CN103687736A - 用于机动车辆内部温度的多区域调节的方法以及相关联的空气调节系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆内部（H）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内部（H）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），所述调节装置（13）包括可以测量车辆内部（H）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）；以及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）。该调节装置（13）包括：一个用于进行空气流分配的调节器（18），该调节器在入口处接收该设定舒适温度（设定值）与该舒适温度（T舒适）估计值之间的差值（ε）、并且在出口处递送一个控制信号（PosMixDriver）给这些元件中用于将空气流分配进入一个第一区域中的一个元件（10）；以及装置（19），该装置基于给将空气流分配进入该第一区域的该元件（10）的控制信号（PosMixDriver）来为这些将该空气流分配进入与所述第一区域分开的区域中的元件（11，12）确定多个控制信号（PosMixPassenger，PosMixAR）。

Description

用于机动车辆内部温度的多区域调节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不同区域的空气的温度调节。
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机动车辆客舱中。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，温度可以从一个区域到另一个区域发生改变，例如在前舱室与后舱室之间、或的确甚至在驾驶员的座位与乘客的座位之间。这是因为，根据外部条件（例如在夏天）以及在机动车辆的客舱中所使用的材料，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。依次地，这些物体辐射一定量的、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，轿车的前部可能比后部更热，刚性塑料的仪表板比由合成织物制成的座椅或覆盖大面积后部的类似物辐射出更多热量，并且前部一般具有更多的玻璃区域从而允许太阳辐射进入。因此为了快速地且有效地对机动车辆客舱的整个内部进行空气调节，该空气调节系统必须向客舱前部传送与后部相比更多的冷的吹出空气或更冷的吹出空气。
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。
因此这个舒适温度被用于舒适温度反馈回路中，从而起到控制混合阀瓣的作用。
相应地，在客舱包括一个具有单一混合阀瓣的空气调节系统的情况下，计算出该舒适温度设定点与所测量的舒适温度之间的差值，并且通过一个调节器（例如PID型）来确定该混合阀瓣的位置通过并应用其以消除所计算出的温度差。
在对客舱的若干区域使用若干混合阀瓣的情况下，该回路的应用次数与阀瓣数一样多。因此，对每个区域都考虑了与该区域的温度估计值和该区域的舒适温度设定点相关联的混合阀瓣设定。然而，这种类型的方法涉及复杂的微调，从而需要每个区域具有一个鼓风机。此外，每个区域需要一个反馈回路，就实施例的编码大小和装置大小而言，成本增大了。
为了将这种方法的编码大小限制在多区域空气调节的框架内，有可能相对于一个平均舒适温度进行调节，即，相对于这些区域中的温度平均值进行调节。接着通过对每个区域应用一个针对该平均舒适温度的不同补偿值来进行每个区域的混合阀瓣的设定。然而，温度调节的精度不如前一种情况好。此外，一个区域中的舒适温度设定点的任何改变都引起其他区域中的变化。
发明内容
本发明提出的是通过提供具有良好调节精度以及有限的编码大小的一个空气调节系统调节装置来缓解以上提及的这些缺点。
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该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、以及允许用户提出一个舒适温度设定点的用户装置。
根据一个总体特征，该调节装置包括：一个用于进行空气流分配的调节器，该调节器作为输入接收该设定舒适温度设定点与该舒适温度估计值之间的差值、并且能够作为输出递送一个控制信号给这些元件中用于在一个第一区域中进行空气流分配的一个元件；以及基于给在所述第一区域中进行空气流分配的该元件的控制信号、为这些在与所述第一区域不同的区域中进行该空气流分配的元件确定控制信号的装置。
在该客舱的不同区域中进行该空气流分配的这些元件可以是例如空气管道阀瓣还或混合阀瓣或鼓风机出口阀。在空气管道阀瓣的情况下，该阀瓣的打开位置将受控以便调节被递送到该客舱的相关联区域中的空气量。在混合阀瓣的情况下，这些阀瓣的打开位置将受控以便调节被吹入该客舱的这些区域中的空气的温度和量，这些混合阀瓣一方面是位于冷空气管道的出口处的阀瓣并且另一方面是位于热空气管道的出口处的阀瓣，从而使得有可能在旨在用于该客舱的一个区域的一个空气管道中将冷的和热的两种空气流混合。在鼓风机出口阀的情况下，这些阀的打开程度受控以便调节吹出空气的温度和量。
有利的是，该确定装置可以包括一个存储器，在该存储器中为一个用于在一个区域进行空气流分配的元件储存了的一个补偿值。这些补偿值可以在工厂试验设备上储存。
优选地，该调节装置包括一个减法器，该减法器用于确定该舒适温度设定点与该舒适温度估计值之间的差值。
该调节装置优选地包括一个确定组件，该确定组件至少带有：用于测量这些用于进行空气流分配的元件的运行条件（例如像这些混合阀瓣的位置）的装置、用于测量日照的装置、用于测量外部温度的装置、用于测量该车辆的速度的装置、用于测量来自发动机回路的空气的温度的装置、和/或用于测量来自空气冷却回路的空气的温度的装置。
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的若干不同区域内的空气的温度。
根据总体特征，为了调节吹入空气的温度，确定了吹入一个第一区域中的空气的温度的控制并且在所述第一区域的吹入空气的温度的控制的基础上确定了吹入多个其他区域中的空气的温度的多个控制。
这些其他区域的吹入空气的温度的这些控制有利地是通过向吹入该第一区域的空气的温度的控制为每个区域添加一个不同的补偿值而确定的。
优选地，吹入该第一区域的空气的温度的所述控制是在该舒适温度设定点与该估计的舒适温度之间的差值的基础上确定的。
驾驶员所体验的该舒适温度优选地是在所测量的内部温度以及至少一个另外的参数的基础上估计的。
该另外的参数可以有利地包括：这些进行空气流分配的元件的运行条件、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。
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：
-图1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2以示意性的方式展现了图1的空气调节系统的调节装置；
-图3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；
-图4展现了根据本发明一个实施例在包括空气调节系统的机动车辆客舱的三个区域中的温度变化曲线。
具体实施方式
图1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，从而使得有可能通过一个初级管道4产生朝向连接到该鼓风机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分别在与三级热空气管道9a、9b和9c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连接到一个混合阀瓣10、11和12上。混合阀瓣10至12使得有可能将吹入的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入空气的温度。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2示意性地展现了图1的空气调节系统1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对用户所希望的舒适温度设定点（Setpoint）与通过估计器15估计的用户所体验的舒适温度T舒适之间的差值ε进行计算。由减法器17如此计算出的差值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推断出该驾驶员混合阀瓣10的位置。因此，该调节器18递送用于控制该驾驶员混合阀瓣10的位置的一个控制信号PosMixDriver作为输出。
这个控制信号PosMixDriver一方面被递送到该驾驶员混合阀瓣10并且另一方面被递送到用于确定乘客混合阀瓣11和后部混合阀瓣12的控制信号的装置19。
包含在该调节装置13中的确定装置19包括一个存储器20，在该存储器中储存了多个补偿值，这些补偿值有待被施加到用于控制驾驶员混合阀瓣10的位置的控制信号上，以便获得用于控制乘客混合阀瓣11的位置的控制信号和用于后部混合阀瓣12的控制信号。每个不同的混合阀瓣与一个补偿值相关联。该确定装置19接着将用于控制乘客混合阀瓣的位置的控制信号PosMixPassenger作为输出递送到该乘客混合阀瓣11并且将用于控制该后部混合阀瓣的位置的控制信号PosMixAR递送到该后部混合阀瓣12。
在对于每个区域都可以提出温度设定点的情况下，每个区域的补偿值可以是变化的并且取决于该区域的温度设定点。例如，如果乘客提出了不同于驾驶员的温度设定点，则该确定装置19的补偿值被修改而使得用于控制乘客混合阀瓣的位置的控制信号PosMixPassenger被调节成乘客区域的温度设定点。
此外，为了确定用户所体验的舒适温度T舒适，估计器15除了由温度探头14所测量的内部温度之外，还接收了另外的参数值（例如，是来自用于测量每个混合阀瓣的位置的装置、来自能够测量机动车辆上的外部日照的太阳能传感器、来自一个外部温度传感器、来自该车辆的速度传感器、来自用于来自发动机回路的空气的温度探头、和/或来自用于来自空气冷却回路的空气的温度探头）作为输入。因此本发明这些另外参数的数量和性质而包括多个不同实施例。
这些不同参数的值允许该估计器15对温度探头14所测得的内部温度的校正进行精化以便估计出用户所体验的舒适温度T舒适。
图3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301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器15，该估计器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302中，在所测量的内部温度以及以上提到的另外的参数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303中，接收用户所选择的舒适温度设定点（设定点）并且接着在步骤304中计算出该舒适温度设定点（设定点）与该估计的舒适温度T舒适之间的差值ε。
在步骤305中，在差值ε的基础上确定用于控制驾驶员混合阀瓣10的位置的控制信号PosMixDriver。
接着在步骤306中，通过将一个第一补偿值应用到用于控制驾驶员混合阀瓣10的位置的控制信号PosMixDriver来确定用于控制乘客混合阀瓣的位置的控制信号PosMixPassenger，并且通过将一个补偿值应用到用于控制驾驶员混合阀瓣10的位置的控制信号PosMixDriver来确定用于该后部混合阀瓣12的控制信号PosMixAR。
最后在步骤307中，将控制信号PosMixDriver、PosMixPassenger、PosMixAR对应地应用到驾驶员混合阀瓣10、乘客混合阀瓣11、以及后部混合阀瓣12。
图4展现了根据本发明一个实施例以及根据现有技术的一种模式的一个包括空气调节系统的机动车辆的客舱的三个区域中的温度变化曲线。
该变化是对于被划分成（举例而言）三个调节区域的客舱的空气调节系统而呈现的：一个驾驶员区域、一个乘客区域、以及一个后部区域。每个区域与一个混合阀瓣相关联。
对每个区域而言，用虚线表示了温度设定点Cp（对乘客区域而言）、Ce（对驾驶员区域而言）、CA（对后部区域而言）。
此外，对每个区域而言，随时间t变化呈现了两条温度变化曲线。第一种实线曲线I、III、V代表了根据本发明的一个空气调节系统的温度。第二种点划线曲线II、IV、VI代表了在平均温度的基础上进行调节的一种空气调节系统的温度。
在这些温度曲线上，在瞬时时刻tc加上了乘客区域的舒适温度设定点的变化。代表乘客区域的温度的实线I和点划线曲线II重合，表明在所述后部区域中进行了设定点的改变。
能够在曲线III中看出，就本发明的空气调节系统的调节装置所使用的调节方法而言，驾驶员区域的温度未被修改，而对于使用如曲线IV中所展示的平均温度的调节方法，该温度被大大改变。对于根据本发明的调节，该后部区域的温度被略微修改（如曲线V中所示），而对于使用平均温度的调节而言，该温度被略微更大地改变，如曲线VI中所示。
因此根据本发明的空气调节系统的调节方法使得有可能以良好的调节精度获得对机动车辆客舱内部的舒适温度的调节，甚至比相对于平均温度值进行的调节具有更好的精度。该调节方法是借助于受限的调节装置实现的，相对于对客舱的每个区域都使用一个调节回路的调节而言，该调节装置需要的编码大小减小。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的客舱（H）的空气调节系统（1），包括：用于将热或冷空气流引入该客舱（H）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该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（H）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）、以及允许用户提出一个舒适温度设定点（设定点）的用户装置（16），其特征在于，该调节装置（13）包括：一个用于进行空气流分配的调节器（18），该调节器作为输入接收该舒适温度设定点（设定点）与该舒适温度（T舒适）的估计值之间的差值（ε）、并且能够作为输出而递送一个控制信号（PosMixDriver）给这些元件中用于在一个第一区域进行空气流分配的一个元件（10）；以及装置（19），该装置基于给在所述第一区域进行空气流分配的该元件（10）的该控制信号（PosMixDriver）来为这些在与所述第一区域不同的区域进行空气流分配的元件（11，12）确定控制信号（PosMixPassenger，PosMixAR）。
2.如权利要求1所述的系统，其中该确定装置（19）包括一个存储器（20），在该存储器中为一个用于在一个区域进行空气流分配的元件（11，12）储存了的一个补偿值。
3.如权利要求1或2之一所述的系统，其中该调节装置（13）包括一个减法器（17），该减法器用于确定该舒适温度设定点（设定点）与该舒适温度（T舒适）的估计值之间的差值（ε）。
4.如权利要求1至3之一所述的系统，其中该调节装置（13）包括一个确定组件，该确定组件至少带有：用于测量这些用于进行空气流分配的元件的运行条件的装置、用于测量日照的装置、用于测量外部温度的装置、用于测量该车辆的速度的装置、用于测量来自发动机回路的空气的温度的装置、和/或用于测量来自空气冷却回路的空气的温度的装置。
5.一种用于调节机动车辆的客舱（H）的内部温度的方法，该方法包括：测量该客舱（H）的内部温度、估计驾驶员所体验的舒适温度（T舒适）、接收一个舒适温度设定点（设定点）并且调节被吹入该客舱的若干不同区域内的空气的温度，其特征在于，为了调节吹入空气的温度，确定了吹入一个第一区域中的空气的温度的控制（PosMixDriver）并且在所述第一区域的吹入空气的温度的控制（PosMixDriver）的基础上确定了吹入多个其他区域中的空气的温度的多个控制（PosMixPassenger，PosMixAR）。
6.如权利要求5所述的方法，其中这些其他区域的吹入空气的温度的这些控制是通过向吹入该第一区域的空气的温度的控制为每个区域添加一个不同的补偿值而确定的。
7.如权利要求5或6之一所述的方法，其中吹入该第一区域的空气的温度的所述控制（PosMixDriver）是在该舒适温度设定点（设定点）与该估计的舒适温度（T舒适）之间的差值（ε）的基础上确定的。
8.如权利要求5至7之一所述的方法，其中驾驶员所体验的该舒适温度（T舒适）是在所测量的内部温度以及至少一个另外的参数的基础上估计的。
9.如权利要求8所述的方法，其中该另外的参数包括：这些进行流动分配的元件的运行条件、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。
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