用於車輛環境管理的方法

2023-04-27 14:01:51 3

專利名稱：用於車輛環境管理的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於車輛環境管理的方法。
背景技術：
在當今的車輛中，電腦恆溫控制(又稱自動氣候控制，automatic climate control)越來越普遍。在某些車輛，駕駛員僅僅選擇溫度設置，控制系統操作恆溫控制系統(又稱氣候控制系統，climate control system)以達到理想的溫度。恆溫控制系統可控制諸如開/關以及風扇速度的風扇功能和空氣調節系統。這類溫度控制系統也可控制不同節氣門(air damper)或風門的位置和移動，從而控制穿過蒸發器芯或加熱器芯的空氣的運動，經過車輛的空氣再循環，新鮮空氣的攝入，或這些的組合。某些電腦恆溫控制系統監控著車輛車廂的溫度和溼度水平，以確定是否需要擋風玻璃除霧操作。當確定需要自動除霧操作時，則典型地操作空氣調節系統，向擋風玻璃提供相對乾燥的空氣以快速實現除霧操作。這類系統的一個局限是空氣調節壓縮機的運轉要使用相對大的能量。在傳統車輛的情況下，壓縮機通過發動機機械驅動時，發動機上增加的荷載減少效能並增加燃料消耗。在混合動力汽車(HEV)的情況下，壓縮機的運轉往往必須啟動發動機來保證電池不過度放電。HEV的一個益處在於通過使用電動機動力驅動車輛、同時使發動機關閉的時間最大化所獲得的燃料節約。因此，自動除霧操作會抵消某些駕駛HEV所獲得的益處。傳統自動除霧系統的另一個局限是車輛乘員的舒適性在恆溫控制運轉時可能會與車輛乘員所希望的相反。相反地，如果允許車輛乘員完全人工手動控制自動除霧操作，則擋風玻璃可能不會儘快地乾淨。因此，需要一種車輛恆溫控制的系統和方法，來達到滿足車輛乘員舒適性的需求和快速有效除去擋風玻璃上的霧以向駕駛員提供清晰視野之間的平

發明內容
本發明的實施例提供了一種用於車輛環境管理的系統和方法，該系統和方法自動操作車輛恆溫控制系統來快速有效地從例如車輛擋風玻璃的車窗上除霧，同時仍舊在車輛乘員所確定的環境舒適性指標下運轉或在接近該指標下運轉。本發明的實施例提供了一種用於車輛環境管理的方法，該方法包括多個步驟來平衡車輛乘員舒適性的需求與自動去除車輛擋風玻璃或其他車輛玻璃上的霧的目標。在一個實施例中，該方法包括確定車輛的某些環境條件，例如車廂內的溫度和溼度。溫度和溼度可以在車廂內能有效提供對控制氣候有用的信息的任意位置感應。例如
4電容溼度傳感器可以放置在擋風玻璃、儀錶盤附近，或其他的合適位置來確定擋風玻璃起霧的可能性。特定的溫度讀取數據和溼度讀取數據的組合可以與例如所屬技術領域常用的起霧概率圖表進行比較。在一個實施例中，該方法以通過用於加熱、通風和空氣調節(HVAC)系統的控制系統執行。HVAC控制系統可設置成按預設程序的算法來運轉HVAC以達到所需的結果。多個傳感器可向控制系統提供輸入，並且與起霧概率相關的數據可存儲在控制器中，例如以查找表的方式存儲在其中。控制系統也可從多個由車輛乘員可手動操作的裝置來接收輸入。 預設程序算法設置成按各種輸入來運作以運轉HVAC，達到乘員舒適性和擋風玻璃除霧之間的適當平衡。HVAC控制系統的運轉執行多種功能，包括對以下各種運行的控制用於產生氣流的風扇系統的運行，用於冷卻氣流的空調系統的運行，用於控制引入HVAC系統的新鮮和再循環空氣的量的再循環系統的運行，用於控制氣流方向的模式系統的運行，以及用於加熱氣流的加熱系統的運行。在許多車輛中，加熱系統可包括加熱芯，並且通過將至少部分氣流分流通過加熱芯對加熱氣流產生影響。至少某些功能可以自動控制以達到擋風玻璃自動除霧的效果，至少某些可以自動控制的功能由車輛乘員的手動操作。基於傳感器顯示相關環境情況的輸入決定是否需要除去擋風玻璃上的霧。接下來確定手動制動的情形，並且當確定未選擇手動裝置時，HVAC系統自動控制以達到除去擋風玻璃上的霧的效果。在本發明的某些實施例中，如果選擇了任一人工超控，則自動除霧操作結束或不允許運行。這就為車輛乘員提供了最大控制。在其它的實施例中，只有當選擇空調系統人工超控或再循環人工超控時自動除霧操作才會被禁止。因此，如果選擇風扇系統人工超控， 則自動除霧操作允許運轉。在下面的例子中，可能需要限制風扇系統的自動控制，以使僅僅允許很小的速度調整。通過，這就允許自動除霧系統能在車輛乘員選擇的範圍以外、但足夠接近乘員的選擇(偏差非顯而易見)有效地操作風扇。在本發明的其它的實施例中，允許不考慮是否選擇手動人工超控而運行受限的自動除霧。例如，如果選擇風扇人工超控，則自動除霧操作是允許的，但空調的調整受到限制。 因此，即使乘員要求空氣調節系統關閉，空調系統還是會間歇式地運轉。相反地，如果沒有選擇風扇人工超控，而是選擇了空調人工超控或者再循環人工超控，則自動除霧操作是允許的，但空調系統和風扇系統的運轉都會受到限制。如以下描述，在本發明的範圍內其它的實施例試圖在車輛人員所需的環境條件下和擋風玻璃自動除霧的目標之間達到平衡


圖1是根據本發明的實施例的車輛環境管理系統的示意圖；圖2是圖1所示的環境管理系統的控制系統的方框圖；圖3是表示本發明的方法的實施例的圖表；以及圖4是圖2所示的控制頭的正視圖。
具體實施例方式通常，在機動車內對溫度和擋風玻璃除霧的控制是通過各種各樣的驅動器來調整溫度和供給車廂的氣流來完成的。圖1示意性表示了根據本發明的體實施例的用於車輛環境管理的系統10。車輛包括總體上以20表示的加熱、通風和空氣調節(HVAC)系統。HVAC 系統20包括風門的排列，這些風門(air flow door)分別包括除霜面板、門面板、和外循環空氣驅動器或門22、M和28。風門是空氣流通系統的一部分，其如普遍所公知，用於將調節好的空氣流引導到車輛乘客廂內的不同的位置，例如擋風玻璃、地板或儀錶板。風門22、對和觀可通過真空電機(圖中未顯示)在如圖1所示的傳統方式的多樣的真空、部分真空、和非真空條件下驅動，或可以通過電伺服電機驅動。還提供溫度控制共混門26，並且其可以通過電伺服電機 (圖中未顯示)驅動。HVAC系統20還包括可變速的風扇系統30，該風扇系統包括用於產生氣流的鼓風機葉輪32。HVAC系統20還包括在圖1中表示為加熱芯34的加熱系統，以及包括蒸發器芯 36和壓縮機37的空氣調節系統35。壓縮機37可以是電動壓縮機而非通過發動機機械驅動的壓縮機。這提供了對HVAC系統20的運轉更好的控制，其中電子壓縮機可設置成可變速運轉，而不像機械的壓縮機，其速度依靠於發動機的速度。加熱芯34和蒸發器芯36分別加熱和冷卻風扇系統30產生的氣流。產生的氣流通過氣流分流系統和相關的管道38來分流。HVAC系統20控制氣流的溫度、方向、以及新鮮空氣和再循環空氣的比例。HVAC系統20還包括與壓縮機37連通的低壓循環開關39。低壓循環開關39在特定條件下可操作停止壓縮機37的活動。此外，當蒸發器芯溫度下降到預先設定的值以下時，壓縮機37停止活動；這有助於阻止蒸發器芯36的凍結。如以下所述詳細描述，HVAC系統20的運轉由控制系統40來控制。圖2顯示了包括電子控制器42的控制系統40。控制器42根據多種輸入產生信號來控制HVAC系統20。 例如，控制器42接收來自乘客車廂溫度傳感器44、環境溫度傳感器46、發動機冷卻劑溫度傳感器48、蒸發溫度傳感器50、溼度傳感器52和排放空氣溫度傳感器M的輸入。傳感器 44-M分別提供代表內部車廂的溫度、環境(外部)溫度、蒸發器溫度、發動機冷卻劑溫度 (ECT)、乘客車廂的相對溼度以及排放空氣溫度-即從HVAC系統20排出的到達乘客車廂的空氣的溫度的信號。除了從傳感器44巧4接收數據外，控制器42也可接收從乘員經輸入裝置56的輸入。輸入裝置56可以是如圖4所示的在車輛中普遍使用的儀錶盤的控制頭。如以下更完全的說明，輸入裝置56允許車輛乘員手動控制HVAC功能，並且在某些情況下，人工超控HVAC 系統20的自動運行。控制器42控制壓縮機37和風門22- 的運轉以調節溫度和氣流，並最終維持車輛中駕駛員和乘員的舒適性。此外，控制器42被用算法編程，以起到自動除去車輛擋風玻璃上的霧的效果。接著參照圖3，圖表58說明本發明的多種實施例。在這裡的說明中，將圖1和圖2 所示的HVAC系統20及其控制系統40用作參考。在圖3所示的每一個選項1_5中，方法檢測某些HVAC功能的手動人工超控。具體說，採用了三種手動人工超控。該三種手動人工超控是風扇系統30、空氣調節系統35和再循環系統-即再循環門觀的手動人工超控。這些手動人工超控可通過開啟如圖4所示的一個或一個以上的選擇開關來選擇。圖4詳細表示了圖2示意性表示的控制頭56。控制頭56作為車輛乘員的輸入裝置，允許多種恆溫控制功能的手動選擇。模式選擇開關60允許乘員選擇氣流的導向。溫度選擇開關62提供氣溫控制，風扇選擇開關64提供風扇開-關以及風扇速度控制。再循環開關66允許車廂空氣、所有新鮮空氣完全再循環，或其某些組合。A/C開關68允許乘員手動選擇空氣調節。控制頭56僅是可用於本發明的控制頭的一個例子。其他控制頭，包括模擬的或數字的控制頭也可採用。本發明的實施例可以自動控制任意的五種恆溫選擇選項，該選項是圖4所示的可手動控制項目，即模式、溫度、風扇、再循環和空氣調節。可以預期，在圖3中說明的每一個選項1-5都是排他的。也就是說，控制系統，如圖2所示的控制系統40，被設置成根據在某一時間內僅根據五種選項中的一種運行自動除霧操作。採用何種選項的決定可以基於車輛製造商對例如當允許自動控制時分配多少恆溫控制給車輛乘員、允許多少自動恆溫控制、 以及可以允許何種水平的自動恆溫控制功能的考慮。儘管圖3所示的5種選項在實施中有一些不同，但是它們也有相似性，例如，在圖 3所示的1-5的每一個選項中，如果三種人工超控都沒有被選擇，則自動除霧操作(「自動除霧動作」)開始運行。具有七種狀態的第一個選項，由於七種狀態中的六種是相同的，所以可精簡為兩種狀態。總之，如果在選項1中選擇任意的三種手動人工超控，則自動除霧操作會停止或不運行-即禁止。相反地，在選項2中，儘管第1種狀態與選項1和其他三種選項相同，也具有4種狀態。在選項2中，如果選擇空氣調節人工超控或再循環人工超控，則自動除霧操作會停止或不運行。然而，如果選擇風扇系統人工超控，則允許自動除霧操作運轉。儘管自動除霧操作在狀態4中是可操作的，但其仍在受限模式下運行-即僅僅允許風扇運轉的小的或離散式的調整。例如，如果風扇系統30是由4伏特電壓供電，它可以自動增加到5伏特來加快其速度，同時仍舊在接近乘員選擇的水平上運轉。如上所討論的， 這些HVAC系統組件的受限操作可使自動除霧操作對於車輛乘員透明。除了圖表58所示的功能之外，模式和溫度功能的自動運行在狀態1、2和4中是允許的。在選項3中，無論車輛乘員選擇3種超控中的哪一種，自動除霧操作的受限功能都是允許的。模式和溫度功能的自動運行在所有8個狀態中是允許的，但狀態3，5和7限制某些自動功能。例如，選項2的狀態4，選項3的狀態3、5、7之一僅允許有限的風扇系統30 的自動控制。此外，在狀態2-8中，空氣調節系統35的自動運轉受到限制。這可包括壓縮機37的間歇性和/或短期的使用，即使如圖4所示，手動A/C開關70在「關閉」的位置。應當注意到空氣調節系統35的自動控制還受到環境溫度的限制。例如，可以選擇例如30° F 的預設溫度作為最低溫度，當低於該溫度時不允許壓縮機37運轉。如果在選項3中選擇風扇人工超控，則允許自動除霧操作運行，但是空氣調節系統35的運行受到限制。這可包括壓縮機37的間歇操作或其速度變化。在選項3中，如果沒有選擇風扇人工超控，而選擇了空氣調節人工超控或再循環人工超控，則允許自動除霧操作，風扇系統30和空氣調節系統35的操作都受到限制。如前三種選項，當三種手動人工超控都沒有被選擇時，選項4允許完全的自動除霧操作。相反地，選項4優先給予再循環功能手動人工超控，如果選擇再循環人工超控，則阻止自動除霧操作，而不考慮其它兩種手動制動的選擇。在選項4中，僅在狀態1-4中允許模式和溫度功能的自動操作。在狀態2-4中，選擇風扇超控和空氣調節人工超控中的一種、或兩種都選擇，但不選擇再循環人工超控。在這三種狀態中，允許自動除霧操作運行，但風扇系統30、空氣調節系統35、再循環風門觀的操作受到限制。對風扇系統30和空氣調節系統35的自動操作的限制可以如以上所述，而對再循環的自動操作的限制可包括限制自動控制僅僅微小地改變再循環設置。選項5提供在前四種狀態中自動除霧操作的全部功能，即，只要沒有選擇再循環人工超控，就允許所有HVAC系統20的自動操作。然而，如果選擇手動再循環人工超控，則自動除霧操作仍舊允許運行，但僅以選項4的2-4狀態的受限方式運行。而且，與選項3相似，模式和溫度功能的自動操作在所有狀態都允許。本發明的其他的實施例可使用不同的自動和手動的恆溫控制操作的組合以達到理想的車輛乘員對於自動調節的舒適性和擋風玻璃除霧操作的有效性的平衡的結果。儘管對實施本發明的最佳模式已進行了詳細的描述，本發明所屬技術領域的技術人員仍能認識到實施和實現由權利要求所限定的本發明的不同的設計和實施例。
權利要求
1.一種用於車輛的環境管理的方法，該車輛具有擋風玻璃，至少一個用於感應車輛各環境條件的傳感器，以及包括可操作執行多種功能的HVAC控制系統的加熱、通風和空氣調節系統，上述功能包括控制以下系統的運行用於產生氣流的風扇系統，用於冷卻氣流的空調系統，用於控制引入HVAC系統的新鮮和再循環空氣的量的再循環系統，用於控制氣流方向的模式系統，以及用於加熱氣流的加熱系統，至少某些功能可由車輛乘員手動控制，至少某些功能可基於預設程序算法利用來自傳感器的輸入自動控制，預設程序算法用於有效除去擋風玻璃上的霧，該方法包含確定用於車輛的某些環境條件；基於確定的環境條件，確定何時需要除去擋風玻璃上的霧；確定HVAC系統的可手動控制的功能的狀況；以及當確定沒有手動控制任何功能時，根據預設程序算法自動控制至少某些HVAC系統的可自動控制的功能，從而達到自動除去擋風玻璃的霧的效果。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含當確定手動控制任意功能時，根據預設程序算法禁止至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含當確定手動控制空氣調節系統或再循環系統中的至少一種時，根據預設程序算法禁止至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包含當確定手動控制風扇系統、並且確定既不手動控制空氣調節系統也不手動控制再循環系統時，根據預設程序算法自動控制至少某些HVAC系統的可自動控制功能。
5.根權利要求4所述的方法，其特徵在於，至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制包括當確定手動控制風扇系統、並且確定既不手動控制空氣調節系統也不手動控制再循環系統時，限制風扇系統的自動控制來維持風扇系統在接近車輛乘員手動選擇的運行水平運行。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵還包括當確定手動控制風扇系統時，限制空氣調節系統的自動控制，根據預設程序算法自動控制至少某些HVAC系統的可自動控制的功能。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含當確定不手動控制風扇系統、並且手動控制空氣調節系統或再循環系統的至少一種時，根據預設程序算法自動控制至少某些 HVAC系統的可自動控制的功能。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制包括當確定不手動控制風扇系統、並且手動控制空氣調節系統或再循環系統的至少一種時，限制空氣調節系統和風扇系統的自動控制。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包含當確定不手動控制再循環系統、並且手動控制風扇系統或空氣調節系統的至少一種時，根據預設程序算法自動控制至少某些 HVAC系統的可自動控制的功能。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制包括當確定不手動控制再循環系統、並且手動控制風扇系統或空氣調節系統的至少一種時，限制空氣調節系統、再循環系統和風扇系統的自動控制。
11.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於還包含當確定手動控制再循環系統時，根據預設程序算法阻止至少某些HVAC系統的可自動控制功能的自動控制。
12.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包含當確定手動控制再循環系統時， 限制空氣調節系統的自動控制，根據預設程序算法自動控制至少某些HVAC系統的可自動控制的功能。
全文摘要
一種用於車輛環境管理的系統和方法，該系統和方法自動操作車輛恆溫控制系統以快速有效地從例如車輛擋風玻璃的車窗上除霧，同時仍在車輛乘員所確定的環境舒適性指標下運轉或在接近該指標下運轉。該方法可通過HVAC控制系統來執行，其用預設程序算法設置，以運轉HVAC達到所需結果。多個傳感器可向控制系統提供輸入，該控制系統也可接收來自車輛乘員的多個可操作的手動人工超控輸入。預設程序算法設置成按各種輸入來運作以運轉HVAC，達到乘員舒適性和擋風玻璃除霧之間的適當平衡。
文檔編號B60H1/00GK102275484SQ201110113990
公開日2011年12月14日 申請日期2008年1月30日 優先權日2007年1月30日
發明者克里斯多福·格瑞納, 哈利姆·維賈亞, 格哈德·戴奇, 韋恩·比舍爾 申請人:福特全球技術公司