CN103596782A - 用于调节机动车辆内部温度的方法以及相关联的空气调节系统 - Google Patents

用于调节机动车辆内部温度的方法以及相关联的空气调节系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆内部的空气调节系统（1），该系统包括：用于驱使热或冷空气流进入该内部的多个分开区域中的至少一个风扇（2）；用于将所述空气流分配到所述这些区域中的多个元件（10，11，12）；用于调节所述这些区域各自之内的空气温度的调节装置（13），该调节装置（13）包括：可以测量车辆内部的温度的一个温度探头（14）；用于估计驾驶员所感到的舒适温度（T舒适）的装置（15）；使得用户能够提出一个设定舒适温度（设定值）的用户装置（16）；以及用于确定对空气流进行分配的多个元件（10，12，12）的指令的装置。该用于估计舒适温度（T舒 适）的装置（15）包括一个模块，该模块用于估计在该机动车辆停车时该机动车辆的内部所积累的热能。

Description

用于调节机动车辆内部温度的方法以及相关联的空气调节系统
技术领域
本发明涉及机动车辆客舱的空气调节并且更具体地涉及被吹入客舱中的空气的温度调节。
背景技术
机动车辆客舱代表一个封闭的且受限的体积，受到变化的且有时候严苛的环境，在该环境中规律性地更新空气和调节温度是必不可少的。机动车辆客舱的内部温度可以在由一个空气调节系统吹出的空气的温度的基础上进行调节。
空气调节系统也称为“采暖、通风和空气调节系统”（HVAC），一般包括与多个空气加热和/或冷却系统相联接的至少一个鼓风机。该空气调节系统将吹出的空气经由联接至多个混合阀瓣上的空气管道而送入该机动车辆的客舱中。这些混合阀瓣使得有可能将吹出的空气送到客舱的不同区域。此外，它们还可以被设定成根据客舱的这些区域而递送不同温度或量的吹入空气。
在机动车辆的客舱中，根据外部条件和该机动车辆的客舱中所使用的材料，该温度可以改变。例如在夏天，通过所接收的日照，车辆的客舱的这些元件可以将热能储存起来。
传递到该客舱（通过传导和通过对流）中的太阳辐射能流以及其他热能流被位于客舱中的物品组件（座椅、配件、仪表板等）吸收。这些内部交换表面和物体吸收热量并且变得更热。就这些物体而言，它们辐射一定量的、具有大于5μm波长的热量，即，主要位于远红外区中。现在，窗玻璃（甚至是，透明的窗玻璃）表现为是具有大于5μm波长的辐射不可透过的介质。因此，由此产生的二次热量累积起来、“被局限”在客舱内部。
于是发生的温室效应在冬天可能是有利的、但在夏天却是不利的。在夏天，车辆“变暖”的过程在于：将车辆停在阳光下使其车门和车窗紧闭，并且使该车辆承受由直射日照限制的外部气候、在环境温度（约35℃）下持续一段给定的时间（一至二小时）。在这段时间中，客舱升温并且该客舱的内部温度通过温室效应将逐步升高，直到达到60℃或的确更高。该升温速率尤其主要取决于窗玻璃（透明或有色的）的性质，窗玻璃以一种不可忽略的方式通过温室效应产生影响。
空气调节系统包括能够调节客舱的若干区域中的吹出空气的温度的已知调节装置。该调节装置总体上使用了一个内部温度传感器和驾驶员所体验的舒适温度的估计器。估计器的目的是在对由该传感器所测量的内部温度进行校正的基础上建立驾驶员所体验的舒适温度。因此，该调节装置可以关于驾驶员所体验的舒适温度以及驾驶员所选择的温度设定点进行调节。
这个舒适温度被用在对控制混合阀瓣产生作用的舒适温度反馈回路中。相应地，计算出该舒适温度设定点与所估计的舒适温度之间的差值，并且通过一个PID型调节器来确定该混合阀瓣的位置并应用这个位置以消除所计算出的温度差。
已知的是通过使用图1中的估计器来估计随日照而变的舒适温度。
该估计器E作为输入而接收借助于安装在该客舱内部的一个温度探头所测量的内部温度、吹入该机动车辆客舱的不同区域中的空气的温度、该车辆的速度、再循环空气的温度和量。该估计器还作为输入而接收由布置在该机动车辆的车身壳体上的温度传感器所测量的外部温度、以及基于同样安装在该机动车辆的车身壳体上的光电传感器测量的日照。
该估计器E包括校正模块M1、M2、M3以及用于编译这些值的一个模块C。该第一校正模块M1在对不同区域所接收的吹出空气温度进行加权平均计算的基础上进行对吹出空气平均温度的计算。第二模块M2在该温度的基础上并且再循环空气以依赖于车辆速度的一个因子矫正后的量的基础上确定一个代表再循环空气的温度。该第三模块M3确定与用所测量的外部日照进行了校正的外部温度相关的一个外部温度。然后该编译模块C基于所测量的内部温度以及这三个模块M1、M2和M3所传送的温度来确定用户所体验的舒适温度T舒适。
然而，在这样的估计器中，该舒适温度T舒适相对于日照的校正仅是在出现日照测量值时采用的（应用于恒定的时间内，如果后者被过滤的话）。因此，甚至在低的变暖水平下，即，在少量热能在该客舱中积累时，也应用该校正补偿值。例如机动车辆离开有盖的停车场并且遇到强烈日照的情况正是如此。于是这导致通风温度的显著的额外升温，该系统计算出低于实际情况的一个用户体验的舒适温度T舒适，因为该温度探头的原始内部温度低于变暖的车辆（也就是说已经在客舱中积累了很多的热能的车辆）的原始内部温度。因此该补偿值校正被应用到与对于第三个模块M3所使用的校正表进行微调所使用的温度相比一个更低的温度。
已知的是将一个长的过滤器应用于该校正模块M3，从而使得能够考虑日照测量，以便随时间过滤这种校正。然而，这个过滤器不依赖于变暖水平，即，不依赖于储存在该客舱中的热能的量。另外，该过滤器是一个长过滤器，它在编码方面需要包括显著的编码空间的装置。
发明内容
本发明提出的是通过提供用于调节一个空气调节系统的装置来缓解以上提及的这些缺点，该调节装置包括甚至在环境突然改变时也具有良好调节精度的并且具有限的编码大小的、用于在考虑外部日照的情况下估计用户所体验的舒适温度的装置。环境的突然改变可以是例如机动车辆从车库离开以便在外部环境中、在强烈的日照下开始行驶。
根据一个方面，在一个实施例中提出了一种用于机动车辆的客舱的空气调节系统，该空气调节系统包括：用于将热或冷空气流引入该客舱的若干不同区域中的至少一个鼓风机；用于在所述这些区域中进行空气流分配的多个元件；以及用于调节所述这些区域各自之内的空气温度的装置，该调节装置包括：能够测量该客舱的内部温度的一个温度探头、用于估计驾驶员所体验的舒适温度的装置、允许用户提出一个舒适温度设定点的用户装置、以及用于确定进行空气流分配的多个元件的控制的装置。
根据一个一般特征，用于估计舒适温度的装置包括：用于估计在停车期间该机动车辆的客舱中所积累的热能的一个模块。
因此该估计装置考虑了该机动车辆的变暖水平以便精确地确定用户所体验的舒适温度。
该估计模块可以有利地包括一个减法器，该减法器用于确定车辆外部的温度测量值与客舱的内部温度测量值之间的差值。
优选地，用于估计舒适温度的该装置包括：一个校正模块，该校正模块能够确定车辆外部的温度根据所测量的日照而矫正过的一个值；一个补偿模块，该补偿模块能够确定用于根据所累积的热能的估计值和所测量的日照对所述矫正过的外部温度进行补偿的一个因子；以及用于确定在所述补偿因子和经校正的外部温度的基础上补偿过的该经校正的外部温度的一个模块。
该空气调节系统优选地包括一个确定组件，该确定组件至少具有：吹出空气温度测量装置、用于测量再循环空气量的装置、用于测量车辆速度的装置、用于测量日照的装置、和/或用于测量外部温度的装置。
有利的是，该空气调节系统可以包括一个用于校正吹出空气的温度的模块以及一个用于根据该机动车辆的速度对再循环空气的温度进行静校正的模块。
根据另一个方面，在一种实现方式中提出了一种用于调节机动车辆的客舱的内部温度的方法，该方法包括：测量该客舱的内部温度、估计驾驶员所体验的舒适温度、接收一个舒适温度设定点并且调节被吹入该客舱内的空气的温度。
根据一个一般特征，为了估计该舒适温度，估计出在停车期间该机动车辆的客舱中所积累的热能。
有利的是，可以在车辆外部的温度测量值与客舱的内部温度测量值之间的差值的基础上估计所积累的热能。
优选地，为了估计该舒适温度，确定了根据所测量日照而校正过的车辆外部温度的值，确定了用于根据所累积的热能的估计值和所测量的日照对这个矫正过的该外部温度进行补偿的一个因子，并且确定了在所述补偿因子和经校正的外部温度的基础上补偿过的一个经校正的外部温度。
该舒适温度优选地是在该客舱的内部温度以及至少一个另外的参数的基础上估计的。
有利的是，该另外的参数可以包括：吹出空气的温度、车辆的速度、再循环空气的量、车辆外部的温度、和/或日照。
附图说明
在总体地阅读非限制性实现方式以及实施例的详细说明以及这些附图后，本发明的其他优点和特征将变得清楚，在附图中：
-已经描述过的图1示出了根据现有技术的对于用户所体验的舒适温度的一个估计器；
-图2以示意性的方式展现了根据一个实施例的机动车辆的示例性空气调节系统；
-图3以示意性的方式展现了图2的空气调节系统的调节装置；
-图4以示意性的方式示出了用于估计图3的调节装置的舒适温度的装置；
-图5展示了根据一种实现方式的用于调节机动车辆客舱的内部温度的方法的多个步骤的实例。
具体实施方式
图2示意性地展现了根据一个实施例的一个机动车辆的空气调节系统1。
该空气调节系统1包括至少一个鼓风机2，从而使得有可能产生朝向通过一个初级管道4而连接到该鼓风机1上的加热和/或冷却装置3的空气流。该空气调节系统1还包括用于划分该空气流的装置5，该装置通过一个用于冷空气的二级管道6a和一个用于热空气的二级管道6b连接到该加热和/或冷却装置3上。该划分装置5使得有可能将二级管道6a和6b的二级热和冷空气流分成在分别与三级热空气管道7b、8a和9a相关联的冷空气管道7a、8a和9a中循环的若干三级热和冷空气流。该空气调节系统1包括与该机动车辆客舱中有待进行空气调节的区域一样多的多对用于热和冷空气的三级管道7a和7b、8a和8b、9a和9b。
用于热和冷空气的三级管道7a和7b、8a和8b、9a和9b中的每一对都对应地联接到一个混合阀瓣上，在这个实例中，已经示出了三个混合瓣阀10、11和12。混合阀瓣10至12使得有可能将吹出空气递送至该客舱的一个区域中而同时通过改变冷空气相对于热空气的比例而调节该吹出空气的温度。为了调节穿过混合阀瓣10至12而吹出的空气的温度，每个混合阀瓣10至12被连接到温度调节装置13上。
图3示意性地展现了图1的空气调节系统2的调节装置13。
该调节装置13能够调节在该机动车辆的客舱H中用户（例如驾驶员）所体验的舒适温度T舒适。该调节装置包括一个温度探头14，该温度探头能够测量客舱H的内部温度。例如，可以将该温度探头14安装到该机动车辆的内部后视镜上。
该调节装置13还包括用户所体验的舒适温度T舒适的一个估计器15以及一个控制件16，从而允许用户提出一个舒适温度设定点（Setpoint）。该控制件16和估计器15连接在一个减法器17的输入端处，该减法器的输出端被连接到一个调节器18上。
该减法器17计算出用户所希望的舒适温度设定点（Setpoint）与通过估计器15估计出的用户所体验的舒适温度T舒适之间的差值ε。由减法器17如此计算出的这个差值ε被递送到例如比例积分微分型的调节器18。调节器18被配置成根据差值ε推断出该混合阀瓣的位置。因此，该调节器18作为输出而递送用于控制该混合阀瓣的位置的一个控制信号PosMix。该调节装置13还可以包括使得能够确定用于控制其他混合瓣阀的位置的控制信号的装置。
图4示意性地示出了包括在图3的调节装置13中的估计装置15。
该估计装置15作为输入而接收借助于定位在该内部后视镜上的温度探头14所测量的内部温度、吹入该机动车辆客舱的不同区域中的空气的温度、该车辆的速度、以及再循环空气的温度和量。该估计装置还接收由安装在该机动车辆的车身壳体上的一个温度传感器所测量的外部温度、以及基于同样安装在该机动车辆的车身壳体上的一个光电传感器所测量的日照。
该估计装置15包括三个校正模块21、22和23以及用于确定舒适温度T舒适的一个模块24。该第一校正模块21接收吹入该客舱的不同区域中的空气的温度作为输入。这些温度可以通过例如安装在用于分配空气流的元件10至12上的多个温度探头而测得。该第一校正模块21作为输出而递送在对于不同区域所接收的吹出空气的加权平均值的基础上计算出的一个平均吹出空气温度。
该第二校正模块22作为输入而一方面接收再循环空气的温度和量并且另一个方面接收该车辆的速度。在这两个输入变量的基础上，该第二校正模块22确定根据该车辆速度校正过的再循环空气温度的值。
该第三校正模块23作为输入而接收通过例如光电传感器所测量的外部温度和外部日照功率。该第三校正模块23接着确定根据所测量的外部日照的功率校正过的外部温度的值。
该估计装置15还包括一个减法器25，该减法器在正输入上接收该内部温度并且在负输入上接收该外部温度。该减法器25作为输出而递送与所测量的内部温度与所测量的外部温度之间的差值相对应的变暖水平。因此该变暖水平反映了在停车时该客舱中所积累的能量的量。该变暖水平然后被送入一个补偿模块26中，该补偿模块还接收该外部日照作为输入。
在变暖水平和所测量的日照的功率的基础上，该补偿模块26确定用于对该第三校正模块23所递送的经校正的外部温度进行补偿的一个因子。该补偿因子由该补偿模块26递送到一个乘法器27，该乘法器还作为输入而接收由该第三校正模块23所递送的该经校正的外部温度。
接着该乘法器27将针对外部日照校正过的外部温度和该机动车辆的变暖水平（即，积累在机动车辆的客舱H中的热能的量）递送到该编译模块24。
根据所估计的变暖水平，即根据该客舱H的外部与内部之间的温度差，将该第三校正模块23所递送的该经校正的外部温度乘以一个在0与1之间的补偿因子。
例如，在所估计出的温度差小于5℃的情况下，认为变暖水平是低的。该变暖水平低时，将该经校正的外部温度乘以一个零因子。这是因为，在车辆离开有盖的停车场（其中在停车时该客舱没有积累任何由太阳射线所引起的热能）并且受到强烈日照的情况下，该内部温度与离开停车场时的外部温度的差别非常小。因此，不考虑外部温度在用户所体验的舒适温度的估计值方面的贡献，因为考虑它将会错误地修改舒适温度T舒适的估计值。
在所估计出的温度差在5℃与20℃之间的情况下，该补偿因子等于0.5。
另一个方面，在所估计出的温度差大于20℃的情况下，该补偿因子等于1，必须完全考虑该经校正的外部温度。
变暖水平越显著，考虑根据外部日照校正过的外部温度对于用户所体验的舒适温度T舒适的估计值的贡献就越重要。
然后该编译模块24在所测量的内部温度以及由第一校正模块21、第二校正模块22以及乘法器27所递送的这些温度的基础上确定用户所体验的舒适温度T舒适。由该估计装置如此递送的舒适温度T舒适考虑了日照以及该机动车辆的变暖水平。
图5展示了根据一种实现方式的一种用于调节机动车辆的客舱H的内部温度的方法的多个步骤的实例。
在第一步骤310中，借助于例如位于该机动车辆的内部后视镜上的温度探头14来测量该客舱H的内部温度。该温度探头14接着将该测量值递送至该估计装置15，该估计装置还接收另外的参数值（例如，这些混合阀瓣的位置、外部日照、该机动车辆外的温度、该机动车辆的速度、来自发动机回路的空气的温度、和/或来自空气冷却回路的空气的温度）作为输入。
在下一个步骤312中，在对该机动车辆的客舱中所测量的内部温度与该车辆外部温度之间的差值进行计算的基础上确定该变暖水平。
在下一个步骤314中，确定根据外部日照的功率而校正的外部温度的一个值。
在下一个步骤316中确定的是一个用于在所确定的变暖水平和外部日照功率的基础上对校正过的外部温度进行补偿的因子。
在下一个步骤318中确定的是一个在该经校正的外部温度和补偿因子的基础上补偿过的一个经校正的外部温度。
在下一个步骤320中，在所测量的内部温度以及经补偿的校正后外部温度、吹出空气的平均温度以及针对车辆速度校正过的再循环空气的温度的基础上估计出用户所体验的舒适温度T舒适。
在下一个步骤330中，接收用户所选择的舒适温度设定点（Setpoint），并且接着在下一个步骤340中计算出该舒适温度设定点（Setpoint）与该估计的舒适温度T舒适之间的差值ε。
在步骤350中，在差值ε的基础上确定用于控制混合阀瓣的位置的控制信号PosMix。
接着在步骤360中，将控制信号PosMix应用到该混合瓣阀。
根据本发明的对用于调节空气调节系统舒适温度的装置进行调节的装置使得有可能通过考虑变暖水平、即在停车时该机动车辆的客舱中所积累的热能的量而改善对用户所体验的舒适温度的估计精确度。该估计方法是借助于有限的估计装置实施的，需要小的编码大小。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的客舱的空气调节系统（1），包括：用于将热或冷空气流引入该客舱的若干不同区域中的至少一个鼓风机（2）；在所述这些区域中进行空气流分配的多个元件（10，11，12）；以及用于调节所述这些区域各自之内的空气温度的装置（13），该调节装置（13）包括：能够测量该客舱的内部温度的一个温度探头（14）、用于估计驾驶员所体验的舒适温度（T舒适）的装置（15）、允许用户提出一个舒适温度设定点（Setpoint）的用户装置（16）、以及用于确定进行空气流分配的多个元件（10，11，12）的控制的装置，其特征在于，该用于估计舒适温度（T舒适）的装置（15）包括：用于估计在停车期间该机动车辆的客舱中所积累的热能的一个模块。
2.如权利要求1所述的系统，其中，该估计模块包括一个减法器（25），该减法器用于确定该车辆外部的温度的测量值与该客舱的内部温度的测量值之间的差值。
3.如权利要求1或2之一所述的系统，其中，该用于估计舒适温度（T舒适）的装置（15）包括：一个校正模块（23），该校正模块能够确定该车辆外部的温度根据所测量的日照而矫正过的一个值；一个补偿模块（26），该补偿模块能够确定用于根据所累积的热能的估计值和所测量的日照对这个矫正过的外部温度进行补偿的一个因子；以及用于确定在所述补偿因子和该经校正的外部温度的基础上补偿过的该经校正的外部温度的一个模块（27）。
4.如权利要求1至3之一所述的系统，包括一个确定组件，该确定组件至少具有：吹出空气温度测量装置、用于测量再循环空气量的装置、用于测量车辆速度的装置、用于测量日照的装置、和/或用于测量外部温度的装置。
5.如权利要求1至4之一所述的系统，包括用于校正吹出空气的温度的一个模块（21）以及用于根据该机动车辆的速度对再循环空气的温度进行静校正的一个模块（22）。
6.一种用于调节机动车辆的客舱的内部温度的方法，包括：测量该客舱的内部温度（310）、估计驾驶员所体验的舒适温度（320）、接收一个舒适温度设定点并且调节被吹入该客舱内的空气的温度（330），其特征在于，为了估计该舒适温度，估计出在停车期间该机动车辆的客舱中所积累的热能（312）。
7.如权利要求6所述的方法，其中，在该车辆外部的温度的测量值与该客舱的内部温度的测量值之间的差值的基础上估计出所积累的热能。
8.如权利要求6或7之一所述的方法，其中，确定了该车辆外部温度根据所测量日照而校正过的一个值（314），确定了用于根据所累积的热能的估计值和所测量的日照对这个矫正过的外部温度进行补偿的一个因子（316），并且确定了在所述补偿因子和该经校正的外部温度的基础上补偿过的一个经校正的外部温度（318）。
9.如权利要求6至8之一所述的方法，其中，在该客舱的内部温度以及至少一个另外的参数的基础上估计出该舒适温度。
10.如权利要求9所述的方法，其中，该另外的参数包括：吹出空气的温度、该车辆的速度、再循环空气的量、和/或该车辆外部的温度和日照。
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