CN101554851A

CN101554851A - 温度受控的车辆座椅

Info

Publication number: CN101554851A
Application number: CN200910133066.7A
Authority: CN
Inventors: G·A·梅杰; W·R·希尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: DE102009015966A1; US7950735B2; US20090250980A1; CN101554851B

Abstract

本发明涉及温度受控的车辆座椅，披露了一种具有在车辆中使用的温度受控座椅的座椅温控系统。该温度受控座椅可以包括座椅底座，座椅靠背和空调系统。该座椅底座包括底座热交换器流体盘管，该底座热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从底座入口端到底座出口端流过其中。该座椅靠背包括靠背热交换器流体盘管，该靠背热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从靠背入口端到靠背出口端流过其中。该空调系统包括与该底座入口端和该靠背入口端流体连通的盘管入口线路，以及与该底座出口端和该靠背出口端流体连通的盘管出口线路。该空调系统向该盘管提供冷却流体并且从该盘管接收冷却流体。

Description

温度受控的车辆座椅

技术领域

本发明主要涉及温度受控的车辆座椅，并且更加具体地涉及在其中具有盘管的车辆座椅，该盘管用于在其中输送制冷剂或者冷却剂。

背景技术

为了在机动车辆中提高乘客舒适度，已经为车辆暖通空调(HVAC)系统增补了加热或者冷却座椅。例如，一些座椅具有当电流通过其流动时发热的电气元件。另一些座椅使来自HVAC系统的已冷却空气的一部分流过座椅。而还有一些则采用基于热电的座椅加热和冷却。这些装置旨在通过增补由车辆HVAC系统提供的加热或者冷却而提高乘客舒适度。但是这些座椅系统并未以所期望的效率实现加热和/或冷却。

发明内容

一个实施例设想一种用于车辆的温度受控座椅。该温度受控座椅可以包括座椅底座、座椅靠背和空调系统。该座椅底座沿着基本水平的方向延伸并且在其中包括底座热交换器流体盘管，该底座热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从底座入口端到底座出口端流过其中。该座椅靠背邻近于该座椅底座定位并且沿着基本竖直的方向延伸，并且在其中包括靠背热交换器流体盘管，该靠背热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从靠背入口端到靠背出口端流过其中。该空调系统包括与该底座入口端和该靠背入口端流体连通的盘管入口线路，和与该底座出口端和该靠背出口端流体连通的盘管出口线路，并且该空调系统被配置为向该盘管入口线路提供冷却流体并且从该盘管出口线路接收冷却流体。

一个实施例设想一种用于车辆的座椅温控系统。该座椅温控系统可以包括第一温度受控座椅和第一空调系统。该第一温度受控座椅包括第一座椅底座和第一座椅靠背，并且该第一座椅底座和该第一座椅靠背中的至少一个在其中包括被配置为从第一入口端到第一出口端引导冷却流体通过其中的第一热交换器流体盘管。该第一空调系统包括与该第一入口端流体连通的第一盘管入口线路和与该第一出口端流体连通的第一盘管出口线路，并且该第一空调系统被配置为向该第一盘管入口线路提供冷却流体并且从该第一盘管出口线路接收冷却流体。

一个实施例设想一种用于车辆的座椅温控系统，该系统包括温度受控座椅和制冷单元。该温度受控座椅包括座椅底座和座椅靠背，该座椅底座和该座椅靠背中的至少一个在其中包括被配置为从入口端到出口端引导制冷剂通过其中的热交换器流体盘管。该制冷单元被安装成邻近于该座椅靠背和该座椅底座中的至少一个，并且包括与该入口端流体连通的膨胀装置、与该膨胀装置流体连通的冷凝器，以及与该冷凝器和该出口端流体连通的电驱动压缩机。

实施例的优点在于，相对有效率地实现了车辆座椅的冷却和/或加热，从而以高效率提供额外的乘客舒适度。即，与以前的座椅热管理系统比，以降低的能量消耗实现了对达到所需乘客舒适度的时间的改进。而且，座椅的冷却和/或加热能够在乘客进入车辆之前完成，因此进一步改善了乘客舒适度。

附图说明

图1是温度受控车辆座椅的示意性正视图；

图2是温度受控车辆座椅的示意性侧视图；

图3是座椅温控系统的示意图；

图4是座椅温控系统的第二实施例的示意图；

图5是座椅温控系统的第三实施例的示意图；

图6是座椅温控系统的第四实施例的示意图；

图7是座椅温控系统的第五实施例的示意图。

具体实施方式

参考图1-2，示出总体上用10表示的一种温度受控的座椅。温度受控座椅10包括座椅底座12和座椅靠背14。座椅底座12可以包括用于移动空气通过座椅底座12的座椅风扇15。可替代地或者补充地，也可以使用座椅靠背风扇(未示出)。座椅靠背14包括热交换器流体盘管16，并且座椅底座12包括热交换器流体盘管18。盘管入口线路20连接到流体盘管16、18以用于将流体，例如制冷剂或者液体冷却剂，引导到流体盘管16、18中。盘管出口线路22连接到流体盘管16、18以用于从盘管16、18接收流体。盘管入口和出口线路20、22连接到将在下面关于各种实施例讨论的制冷剂系统(在图1和2中未示出)。

图3示出具有一对温度受控座椅10的座椅温控系统24的第一实施例。座椅10可以例如是车辆右前座椅和左前座椅。当然，在这个系统24中可以使用其它数目的座椅10。每一个座椅10均具有带有热交换器流体盘管18的座椅底座12，和带有热交换器流体盘管16的座椅靠背14。用于左和右座椅10的盘管入口线路和出口线路20、22分别连接到形成座椅温控系统24的一个部分的左和右微型制冷单元26。

每一个微型制冷单元26均包括制冷剂压缩机28、冷凝器30、用于移动空气通过冷凝器30的风扇32、和膨胀装置34。压缩机28可以包括集成电动机，或者可替代地，分离的电动机(未示出)可以驱动每一个压缩机28。也可以利用电动机驱动每一个风扇32。膨胀装置34可以例如是孔管、热膨胀阀或者毛细管线。

现在将参考图1至3讨论座椅温控系统24的操作。当车辆乘客要求对特定座椅10进行座椅冷却时，用于所述座椅10的压缩机28和风扇32被启动。为了进行座椅冷却，并非必须操作车辆HVAC系统。被压缩机28压缩的制冷剂流过冷凝器30，在此处热量被排除。制冷剂然后流过膨胀装置34，从而制冷剂的温度下降，并且然后流过盘管入口线路20，分别流到座椅靠背14和座椅底座12的热交换器流体盘管16、18。热交换器流体盘管16、18实际上用作制冷剂回路中的蒸发器，其从座椅10吸收热量。座椅风扇15也可以被启动以便利转移热量。然后已冷却座椅10使车辆乘客感到凉爽。因为每一个座椅10均具有它自身的微型制冷单元26，每一个均可以受到独立的控制以允许对于每一个座椅10具有不同的冷却速率。

而且，因为并不需要操作车辆HVAC系统，可以在乘客进入车辆之前作为预处理事件完成座椅冷却。例如，座椅10的预处理可以在热天与远程发动机起动特征同时发生，或者可以是单独的远程启动特征。

在另一方面，如果HVAC系统在座椅冷却期间操作，则座椅冷却量能够被用作调节主HVAC系统的因数。即，如果座椅由于座椅冷却而处于特定温度，则可对此加以考虑地补偿(offset)HVAC控制温度。因此，可以减少HVAC系统的功率消耗。

图4图解第二实施例。因为这个实施例类似于第一实施例，类似的元件数字将被用于类似的元件，但是采用100-系列数字。虽然仅仅示出一个温度受控座椅110，在车辆中可以包括多于一个的座椅作为座椅温控系统124的一个部分。

在该实施例中，座椅底座和靠背112、114仍然分别包括热交换器流体盘管118、116。并且，热交换器流体盘管116、118被连接到微型制冷单元126。然而，这个微型制冷单元126现在能够作为热泵操作，从而向座椅110提供冷却和加热这两种操作。制冷单元126包括膨胀装置134、冷凝器130和风扇132。制冷单元126还包括被连接到四通阀138的压缩机128，从而允许制冷剂以相反的流向通过流体盘管116、118、膨胀装置134和冷凝器130，因此除了座椅冷却，还允许座椅加热。虽然与图3的仅冷却单元相比，这个制冷单元126会增加更多成本和复杂度，但是它提供了额外的对座椅110进行加热的能力。

图5示出了第三实施例。因为这个实施例类似于第一实施例，类似的元件数字将被用于类似的元件，但是采用200-系列数字。虽然仅仅示出一个温度受控座椅210，在车辆中可以包括多于一个的座椅作为座椅温控系统224的一个部分。

在该实施例中，在座椅靠背214中的热交换器流体盘管216具有连接到微型制冷单元226的分离的盘管出口线路240。这个盘管出口线路240包括能够选择性地停止制冷剂流过座椅靠背流体盘管216的座椅靠背截流阀(shut-off valve)242。而且，从座椅底座212中的流体盘管218延伸的盘管出口线路222包括能够选择性地停止制冷剂流过座椅底座流体盘管218的座椅底座截流阀244。这为温度受控座椅210提供了额外的灵活性，因为座椅上的乘客可能希望仅仅冷却座椅靠背214或者座椅底座212而非同时地冷却这两者。

这个实施例的座椅温控系统224可以包括参考图4描述的热泵制冷单元的另外的功能。另外，为了降低成本，可以采用两个截流阀242、244中的仅仅一个，即使功能性马上稍微地有所降低。

图6图解了第四实施例。因为这个实施例类似于第一实施例，类似的元件数字将被用于类似的元件，但是采用300-系列数字。这个座椅温控系统324被示为具有四个温度受控座椅310，即右前座椅、左前座椅、右后座椅和左后座椅。所示座椅310的数目仅仅是一个实例，并且在座椅温控系统324中可以包括其它数目的座椅。

在该实施例中，由车辆制冷剂系统326提供用于温度受控座椅310的制冷剂。车辆制冷剂系统326包括压缩机328、冷凝器330和风扇332，但是从冷凝器330流出的制冷剂并不全部流经通向HVAC模块蒸发器348的膨胀装置346。一些制冷剂被引导到各个分立的膨胀装置334，每一个膨胀装置均被连接到用于相应的座椅310的盘管入口线路320。每一个座椅310还包括在座椅底座312中的流体盘管318和在座椅靠背314中的流体盘管316并且可以包括座椅风扇315。

虽然这个实施例使得车辆中的压缩机和冷凝器的数目(与在前讨论的实施例相比)最小并且因此降低了成本，座椅冷却被限制为仅当整个车辆制冷剂系统326操作时才运行。

图7图解了第五实施例。因为这个实施例类似于第四实施例，类似的元件数字将被用于类似的元件，但是采用400-系列数字。

如第四实施例那样，为座椅温控系统424中的每一个座椅采用了车辆空调系统426而非微型制冷单元。然而，这个空调系统426是二级回路类型的系统。即，制冷剂(主)回路452可以被全部地包含在车辆456的发动机舱454内。主回路452可以包括压缩机428、冷凝器430、风扇432和膨胀装置434。而且，制冷剂到液体式热交换器458是主回路452和二级(冷却剂)回路460的一个部分。

二级回路460采用液体，比如，举例来说，发动机冷却剂，该液体将它的热量传递给制冷剂到液体式热交换器458中的制冷剂。二级回路460还可以包括液泵462、将液体引导到冷却器466并且引导到盘管入口线路420的冷却剂入口线路464、引导冷却剂返回制冷剂到液体式热交换器458的盘管出口线路422，以及在相应的盘管入口和出口线路420、422之间连接的用于每一个座椅410的座椅靠背流体盘管416和座椅底座流体盘管418。二级回路460可以部分地位于发动机舱454中并且部分地位于车辆456的乘客厢468中。

每一个座椅410均可以还具有座椅截流阀470，用于选择性地阻滞冷却剂流入用于该特定座椅410的盘管416、418中。因此，无人乘坐的座椅将不被冷却。另外，可以为每一个座椅添加额外的阀门和冷却剂线路(未示出)以允许在分别控制座椅底座冷却与座椅靠背冷却方面有额外的灵活性(类似于图5所示)。而且，每一个座椅均可以具有座椅风扇415从而促成对于该座椅的乘坐者的凉爽效果。

虽然已经详细地描述了本发明的特定实施例，熟悉本发明所涉及的领域的人员可以知晓用于实施如由下面的权利要求所限定的发明的各种可替代设计和实施例。

Claims

1.一种用于在车辆中使用的温度受控座椅，包括：

座椅底座，所述座椅底座沿着基本水平方向延伸并且在其中包括底座热交换器流体盘管，所述底座热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从底座入口端到底座出口端流过其中；

座椅靠背，所述座椅靠背邻近于所述座椅底座并且沿着基本竖直方向延伸，在其中包括靠背热交换器流体盘管，所述靠背热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从靠背入口端到靠背出口端流过其中；和

空调系统，所述空调系统包括与所述底座入口端和所述靠背入口端流体连通的盘管入口线路，以及与所述底座出口端和所述靠背出口端流体连通的盘管出口线路，所述空调系统被配置为向所述盘管入口线路提供冷却流体并且从所述盘管出口线路接收冷却流体。

2.根据权利要求1的温度受控座椅，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述空调系统是一种微型制冷单元，所述微型制冷单元包括被配置为从所述盘管出口线路接收所述制冷剂的电驱动压缩机，被配置为从所述压缩机接收所述制冷剂的冷凝器，被配置为吹送空气通过所述冷凝器的电驱动风扇，和被配置为从所述冷凝器接收所述制冷剂并且将所述制冷剂引导到所述盘管入口线路中的膨胀装置，所述微型制冷单元在邻近于所述座椅靠背和所述座椅底座中的至少一个处安装。

3.根据权利要求2的温度受控座椅，包括座椅靠背截流阀和座椅底座截流阀中的至少一个，所述座椅靠背截流阀被配置为选择性地阻滞所述制冷剂流过所述靠背热交换器流体盘管，并且所述座椅底座截流阀被配置为选择性地阻滞所述制冷剂刘过所述底座热交换器流体盘管。

4.根据权利要求1的温度受控座椅，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述空调系统是微型制冷单元，所述微型制冷单元包括与所述盘管出口线路流体连通的四通阀，被配置为从所述四通阀接收所述制冷剂并且将所述制冷剂引导到所述四通阀的电驱动压缩机，与所述四通阀流体连通的冷凝器，被配置为吹送空气通过所述冷凝器的电驱动风扇，和与所述冷凝器和所述盘管入口线路流体连通的膨胀装置；所述四通阀被配置为选择性地反转流过所述冷凝器、所述膨胀装置、所述底座热交换器流体盘管和所述靠背热交换器流体盘管的制冷剂的流动方向，从而选择性地形成热泵；并且所述微型制冷单元在邻近于所述座椅靠背和所述座椅底座中的至少一个处安装。

5.根据权利要求1的温度受控座椅，包括截流阀，该截流阀被配置为选择性地阻滞冷却流体流过所述底座热交换器流体盘管和所述靠背热交换器流体盘管中的至少一个。

6.根据权利要求1的温度受控座椅，其中所述座椅底座包括被配置为选择性地吹送空气经过所述底座热交换器流体盘管的座椅风扇。

7.根据权利要求1的温度受控座椅，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述空调系统包括邻近于所述座椅靠背和所述座椅底座中的至少一个安装的膨胀装置，所述膨胀装置被连接到所述盘管入口线路并且被配置为将所述制冷剂引导到所述盘管入口线路中。

8.根据权利要求1的温度受控座椅，其中所述冷却流体是已冷却液体，并且所述温度受控座椅包括座椅截流阀，所述座椅截流阀被配置为选择性地阻滞所述已冷却液体流过所述底座热交换器流体盘管和所述靠背热交换器流体盘管中的至少一个。

9.一种用于车辆的座椅温控系统，包括：

包括第一座椅底座和第一座椅靠背的第一温度受控座椅，所述第一座椅底座和所述第一座椅靠背中的至少一个在其中包括第一热交换器流体盘管，所述第一热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从第一入口端到第一出口端流过其中；和

第一空调系统，包括与所述第一入口端流体连通的第一盘管入口线路和与所述第一出口端流体连通的第一盘管出口线路，所述第一空调系统被配置为向所述第一盘管入口线路提供冷却流体并且从所述第一盘管出口线路接收冷却流体。

10.根据权利要求9的座椅温控系统，还包括：

包括第二座椅底座和第二座椅靠背的第二温度受控座椅，所述第二座椅底座和所述第二座椅靠背中的至少一个在其中包括第二热交换器流体盘管，所述第二热交换器流体盘管被配置为引导冷却流体从第二入口端到第二出口端流过其中；和

所述第一空调系统是车辆制冷剂系统，所述车辆制冷剂系统包括与所述第二入口端流体连通的第二盘管入口线路和与所述第二出口端流体连通的第二盘管出口线路。

11.根据权利要求10的座椅温控系统，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述车辆制冷剂系统包括与所述第一盘管出口线路和所述第二盘管出口线路流体连通的压缩机，与所述压缩机流体连通的冷凝器，与所述压缩机流体连通的HVAC模块蒸发器，在所述冷凝器和所述HVAC模块蒸发器之间流体连通的HVAC膨胀装置，邻近于所述第一温度受控座椅并且在所述冷凝器和所述第一盘管入口线路之间流体连通的第一座椅膨胀装置，以及邻近于所述第二温度受控座椅并且在所述冷凝器和所述第二盘管入口线路之间流体连通的第二座椅膨胀装置。

12.根据权利要求10的座椅温控系统，其中所述冷却流体是液体；并且所述车辆制冷剂系统具有主回路，所述主回路包括压缩机，冷凝器，膨胀装置和在其中循环制冷剂的制冷剂到液体式热交换器；和二级回路，用于在其中循环液体并且包括制冷剂到液体式热交换器，被配置为泵送液体通过所述二级回路的泵，HVAC模块冷却器，第一热交换器流体盘管，第二热交换器流体盘管，和被配置为选择性地阻滞液体流过所述第一热交换器流体盘管的第一截流阀。

13.根据权利要求9的座椅温控系统，还包括：

第二空调系统，包括与所述第二入口端流体连通的第二盘管入口线路和与所述第二出口端流体连通的第二盘管出口线路，所述第二空调系统被配置为向所述第二盘管入口线路提供所述冷却流体并且从所述第二盘管出口线路接收所述冷却流体。

14.根据权利要求9的座椅温控系统，其中所述第一座椅靠背和所述第一座椅底座中的另一个在其中包括第二热交换器流体盘管，所述第二热交换器流体盘管被配置为引导制冷剂从第二入口端到第二出口端流过其中，所述第二入口端与所述第一盘管入口线路流体连通并且所述第二出口端与所述第一盘管出口线路流体连通，所述座椅温控系统包括截流阀，所述截流阀被配置为选择性地阻滞所述冷却流体流过所述第一热交换器流体盘管和所述第二热交换器流体盘管中的一个。

15.根据权利要求9的座椅温控系统，包括被配置为选择性地吹送空气经过所述第一热交换器流体盘管的座椅风扇。

16.根据权利要求9的座椅温控系统，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述第一空调系统是微型制冷单元，所述微型制冷单元包括被配置为从所述第一盘管出口线路接收所述制冷剂的电驱动压缩机，被配置为从所述压缩机接收所述制冷剂的冷凝器，被配置为吹送空气通过所述冷凝器的电驱动风扇，和被配置为从所述冷凝器接收所述制冷剂并且将所述制冷剂引导到所述第一盘管入口线路中的膨胀装置，所述微型制冷单元安装在邻近于所述第一座椅靠背和所述第一座椅底座中的至少一个处。

17.根据权利要求9的座椅温控系统，其中所述冷却流体是制冷剂，并且所述第一空调系统是微型制冷单元，所述微型制冷单元包括与所述第一盘管出口线路流体连通的四通阀，被配置为从所述四通阀接收所述制冷剂并且将所述制冷剂引导到所述四通阀的电驱动压缩机，与所述四通阀流体连通的冷凝器，被配置为吹送空气通过所述冷凝器的电驱动风扇，和与所述冷凝器和所述第一盘管入口线路流体连通的膨胀装置；所述四通阀被配置为选择性地反转流过所述冷凝器，所述膨胀装置和所述第一热交换器流体盘管的制冷剂的流动方向，从而选择性地形成热泵，并且所述微型制冷单元安装在邻近于所述第一座椅靠背和所述第一座椅底座中的至少一个处。

18.一种用于车辆的座椅温控系统，包括：

包括座椅底座和座椅靠背的温度受控座椅，所述座椅底座和所述座椅靠背中的至少一个在其中包括热交换器流体盘管，所述热交换器流体盘管被配置为引导制冷剂从入口端到出口端流过其中；和

制冷单元，所述制冷单元安装在邻近于所述座椅靠背和所述座椅底座中的至少一个处并且包括与所述入口端流体连通的膨胀装置，与所述膨胀装置流体连通的冷凝器，和与所述冷凝器和所述出口端流体连通的电驱动压缩机。

19.根据权利要求18的座椅温控系统，其中所述制冷单元包括四通阀，所述四通阀可操作地接合所述压缩机并且被配置为选择性地反转流过所述冷凝器，所述膨胀装置和所述热交换器流体盘管的制冷剂的流动方向以选择性地形成热泵。

20.根据权利要求18的座椅温控系统，其中所述座椅靠背和所述座椅底座中的另一个在其中包括第二热交换器流体盘管，所述第二热交换器流体盘管被配置为引导制冷剂从第二入口端到第二出口端流过其中，所述第二入口端与所述膨胀装置流体连通并且所述第二出口端与所述压缩机流体连通，所述座椅温控系统包括截流阀，所述截流阀被配置为选择性地阻滞已冷却液体流过所述第一热交换器流体盘管和所述第二热交换器流体盘管之一。