制造成本，并提高溫度計算的效率和精度。
[0330]
具體地，如圖5所示，包括：
[0331]
換熱模塊：根據日照強度和換熱公式，得到儀表臺的換熱能量。
[0332]
其中，換熱模塊，包括：模塊m101：根據日照強度得到水平入射強度和垂直入 射強度；模塊m102：根據陽光在儀表臺垂直方向上的第一光斑面積和垂直入射強 度，以及陽光在儀表臺水平方向上的第二光斑面積和水平入射強度，得到垂直日照 能量和水平日照能量；模塊m103：根據垂直日照能量、水平日照能量和換熱公式， 得到換熱能量。
[0333]
具體地，模塊m103，包括：單元m1031：根據垂直日照能量、水平日照能量 和換熱公式得到儀表臺表面溫度的溫差；單元m1032：根據溫差和第一表面溫度， 得到儀表臺的第二表面溫度，第一表面溫度為上一個計算周期得到的儀表臺的表面 溫度；單元m1033：根據第二表面溫度和第一表面溫度，得到換熱能量。
[0334]
在一種可選的實施方式中，獲取實時的日照強度(is)，并將is沿著水平方向 和垂直方向分解為水平入射強度(ish)和垂直入射強度(isv)；通過整車結構參數， 計算出陽光在儀表臺垂直方向上的光斑面積(sh1)和在水平方向上的光斑面積 (sv1)；通過公式(5)計算獲得儀表臺在水平向上的水平日照能量(qsh1)，通 過公式(6)計算獲得儀表臺在垂直方向上的垂直日照能量(qsv1)。
[0335]
qsh1＝ish
×
擋風玻璃透過率
×
玻璃水平方向折射率
×
sh1；(5)
[0336]
qsv1＝isv
×
擋風玻璃透過率
×
玻璃垂直方向折射率
×
sv1；(6)
[0337]
進一步地，利用換熱公式計算儀表臺表面溫度的溫差(δty)，這里的換熱公式 可以通過公式(7)表示。
[0338]
δty＝(qsv1+qsh1)
÷
(cy
×
my)；(7)
[0339]
其中，cy表示儀表臺表面材料的比熱容；my表示儀表臺表面層的質量。
[0340]
同時，利用公式ty＝ty’+δty求出儀表臺的第二表面溫度(ty)。其中，ty
’?
表示上一個計算周期計算出的儀表臺的表面溫度，即第一表面溫度。
[0341]
進一步地，利用換熱公式，得到儀表臺和狹窄空間內空氣的換熱能量(q3)， q3＝(t
’?
ty)
×
儀表臺總面積
×
儀表臺換熱系數，其中，t’表示在上一個計算周 期內計算獲得的狹窄空間的空氣溫度，即第一空氣溫度。
[0342]
第一熱交換模塊：根據玻璃溫度和第一空氣溫度，得到擋風玻璃的第一熱交換 能量，第一空氣溫度表示上一個計算周期內得到的狹窄空間的空氣溫度。
[0343]
具體地，擋風玻璃和外界的熱交換主要通過狹窄空間內空氣和擋風玻璃的熱交 換完成，所以只要計算和擋風玻璃的熱交換能量即獲得第一熱交換能量(q4)。q4＝ (玻璃溫度
–
t’)
×
玻璃面積
×
擋風玻璃換熱系數，其中，t’表示上一個計算周 期內計算獲得的狹窄空間空氣溫度，即第一空氣溫度。
[0344]
第二熱交換模塊：根據空調出風的風量與經驗系數之間的第一映射關系和開闊 區域的第二空氣溫度，得到開闊空間的第二熱交換能量。
[0345]
其中，經驗系數的取值為1到1.7。
[0346]
具體地，由于狹窄空間的空氣和車內開闊空間的能量交換可以歸結為熱交換和 對流。為了便于工程應用，將對流的能量交換合并到熱交換的能量中，并利用與空 調出風風量有關的一個工程經驗系數a作為修正。表格1為空調出風的風量與工程 的經驗系數(a)之間的第一映射關系，如表格1所示，a的取值范圍在1至1.7 之間。
[0347]
表格1
[0348]
風量(kg/h)050100200300系數a01.21.31.41.7
[0349]
進一步地，完成狹窄空間的空氣與開闊空間的空氣熱交換能量q5的計算，q5＝ (開闊區域空氣溫度
–
t’)
×
區域相鄰面積
×
空氣換熱系數
×
a，其中，區域相鄰 面積為狹窄空間和開闊區間向鄰界面的面積，與車輛內部結構相關。
[0350]
能量交換模塊：根據除霜出風口的質量風量與留存系數之間的第二映射關系和 除霜出風口的第三空氣溫度，得到除霜出風口的輸入能量。
[0351]
其中，留存系數表示狹窄空間內不充分換熱情況下的能量與充分換熱情況下的 能量的比例。
[0352]
具體地，由于一般車輛設計時，會將空調除霜出風口布置在儀表臺上靠近玻璃 側，所以當除霜風口出風時，會對狹窄空間內的空氣溫度產生一定影響。所以，需 要考慮出風口送出風量對此區域溫度影響。由于除霜風口送出的能量不是完全和狹 窄空間內空氣進行熱交換，其中的一部分直接傳遞到開闊空間。所以利用一個和除 霜出風口在一個計算周期內的質量風量(maf)相關的留存系數(b)，b代表狹窄 空間內的不充分換熱情況下的能量與充分換熱情況下的能量的比例。表格2為本發 明的除霜出風口的質量風量與留存系數之間的第二映射關系。根據表格2可以獲取 除霜出風口的在一個計算周期內的質量風量(maf)。
[0353]
表格2
[0354]
風量(kg/h)050100200300b10.970.910.890.85
[0355]
進一步地，利用公式(4)得到空調除霜風口的輸入能量(q6)。
[0356]
q6＝(taf
–
t’)
×
maf
×
caf
×
b；(8)
[0357]
其中，taf表示除霜出風口送出的空氣溫度；caf表示除霜出風口送出的空氣 的比熱容。
[0358]
能量計算模塊：根據換熱能量、第一熱交換能量、第二熱交換能量、輸入能量 和第一空氣溫度，得到當前計算周期內的第四空氣溫度。
[0359]
圖4為本發明的儀表臺和擋風玻璃構成的空間的示意圖，如圖2所示，儀表臺 和擋
風玻璃構成的空間為狹窄空間，狹窄空間的空氣溫度與儀表臺和狹窄空間內空 氣的換熱能量q3、狹窄空間內的空氣和擋風玻璃及外界的第一熱交換能量q4、狹 窄空間的空氣與開闊空間的第二熱交換能量，以及，空調除霜出風口的輸入能量q6 有關，狹窄空間內空氣在當前計算周期內的能量總和(q總)為q3、q4、q5和 q6的總和，即q總＝q3+q4+q5+q6?？梢岳谜嚨慕Y構特性計算出狹窄空間的 體積，并計算出狹窄空間中的空氣質量m1，利用換熱公式：δt1＝q總
÷
(c1
×
m1)， 其中，c1表示空氣比熱容，計算出當前計算周期內的狹窄空間內的空氣溫升(δt1)， 然后利用公式t＝t’+δt1計算出當前計算周期中狹窄空間內的第四空氣溫度(t)。
[0360]
在本發明中當前計算周期完成后，等待進入下一個計算周期，并通過計算獲得 下一計算周期的狹窄空間內的空氣溫度。由此，獲得實時的狹窄空間內的空氣溫度。
[0361]
本領域技術人員知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現本發明提供的系統、 裝置及其各個模塊以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得本發明提供的系 統、裝置及其各個模塊以邏輯門、開關、專用集成電路、可編程邏輯控制器以及嵌入式 微控制器等的形式來實現相同程序。所以，本發明提供的系統、裝置及其各個模塊可以 被認為是一種硬件部件，而對其內包括的用于實現各種程序的模塊也可以視為硬件部件 內的結構；也可以將用于實現各種功能的模塊視為既可以是實現方法的軟件程序又可以 是硬件部件內的結構。
[0362]
以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上 述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改， 這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本技術的實施例和實施例中的 特征可以任意相互組合。
技術特征：
1.一種汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，包括：車內溫度測量系統、車輛玻璃溫度測量系統以及儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統；所述車內溫度測量系統是分析初始狀態車內溫度數據，得到初始狀態車內溫度；基于總換熱量q得到車內溫度變化值，利用車內溫度變化值與初始狀態車內溫度獲得車內實際溫度；所述車輛玻璃溫度測量系統是通過計算單位時間內的能量交換量，利用換熱公式完成單位時間內玻璃溫度差的計算，由前一次溫度加上溫差獲得當前的玻璃溫度；所述儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統是基于儀表臺的換熱能量、狹窄空間的第一熱交換能量、開闊空間的第二熱交換能量以及除霜出風口的輸入能量和狹窄空間的空氣溫度計算當前計算周期內的儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度；所述狹窄空間是儀表臺和擋風玻璃構成的空間。2.根據權利要求1所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述車內溫度測量系統采用：模塊d1：分析初始狀態車內溫度數據，當環境溫度大于預設溫度t1時，選擇車內溫度變量和溫度傳感器讀數之中數值較大數據作為初始溫度；當環境溫度小于預設溫度t2時，則選擇車內溫度變化量和溫度傳感去讀數之中數值較小的數據作為初始溫度；當環境溫度在預設溫度t2和預設溫度t1之間，則直接選用車內溫度變量的數值作為初始溫度；模塊d2：基于車輛外環境的換熱量、空調引入的熱量以及車內空氣和內飾零件的換熱量計算總換熱量q；模塊d3：將總換熱量q換算成車內溫度變化值；q＝c
×
m
×
δt，其中，c表示比熱容；m表示質量；
△
t表示車內溫度變化值；模塊d4：根據車內溫度變化值和初始溫度計算得到車內實際溫度。3.根據權利要求2所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述車輛外環境的換熱量包括車體換熱量、車體漏風引入的能量、人體發熱量以及電器零件發熱量；所述車體換熱量包括：非玻璃材質車體和玻璃材質車體的換熱量；所述玻璃材質車體的換熱量包括玻璃的熱交換和玻璃透光的換熱量；所述非玻璃材質車體的換熱量和玻璃材質車體的玻璃熱交換是通過熱力學能量溫度公式計算得到的；所述玻璃材質車體的玻璃熱交換是通過玻璃表面溫度和室內溫度的溫差進行熱交換，所述玻璃表面的溫度通過陽光強度、投影面積、玻璃透光率和留存率計算得到，所述留存率＝3
×
e-0.09
×
車速-0.5；所述玻璃透光的換熱量是通過確定陽光照射信息計算得到的，包括直射換熱量和散射換熱量；所述直射換熱量和散射換熱量由實時陽光入射強度與陽光高度角通過三角函數關系計算得到的。4.根據權利要求2所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述空調引入的熱量采用：基于車輛空調的等效出風溫度和出風風量計算空調引入的熱量；車輛空調的等效出風溫度dat_e＝(dat_r-dat_(e_prv))
×
((vair*ρ_air)/(vair_dat)
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rate_space)+dat_(e_prv)，其中，dat_r為實時出風溫度，dat_(e_prv)為上一時刻等效出風溫度，vair為每秒空調的出風風量，vair_dat為接受空調空間的風量，ρ_air為空
氣密度，rate_space為接受空調的空間和整個車載空間的比例。5.根據權利要求2所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述車內空氣和內飾零件的換熱量包括塑料件換熱量以及金屬件換熱量。6.根據權利要求1所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述車輛玻璃溫度測量系統采用：第一能量檢測模塊：根據獲取的日照強度和留存率，得到所述車輛玻璃表面的第一日照能量；第二能量檢測模塊：根據車外環境溫度和第一玻璃溫度，得到所述車輛玻璃和車外空氣的第一熱交換能量；第三能量檢測模塊：根據車內環境溫度和所述第一玻璃溫度，得到所述車輛玻璃和車內空氣的第二熱交換能量；第四能量檢測模塊：根據所述第一日照能量、所述第一熱交換能量、所述第二熱交換能量以及所述第一玻璃溫度，通過換熱公式得到當前計算周期的第二玻璃溫度，所述第一玻璃溫度為所述第二玻璃溫度的上一個計算周期得到的玻璃溫度。7.根據權利要求6所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述留存率通過所述車輛的運行速度計算得到。8.根據權利要求6所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述第一能量檢測模塊，包括：模塊s101：根據所述日照強度的水平入射強度和垂直入射強度，分別得到所述車輛玻璃在水平方向的第二日照能量和在垂直方向的第三日照能量；模塊s102：根據所述第二日照能量和所述第三日照能量，得到留存在所述車輛玻璃水平方向上的第四日照能量和垂直方向上的第五日照能量；模塊s103：根據所述第四日照能量、所述第五日照能量和所述留存率，得到所述第一日照能量；所述模塊s102，包括：單元s1021：根據所述第二日照能量和所述車輛玻璃在水平方向上的折射率和透過率，得到所述第四日照能量；單元s1022：根據所述第三日照能量和所述車輛玻璃在垂直方向上的折射率和透過率，得到所述第五日照能量。9.根據權利要求1所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度計算系統包括：換熱模塊：根據日照強度和換熱公式，得到儀表臺的換熱能量；第一熱交換模塊：根據玻璃溫度和第一空氣溫度，得到擋風玻璃的第一熱交換能量，所述第一空氣溫度表示上一個計算周期內得到的所述狹窄空間的空氣溫度；第二熱交換模塊：根據空調出風的風量與經驗系數之間的第一映射關系和開闊區域的第二空氣溫度，得到開闊空間的第二熱交換能量；能量交換模塊：根據除霜出風口的質量風量與留存系數之間的第二映射關系和除霜出風口的第三空氣溫度，得到除霜出風口的輸入能量；能量計算模塊：根據換熱能量、第一熱交換能量、第二熱交換能量、輸入能量和第一空
氣溫度，得到當前計算周期內的第四空氣溫度。10.根據權利要求9所述的汽車虛擬傳感器系統，其特征在于，所述換熱模塊，包括：模塊m101：根據所述日照強度得到水平入射強度和垂直入射強度；模塊m102：根據陽光在儀表臺垂直方向上的第一光斑面積和所述垂直入射強度，以及陽光在儀表臺水平方向上的第二光斑面積和所述水平入射強度，得到垂直日照能量和水平日照能量；模塊m103：根據所述垂直日照能量、所述水平日照能量和所述換熱公式，得到所述換熱能量；所述模塊m103，包括：單元m1031：根據所述垂直日照能量、所述水平日照能量和所述換熱公式得到所述儀表臺表面溫度的溫差；單元m1032：根據所述溫差和所述第一表面溫度，得到所述儀表臺的第二表面溫度，所述第一表面溫度為上一個計算周期得到的所述儀表臺的表面溫度；單元m1033：根據所述第二表面溫度和所述第一空氣溫度，得到所述換熱能量。
技術總結
本發明提供了一種汽車虛擬傳感器系統，包括：所述車內溫度測量系統是分析初始狀態車內溫度數據，得到初始狀態車內溫度；基于總換熱量Q得到車內溫度變化值，利用車內溫度變化值與初始狀態車內溫度獲得車內實際溫度；所述車輛玻璃溫度測量系統是通過計算單位時間內的能量交換量，利用換熱公式完成單位時間內玻璃溫度差的計算，由前一次溫度加上溫差獲得當前的玻璃溫度；所述儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度測量系統是基于儀表臺的換熱能量、狹窄空間的第一熱交換能量、開闊空間的第二熱交換能量以及除霜出風口的輸入能量和狹窄空間的空氣溫度計算當前計算周期內的儀表臺和擋風玻璃構成的空間的空氣溫度。擋風玻璃構成的空間的空氣溫度。擋風玻璃構成的空間的空氣溫度。
