CN102275484B - 用于车辆环境管理的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆环境管理的系统和方法，该系统和方法自动操作车辆恒温控制系统以快速有效地从例如车辆挡风玻璃的车窗上除雾，同时仍在车辆乘员所确定的环境舒适性指标下运转或在接近该指标下运转。该方法可通过HVAC控制系统来执行，其用预设程序算法设置，以运转HVAC达到所需结果。多个传感器可向控制系统提供输入，该控制系统也可接收来自车辆乘员的多个可操作的手动人工超控输入。预设程序算法设置成按各种输入来运作以运转HVAC，达到乘员舒适性和挡风玻璃除雾之间的适当平衡。

Description

用于车辆环境管理的方法

本申请是发明名称为用于车辆环境管理的系统和方法，申请号为200810004767.6，申请日为2008年1月30日的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆环境管理的方法。

背景技术

在当今的车辆中，电脑恒温控制(又称自动气候控制，automatic climatecontrol)越来越普遍。在某些车辆，驾驶员仅仅选择温度设置，控制系统操作恒温控制系统(又称气候控制系统，climate control system)以达到理想的温度。恒温控制系统可控制诸如开/关以及风扇速度的风扇功能和空气调节系统。这类温度控制系统也可控制不同节气门(air damper)或风门的位置和移动，从而控制穿过蒸发器芯或加热器芯的空气的运动，经过车辆的空气再循环，新鲜空气的摄入，或这些的组合。

某些电脑恒温控制系统监控着车辆车厢的温度和湿度水平，以确定是否需要挡风玻璃除雾操作。当确定需要自动除雾操作时，则典型地操作空气调节系统，向挡风玻璃提供相对干燥的空气以快速实现除雾操作。这类系统的一个局限是空气调节压缩机的运转要使用相对大的能量。

在传统车辆的情况下，压缩机通过发动机机械驱动时，发动机上增加的荷载减少效能并增加燃料消耗。在混合动力汽车(HEV)的情况下，压缩机的运转往往必须启动发动机来保证电池不过度放电。HEV的一个益处在于通过使用电动机动力驱动车辆、同时使发动机关闭的时间最大化所获得的燃料节约。因此，自动除雾操作会抵消某些驾驶HEV所获得的益处。

传统自动除雾系统的另一个局限是车辆乘员的舒适性在恒温控制运转时可能会与车辆乘员所希望的相反。相反地，如果允许车辆乘员完全人工手动控制自动除雾操作，则挡风玻璃可能不会尽快地干净。因此，需要一种车辆恒温控制的系统和方法，来达到满足车辆乘员舒适性的需求和快速有效除去挡风玻璃上的雾以向驾驶员提供清晰视野之间的平衡。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于车辆环境管理的系统和方法，该系统和方法自动操作车辆恒温控制系统来快速有效地从例如车辆挡风玻璃的车窗上除雾，同时仍旧在车辆乘员所确定的环境舒适性指标下运转或在接近该指标下运转。本发明的实施例提供了一种用于车辆环境管理的方法，该方法包括多个步骤来平衡车辆乘员舒适性的需求与自动去除车辆挡风玻璃或其他车辆玻璃上的雾的目标。

在一个实施例中，该方法包括确定车辆的某些环境条件，例如车厢内的温度和湿度。温度和湿度可以在车厢内能有效提供对控制气候有用的信息的任意位置感应。例如：电容湿度传感器可以放置在挡风玻璃、仪表盘附近，或其他的合适位置来确定挡风玻璃起雾的可能性。特定的温度读取数据和湿度读取数据的组合可以与例如所属技术领域常用的起雾概率图表进行比较。

在一个实施例中，该方法以通过用于加热、通风和空气调节(HVAC)系统的控制系统执行。HVAC控制系统可设置成按预设程序的算法来运转HVAC以达到所需的结果。多个传感器可向控制系统提供输入，并且与起雾概率相关的数据可存储在控制器中，例如以查找表的方式存储在其中。控制系统也可从多个由车辆乘员可手动操作的装置来接收输入。预设程序算法设置成按各种输入来运作以运转HVAC，达到乘员舒适性和挡风玻璃除雾之间的适当平衡。

HVAC控制系统的运转执行多种功能，包括对以下各种运行的控制：用于产生气流的风扇系统的运行，用于冷却气流的空调系统的运行，用于控制引入HVAC系统的新鲜和再循环空气的量的再循环系统的运行，用于控制气流方向的模式系统的运行，以及用于加热气流的加热系统的运行。在许多车辆中，加热系统可包括加热芯，并且通过将至少部分气流分流通过加热芯对加热气流产生影响。至少某些功能可以自动控制以达到挡风玻璃自动除雾的效果，至少某些可以自动控制的功能由车辆乘员的手动操作。

基于传感器显示相关环境情况的输入决定是否需要除去挡风玻璃上的雾。接下来确定手动制动的情形，并且当确定未选择手动装置时，HVAC系统自动控制以达到除去挡风玻璃上的雾的效果。

在本发明的某些实施例中，如果选择了任一人工超控，则自动除雾操作结束或不允许运行。这就为车辆乘员提供了最大控制。在其它的实施例中，只有当选择空调系统人工超控或再循环人工超控时自动除雾操作才会被禁止。因此，如果选择风扇系统人工超控，则自动除雾操作允许运转。在下面的例子中，可能需要限制风扇系统的自动控制，以使仅仅允许很小的速度调整。通过，这就允许自动除雾系统能在车辆乘员选择的范围以外、但足够接近乘员的选择(偏差非显而易见)有效地操作风扇。

在本发明的其它的实施例中，允许不考虑是否选择手动人工超控而运行受限的自动除雾。例如，如果选择风扇人工超控，则自动除雾操作是允许的，但空调的调整受到限制。因此，即使乘员要求空气调节系统关闭，空调系统还是会间歇式地运转。相反地，如果没有选择风扇人工超控，而是选择了空调人工超控或者再循环人工超控，则自动除雾操作是允许的，但空调系统和风扇系统的运转都会受到限制。如以下描述，在本发明的范围内其它的实施例试图在车辆人员所需的环境条件下和挡风玻璃自动除雾的目标之间达到平衡

附图说明

图1是根据本发明的实施例的车辆环境管理系统的示意图；

图2是图1所示的环境管理系统的控制系统的方框图；

图3是表示本发明的方法的实施例的图表；以及

图4是图2所示的控制头的正视图。

具体实施方式

通常，在机动车内对温度和挡风玻璃除雾的控制是通过各种各样的驱动器来调整温度和供给车厢的气流来完成的。图1示意性表示了根据本发明的体实施例的用于车辆环境管理的系统10。车辆包括总体上以20表示的加热、通风和空气调节(HVAC)系统。HVAC系统20包括风门的排列，这些风门(air flow door)分别包括除霜面板、门面板、和外循环空气驱动器或门22、24和28。

风门是空气流通系统的一部分，其如普遍所公知，用于将调节好的空气流引导到车辆乘客厢内的不同的位置，例如挡风玻璃、地板或仪表板。风门22、24和28可通过真空电机(图中未显示)在如图1所示的传统方式的多样的真空、部分真空、和非真空条件下驱动，或可以通过电伺服电机驱动。还提供温度控制共混门26，并且其可以通过电伺服电机(图中未显示)驱动。

HVAC系统20还包括可变速的风扇系统30，该风扇系统包括用于产生气流的鼓风机叶轮32。HVAC系统20还包括在图1中表示为加热芯34的加热系统，以及包括蒸发器芯36和压缩机37的空气调节系统35。压缩机37可以是电动压缩机而非通过发动机机械驱动的压缩机。这提供了对HVAC系统20的运转更好的控制，其中电子压缩机可设置成可变速运转，而不像机械的压缩机，其速度依靠于发动机的速度。

加热芯34和蒸发器芯36分别加热和冷却风扇系统30产生的气流。产生的气流通过气流分流系统和相关的管道38来分流。HVAC系统20控制气流的温度、方向、以及新鲜空气和再循环空气的比例。HVAC系统20还包括与压缩机37连通的低压循环开关39。低压循环开关39在特定条件下可操作停止压缩机37的活动。此外，当蒸发器芯温度下降到预先设定的值以下时，压缩机37停止活动；这有助于阻止蒸发器芯36的冻结。

如以下所述详细描述，HVAC系统20的运转由控制系统40来控制。图2显示了包括电子控制器42的控制系统40。控制器42根据多种输入产生信号来控制HVAC系统20。例如，控制器42接收来自乘客车厢温度传感器44、环境温度传感器46、发动机冷却剂温度传感器48、蒸发温度传感器50、湿度传感器52和排放空气温度传感器54的输入。传感器44-54分别提供代表内部车厢的温度、环境(外部)温度、蒸发器温度、发动机冷却剂温度(ECT)、乘客车厢的相对湿度以及排放空气温度-即从HVAC系统20排出的到达乘客车厢的空气的温度的信号。

除了从传感器44-54接收数据外，控制器42也可接收从乘员经输入装置56的输入。输入装置56可以是如图4所示的在车辆中普遍使用的仪表盘的控制头。如以下更完全的说明，输入装置56允许车辆乘员手动控制HVAC功能，并且在某些情况下，人工超控HVAC系统20的自动运行。控制器42控制压缩机37和风门22-28的运转以调节温度和气流，并最终维持车辆中驾驶员和乘员的舒适性。此外，控制器42被用算法编程，以起到自动除去车辆挡风玻璃上的雾的效果。

接着参照图3，图表58说明本发明的多种实施例。在这里的说明中，将图1和图2所示的HVAC系统20及其控制系统40用作参考。在图3所示的每一个选项1-5中，方法检测某些HVAC功能的手动人工超控。具体说，采用了三种手动人工超控。该三种手动人工超控是：风扇系统30、空气调节系统35和再循环系统-即再循环门28的手动人工超控。这些手动人工超控可通过开启如图4所示的一个或一个以上的选择开关来选择。

图4详细表示了图2示意性表示的控制头56。控制头56作为车辆乘员的输入装置，允许多种恒温控制功能的手动选择。模式选择开关60允许乘员选择气流的导向。温度选择开关62提供气温控制，风扇选择开关64提供风扇开-关以及风扇速度控制。再循环开关66允许车厢空气、所有新鲜空气完全再循环，或其某些组合。A/C开关68允许乘员手动选择空气调节。控制头56仅是可用于本发明的控制头的一个例子。其他控制头，包括模拟的或数字的控制头也可采用。

本发明的实施例可以自动控制任意的五种恒温选择选项，该选项是图4所示的可手动控制项目，即模式、温度、风扇、再循环和空气调节。可以预期，在图3中说明的每一个选项1-5都是排他的。也就是说，控制系统，如图2所示的控制系统40，被设置成根据在某一时间内仅根据五种选项中的一种运行自动除雾操作。采用何种选项的决定可以基于车辆制造商对例如当允许自动控制时分配多少恒温控制给车辆乘员、允许多少自动恒温控制、以及可以允许何种水平的自动恒温控制功能的考虑。

尽管图3所示的5种选项在实施中有一些不同，但是它们也有相似性，例如，在图3所示的1-5的每一个选项中，如果三种人工超控都没有被选择，则自动除雾操作(“自动除雾动作”)开始运行。具有七种状态的第一个选项，由于七种状态中的六种是相同的，所以可精简为两种状态。总之，如果在选项1中选择任意的三种手动人工超控，则自动除雾操作会停止或不运行-即禁止。相反地，在选项2中，尽管第1种状态与选项1和其他三种选项相同，也具有4种状态。在选项2中，如果选择空气调节人工超控或再循环人工超控，则自动除雾操作会停止或不运行。然而，如果选择风扇系统人工超控，则允许自动除雾操作运转。

尽管自动除雾操作在状态4中是可操作的，但其仍在受限模式下运行-即仅仅允许风扇运转的小的或离散式的调整。例如，如果风扇系统30是由4伏特电压供电，它可以自动增加到5伏特来加快其速度，同时仍旧在接近乘员选择的水平上运转。如上所讨论的，这些HVAC系统组件的受限操作可使自动除雾操作对于车辆乘员透明。除了图表58所示的功能之外，模式和温度功能的自动运行在状态1、2和4中是允许的。

在选项3中，无论车辆乘员选择3种超控中的哪一种，自动除雾操作的受限功能都是允许的。模式和温度功能的自动运行在所有8个状态中是允许的，但状态3，5和7限制某些自动功能。例如，选项2的状态4，选项3的状态3、5、7之一仅允许有限的风扇系统30的自动控制。此外，在状态2-8中，空气调节系统35的自动运转受到限制。这可包括压缩机37的间歇性和/或短期的使用，即使如图4所示，手动A/C开关70在“关闭”的位置。应当注意到空气调节系统35的自动控制还受到环境温度的限制。例如，可以选择例如30°F的预设温度作为最低温度，当低于该温度时不允许压缩机37运转。

如果在选项3中选择风扇人工超控，则允许自动除雾操作运行，但是空气调节系统35的运行受到限制。这可包括压缩机37的间歇操作或其速度变化。在选项3中，如果没有选择风扇人工超控，而选择了空气调节人工超控或再循环人工超控，则允许自动除雾操作，风扇系统30和空气调节系统35的操作都受到限制。

如前三种选项，当三种手动人工超控都没有被选择时，选项4允许完全的自动除雾操作。相反地，选项4优先给予再循环功能手动人工超控，如果选择再循环人工超控，则阻止自动除雾操作，而不考虑其它两种手动制动的选择。在选项4中，仅在状态1-4中允许模式和温度功能的自动操作。

在状态2-4中，选择风扇超控和空气调节人工超控中的一种、或两种都选择，但不选择再循环人工超控。在这三种状态中，允许自动除雾操作运行，但风扇系统30、空气调节系统35、再循环风门28的操作受到限制。对风扇系统30和空气调节系统35的自动操作的限制可以如以上所述，而对再循环的自动操作的限制可包括限制自动控制仅仅微小地改变再循环设置。

选项5提供在前四种状态中自动除雾操作的全部功能，即，只要没有选择再循环人工超控，就允许所有HVAC系统20的自动操作。然而，如果选择手动再循环人工超控，则自动除雾操作仍旧允许运行，但仅以选项4的2-4状态的受限方式运行。而且，与选项3相似，模式和温度功能的自动操作在所有状态都允许。本发明的其他的实施例可使用不同的自动和手动的恒温控制操作的组合以达到理想的车辆乘员对于自动调节的舒适性和挡风玻璃除雾操作的有效性的平衡的结果。

尽管对实施本发明的最佳模式已进行了详细的描述，本发明所属技术领域的技术人员仍能认识到实施和实现由权利要求所限定的本发明的不同的设计和实施例。

Claims (8)

1.一种用于车辆的环境管理的方法，该车辆具有挡风玻璃，至少一个用于感应车辆各环境条件的传感器，以及包括可操作执行多种功能的HVAC控制系统的加热、通风和空气调节系统，上述功能包括控制以下系统的运行：用于产生气流的风扇系统，用于冷却气流的空调系统，用于控制引入HVAC系统的新鲜和再循环空气的量的再循环系统，用于控制气流方向的模式系统，以及用于加热气流的加热系统，至少某些功能可由车辆乘员手动控制，至少某些功能可基于预设程序算法利用来自传感器的输入自动控制，预设程序算法用于有效除去挡风玻璃上的雾，该方法包含：

确定用于车辆的某些环境条件；

基于确定的环境条件，确定何时需要除去挡风玻璃上的雾；

确定HVAC系统的可手动控制的功能的状况；以及

当确定手动控制风扇系统、并且确定既不手动控制空气调节系统也不手动控制再循环系统时，根据预设程序算法自动控制至少某些HVAC系统的可自动控制功能，从而达到自动除去挡风玻璃的雾的效果；

其中，至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制包括当确定手动控制风扇系统、并且确定既不手动控制空气调节系统也不手动控制再循环系统时，限制风扇系统的自动控制来维持风扇系统在接近车辆乘员手动选择的运行水平运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含当确定手动控制任意功能时，根据预设程序算法禁止至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含当确定手动控制空气调节系统或再循环系统中的至少一种时，根据预设程序算法禁止至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征还包括当确定手动控制风扇系统时，限制空气调节系统的自动控制，根据预设程序算法自动控制至少某些HVAC系统的可自动控制的功能。

5.一种用于车辆的环境管理的方法，该车辆具有挡风玻璃，至少一个用于感应车辆各环境条件的传感器，以及包括可操作执行多种功能的HVAC控制系统的加热、通风和空气调节系统，上述功能包括控制以下系统的运行：用于产生气流的风扇系统，用于冷却气流的空调系统，用于控制引入HVAC系统的新鲜和再循环空气的量的再循环系统，用于控制气流方向的模式系统，以及用于加热气流的加热系统，至少某些功能可由车辆乘员手动控制，至少某些功能可基于预设程序算法利用来自传感器的输入自动控制，预设程序算法用于有效除去挡风玻璃上的雾，该方法包含：

确定用于车辆的某些环境条件；

基于确定的环境条件，确定何时需要除去挡风玻璃上的雾；

确定HVAC系统的可手动控制的功能的状况；以及

当确定不手动控制风扇系统、并且手动控制空气调节系统或再循环系统的至少一种时，根据预设程序算法自动控制至少某些HVAC系统的可自动控制的功能，从而达到自动除去挡风玻璃的雾的效果；

其中，至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制包括当确定不手动控制风扇系统、并且手动控制空气调节系统或再循环系统的至少一种时，限制空气调节系统和风扇系统的自动控制。

6.一种用于车辆的环境管理的方法，该车辆具有挡风玻璃，至少一个用于感应车辆各环境条件的传感器，以及包括可操作执行多种功能的HVAC控制系统的加热、通风和空气调节系统，上述功能包括控制以下系统的运行：用于产生气流的风扇系统，用于冷却气流的空调系统，用于控制引入HVAC系统的新鲜和再循环空气的量的再循环系统，用于控制气流方向的模式系统，以及用于加热气流的加热系统，至少某些功能可由车辆乘员手动控制，至少某些功能可基于预设程序算法利用来自传感器的输入自动控制，预设程序算法用于有效除去挡风玻璃上的雾，该方法包含：

确定用于车辆的某些环境条件；

基于确定的环境条件，确定何时需要除去挡风玻璃上的雾；

确定HVAC系统的可手动控制的功能的状况；以及

当确定不手动控制再循环系统、并且手动控制风扇系统或空气调节系统的至少一种时，根据预设程序算法自动控制至少某些HVAC系统的可自动控制的功能，从而达到自动除去挡风玻璃的雾的效果；

其中，至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制包括当确定不手动控制再循环系统、并且手动控制风扇系统或空气调节系统的至少一种时，限制空气调节系统、再循环系统和风扇系统的自动控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于还包含当确定手动控制再循环系统时，根据预设程序算法阻止至少某些HVAC系统的可自动控制功能的自动控制。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含当确定手动控制再循环系统时，限制空气调节系统的自动控制，根据预设程序算法自动控制至少某些HVAC系统的可自动控制的功能。

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