CN102963235A - 车辆空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有内燃机（4）和乘客室的车辆（2）的空调系统，其中，空调系统包括具有加热换热器（10）的主空调单元（8）、至少一个支持加热换热器（10）的电加热装置（12）、以及空调系统的控制装置。根据本发明，空调系统包括至少一个具有电加热装置（16）的辅助空调单元（14），其中每个辅助空调单元（14）安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元（8）并且可能远离其它的辅助空调单元（14）的位置。控制装置设置为，如果有加热乘客室的需要，可用于加热乘客室的发电机输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置（16），即根据预设的优先次序优化不同座位（6，6’）的各个乘客的可能的热舒适性。

Description

车辆空调系统

技术领域

本发明涉及一种用于具有内燃机和乘客室的车辆的空调系统，本发明还涉及一种控制所述空调系统的方法。

背景技术

当内燃机冷启动时，为能够加速乘客室的升温，越来越频繁地使用辅助电加热装置，例如PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数）加热装置，即具有包含正温度系数、也被称为PTC热敏电阻的电阻元件的电阻加热系统。PTC加热装置具有几乎不可能过度加热的优势。

对应于US 6 166 351 A的DE 199 54 571 A1公开了一种与独立权利要求前序部分一致的空调系统和控制所述空调系统的方法。这种空调系统包括具有换热器的空调单元，以及用于支持玻璃除冰和加热脚下空间的加热能力的顺次连接的两个电加热元件。为防止发电机超负荷导致的电池急放电或引擎关闭，根据电池充电量的水平选择优选为在特定类型操作下开启的电加热元件。

发明内容

本发明的目的是提供一种即使在可用电流受限时仍能在乘客室提供最令人满意水平的热舒适性的空调系统。

这一目的依靠具有以下技术特征的空调系统及控制所述空调系统的方法实现：

一种用于具有内燃机和乘客室的车辆的空调系统，其中，空调系统包括具有加热换热器主空调单元、至少一个支持加热换热器的电加热装置、以及空调系统的控制装置，

其中，空调系统包括至少一个具有电加热装置的辅助空调单元，其中每个辅助空调单元安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元并且可能远离其它的辅助空调单元的位置，以及

其中，控制装置具体化为，如果有加热乘客室的需要，可用于加热乘客室的发电机输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置，即根据预设的优先次序优化不同座椅位置的单独乘客的可能的热舒适性。

进一步地，其中，

预设的优先次序存储在控制装置中作为一个或多个排列次序，如果发生内燃机冷启动，发电机输出电流根据该次序供应到电加热装置。

进一步地，其中，

在可用的发电机输出电流不足以立即随着内燃机的冷启动向所有电加热装置供应所需的加热输出电流的情况下，存储的排列次序或其中一个存储的排列次序包括首先完全地或主要地供应发电机的输出电流到乘客室中更靠前安置的主空调单元的电加热装置和/或辅助空调单元的电加热装置，并且随着主空调单元的加热换热器变热，电流最好逐渐地供应到安置于乘客室更后部的辅助空调单元的电加热装置。

进一步地，其中，

可用于加热乘客室的发电机输出电流也同时考虑到当时乘客室外部和/或内部温度和/或考虑到车辆的座椅占用传感器的信号分配到不同的电加热装置。

进一步地，其中，

用于加热乘客室的发电机输出电流的最大量是发电机当时的总输出电流减去当时开启的并且比车辆供热具有更高优先级的所有其他用电设备所需要的电流。

进一步地，其中，

每个辅助空调单元用这样的方式具体化，即用空调调节乘客室中座椅周围或一组座椅周围的区域。

进一步地，其中，

主空调单元和/或辅助空调单元各自包括风扇。

进一步地，其中，

所述电加热装置是PTC加热装置。

本发明还包含一种控制用于具有内燃机和乘客室的车辆的空调系统的方法，其中，空调系统包括具有加热换热器主空调单元以及至少一个支持加热换热器的电加热装置，

空调系统包括至少一个具有电加热装置的辅助空调单元，其中每个辅助空调单元安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元并且可能远离其它的辅助空调单元的位置，以及

如果有加热乘客室的需要，可用于加热乘客室的发电机输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置，即根据预设的优先次序优化不同座椅位置的单独乘客的可能的热舒适性。进一步地，其中

所述方法包含一个或多个所述空调系统的技术特征。

依照本发明，除可能的风扇之外仅包含一个电加热装置的每个辅助空调单元安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元并且可能远离其它的辅助空调单元的位置。如果需要加热乘客室并且如果加热的换热器（仍然）无法提供充足的使乘客室快速升温的加热输出电流——尤其当内燃机冷启动时——那么可用于加热乘客室的发电机的输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置，即根据预设的优先次序优化不同座位的各个乘客的可能的热舒适性。

即使当时的运行状况下，例如当时的引擎转速下，可用的电力输出电流出于节能的原因受限制或者将要受限制，根据本发明在乘客室内分配和控制的热源也有可能通过可用电流的最佳使用达到热量的最佳分配从而在乘客室达到良好水平的热舒适性。

本发明尤其适用于具有小型高效内燃机和/或具有相对大型乘客室的车辆，小型高效内燃机即使在温热状态下也可能会难以满足乘客室增加的供热需求。

本发明定义的空调系统不仅仅被理解为完整的空调系统，该完整的空调系统除了可能的风扇和运行时加热的引擎冷却介质流过的加热换热器，还包括低于环境温度的冷却介质流过的冷却换热器，而不如说该空调系统也应被理解为是空气加热系统，该空气加热系统代表具有加热功能的单一空气处理系统。

在一个优选的实施方式中，预设的优先次序以一个或多个排列次序存储在控制装置中，如果发生冷启动，发电机的输出电流根据该排列次序提供到电加热装置。

在本发明进一步有益的实施方式中，在可用的发电机输出电流不足以立即随着冷启动向所有电加热装置供应所需的加热输出电流的情况下，存储的排列次序或其中一个存储的排列次序是首先完全地或主要地供应发电机的输出电流到主空调单元的电加热装置和/或乘客室中更靠前安置的辅助空调单元的电加热装置。一旦主空调单元的加热换热器被充分加热到保持乘客室前部的热量，电流供应切换—优选为逐渐地—到安置于乘客室更后部的辅助空调单元。

优选地，当分配可用于加热乘客室的发电机输出电流时，该发电机输出电流是当时的总发电机输出电流减去所有当时开启的其他用电设备并且比车辆供热具有更高优先级的其他用电设备所需要的电流，同样考虑乘客室外部和/或内部的当时温度和/或车辆的座椅占用传感器的信号。

每个辅助空调单元能够用这样的方式具体化，即用空调调节一个座椅周围或一组座椅周围的区域。

通过分散加热元件和按优先程度排序用于支持加热乘客室的过程的分散的电加热元件，本发明有可能在冷启动后的升温过程中优化机动车辆的加热功能。

附图说明

以下通过示例方式参照附图所示的示例性实施方式对本发明做进一步详细阐述，其中：

图1是五座机动车辆的侧面观察示意图。

图2是具有可选择的五或七座的机动车辆的侧面观察示意图。

图3是图2所示的车辆的上方观察示意图；以及

图4到7显示曲线图，该曲线图阐明了发电机供应的电流、用于加热乘客室的电流、以及引擎冷却介质的温度相对于冷启动后的时间作图，以及实际上在不同情况下其他的用电设备的预设的电流需求。

具体实施方式

在附图中，相同或相似的部件配有相同的附图标记或有上撇号的附图标记。

图1到3展示的机动车辆2和2’在不同情况下具有内燃机4和第一排座位的两个座位6，第二排座位的三个座位6’以及在图2和3中展示的机动车辆2’的第三排座位的另外两个能够根据需要向下折叠到地板上的座位6”。

安置在图1中展示的机动车辆2的仪表板（未显示）后方的主空调单元8包括引擎冷却介质能够流经的加热换热器10，以及位于加热换热器10下游的PTC加热装置12。主空调单元8的风扇（未显示）能够连续输送外部空气穿过空气在其中可能被加热的加热换热器10和PTC加热装置12进入乘客室，尤其是进入机动车辆2的前座6前方的脚下空间以及进入挡风玻璃后方的空间，如同通过箭头示意性地在附图中所展示的。

图1展示的车辆2另外包括安置于第二排座椅6’下方并包括PTC加热装置16的辅助空调单元14。辅助空调单元14的风扇（未显示）能够经由PTC加热装置16从前部向后部输送空气。如果这种情况下空气被辅助空调单元14的PTC电加热装置16加热，那么通过对流产生从座椅6’前方区域进入座椅6’后方区域、然后到座椅6’上方以及侧面周围然后回到PTC加热装置16的空气循环，如同通过箭头示意性地在附图中所展示的。这种空气循环当然不是全封闭的，而是也包括一定量的与乘客室前部的空气交换。

图2和3展示的机动车辆2’包含替代图1所示的机动车辆2的联合的具有加热换热器10的主空调单元8和PTC加热装置12的位于前座椅6前方中间的主空调单元8’和左、右手侧邻近主空调单元8’的位置的两个辅助空调单元18，该主空调单元8’除风扇之外仅包括一个加热换热器10’，辅助空调单元在不同情况下包括PTC加热装置16并且能够加热外部空气并将其输送进入乘客室前部，如同箭头所示。

另外，具有PTC加热装置16的辅助空调单元14’在不同情况下位于座位6’和6”每一排的两侧及下方，该辅助空调单元14’以类似于图1所示的辅助空调单元14的方式运行，如箭头示意性所示。

主和辅助空调单元8和14以及8’和14’是车辆空调系统的组成部分，该空调系统具有通风和加热功能并且也可选择具有借助于主空调单元的冷却换热器（未显示）的制冷功能。

如果车辆用冷的内燃机4以及乘客室内部和外部的低温运行，车辆2和2’中的手动操作的温度选择器向空调系统的控制装置指示乘客室将要升温的需要，通常需要升温过程迅速地发生，为此目的，所有的PTC加热装置12、16能够同时地运行。然而，如果乘客室相对较大和/或内燃机4是包括低输出发电机的小型高效内燃机，发电机输出电流有可能不足以实现这一目的，尤其是当低引擎转速和/或其他的用电设备开启的情况下。就从车辆电池汲取必要的电流涉及的效率等级而言其不是最佳的。因此，图1中展示的机动车辆2的空调系统按照以下参照图4到7举例阐述的方式运行。

图4到7展示在不同情况下的曲线图，该曲线图阐明发电机提供的以安培为单位的电流、用于加热过程的以安培为单位的电流、以及以摄氏度为单位的冷却介质温度相对于内燃机冷启动后的以分钟为单位的时间作图，以及事实上在不同情况下其他用电设备的具体电流需求或电流需求的趋势。

图4展示了一种情况，其中其它用电设备只汲取约20安培的少量电流，以使在整个时间内发电机供应的电流能够一起满足两个PCT加热装置12、16每个约80安培的总体电流需求。

图5展示了一种情况，其中其他用电设备汲取较多的电流，可能是当后挡风玻璃开启时，以致发电机供应的电流无法完全满足两个PTC加热装置12、16的电流需求。在这种情况下，首先为前PTC加热装置12供应其需要的全部电流，并且仅为后PTC加热装置供应其需要的一部分。一旦引擎冷却介质达到加热换热器10开始生效的温度，在这一示例中为冷启动后约10分钟，为前PTC加热装置12供应较小的电流，并为后PTC加热装置16供应其需要的全部电流。应当注意的是，电流不是突然地切换，而是根据逐渐变暖的加热换热器10，在几分钟的一段时间内连续不断地进行。

图6展示了一种情况，其中其它用电设备汲取了更多的电流，可能是后挡风玻璃加热器、挡风玻璃加热器、车辆前灯、以及收音机被同时地开启时，以致发电机供应的电流不能完全满足两个PTC加热装置12、16的电流需求。在这种情况下，首先前为PTC加热装置12供应其它用电设备汲取电流后剩余的电流，并且后PTC加热装置16保持关闭。一旦引擎冷却介质达到加热换热器10开始略微生效的温度，在这一示例中为冷启动后约5分钟，可用于加热乘客室的电流以这样的方式分配到两个PTC加热装置12、16，即供应到前PTC加热装置12的电流缓慢变小，相反地，供应到后PTC加热装置16的电流按比例增大。

图7展示了一种情况下分配电加热输出的示例，其中，其他用电设备汲取的电流在冷启动阶段的过程中变化，可能是后挡风玻璃加热器、挡风玻璃加热器、车辆前灯、以及收音机首先被开启，5分钟后，挡风玻璃加热器关闭，15分钟后，后挡风玻璃加热器关闭。

在冷启动后的时间中的一点（未显示在图4、5和7中），引擎冷却介质在足够长时间内保持在加热换热器10能够独自加热乘客室前部的温度。对前PTC加热装置12的电流供应因此可以完全关闭，发电机输出电流中可用于加热目的的电流量能够被集中到后PTC加热装置16。

即使乘客室中的温度已经稳定，也可以持续对后PTC加热装置16的电流供应。这可能是必要的，由于PTC加热装置16是乘客室后部的唯一热源。

根据图4到7的PTC加热装置16的优先次序可以存储在空调系统的控制装置中作为预设的优先次序。也可以存储多个预置的优先次序或排列次序，如果发生冷启动，发电机输出电流根据该次序供应到PTC加热装置16。使用者能够选择或设定他们更喜欢哪种类型的优先次序或排列次序。例如，就公司的大型豪华轿车来说，也许需要优先加热乘客室后部。这也同样适用于出租车或销往其他市场的车辆。

参照图4到7举例阐述的图1中展示的机动车辆2的车辆空调系统的控制方法能够在许多方面变化，并且本领域的技术人员也能意识到如何将所述的原理用于具有另外的PTC加热装置16的机动车辆，例如用于图2和3展示的机动车辆2’，该车辆中，除了狭窄的中间座位以外每个座位6’配给了具有PTC加热装置的辅助空调单元18、14’，即，对于每个大的独立座椅，循环空气效率更高或更低地被加热。

如果机动车辆包括座椅占用传感器，也能够以这样的方式同时考虑到当时的座椅占用自动地分配可用于加热乘客室的发电机输出电流，即根据预设的优先次序优化不同座椅位置的单独乘客的可能的热舒适性。

Claims (10)

1.一种用于具有内燃机（4）和乘客室的车辆（2，2’）的空调系统，其特征在于，空调系统包括具有加热换热器（10，10’）的主空调单元（8，8’）、至少一个支持加热换热器（10，10’）的电加热装置（12，16）、以及空调系统的控制装置，

其中，空调系统包括至少一个具有电加热装置（16）的辅助空调单元（14，14’，18），其中每个辅助空调单元（14，14’，18）安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元（8，8’）并且可能远离其它的辅助空调单元（14，14’，18）的位置，以及

其中，控制装置设置为，如果有加热乘客室的需要，可用于加热乘客室的发电机输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置（16），即根据预设的优先次序优化不同座位（6，6’，6”）的各个乘客的可能的热舒适性。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，

预设的优先次序存储在控制装置中作为一个或多个排列次序，如果发生内燃机（4）冷启动，发电机输出电流根据该次序供应到电加热装置（16）。

3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，

存储的排列次序或其中一个存储的排列次序包括，在可用的发电机输出电流不足以立即随着内燃机（4）的冷启动向所有电加热装置（16）供应所需的加热输出电流的情况下，首先完全地或主要地供应发电机的输出电流到主空调单元的电加热装置（12）和/或乘客室中更靠前安置的辅助空调单元（14，14’，18）的电加热装置（16），并且随着主空调单元（8，8’）的加热换热器（10，10’）变热，电流逐渐地供应到安置于乘客室更后部的辅助空调单元（14，14’，18）的电加热装置（16）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的空调系统，其特征在于，

可用于加热乘客室的发电机输出电流也同时考虑到当时乘客室外部和/或内部温度和/或考虑到车辆（4）的座椅占用传感器的信号分配给不同的电加热装置（16）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的空调系统，其特征在于，

用于加热乘客室的发电机输出电流的最大量是发电机当时的总输出电流减去所有当时开启的并且比车辆（4）供热具有更高优先级的其他用电设备所需要的电流。

6.根据前述权利要求中任一项所述的空调系统，其特征在于，

每个辅助空调单元（14，14’，18）以这样的方式设置，即用空调调节乘客室中座椅（6，6’，6”）周围或一组座椅（6，6’，6”）周围的区域。

7.根据前述权利要求中任一项所述的空调系统，其特征在于，

主空调单元（8，8’）和/或辅助空调单元（14，14’，18）各自包括风扇。

8.根据前述权利要求中任一项所述的空调系统，其特征在于，

所述电加热装置（16）是PTC加热装置。

9.一种控制用于具有内燃机（4）和乘客室的车辆（2，2’）的空调系统的方法，其特征在于，空调系统包括具有加热换热器（10，10’）的主空调单元（8，8’）以及至少一个支持加热换热器（10，10’）的电加热装置（16），

空调系统包括至少一个具有电加热装置的辅助空调单元（14，14’，18），其中每个辅助空调单元（14，14’，18）安置于乘客室内远离至少一个的主空调单元（8，8’）并且可能远离其它的辅助空调单元（14，14’，18）的位置，以及

如果有加热乘客室的需要，可用于加热乘客室的发电机输出电流自动地并且优选为无级地以这样的方式分配到不同的电加热装置（16），即根据预设的优先次序优化不同座位（6，6’，6”）的各个乘客的可能的热舒适性。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述方法包含权利要求1到8所述的一个或多个技术特征。

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