CN105539062A - 用于确定具有空调系统的车辆的环境空气湿度、防止车窗蒙上薄雾及确定蒸发器是潮湿还是干燥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定具有空调系统的机动车辆的环境空气中的相对湿度的方法。根据本发明，根据环境空气温度和在潮湿状态的空调系统的蒸发器的出气口温度的测量值来确定环境空气湿度，其中在空调系统的压缩机被开启并且然后已经被关闭以及同时空调系统保持在风扇模式下的时刻，并且还等到直到蒸发器不再包含空调系统的液体制冷剂但仍然是潮湿的之后，测量蒸发器的出气口温度。

Description

用于确定具有空调系统的车辆的环境空气湿度、防止车窗蒙上薄雾及确定蒸发器是潮湿还是干燥的方法

说明书

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于确定车辆的环境空气湿度、防止车窗蒙上薄雾及确定车辆空调系统的蒸发器是潮湿还是干燥的方法以及相应的装置。

在机动车辆中，环境空气中的相对湿度的知晓是必要的或有用的，特别是用于调节通风系统或空调系统，使得在车辆车窗没有从外部或内部蒙上薄雾的情况下乘客舱中的相对湿度尽可能舒适。

通常，通过专用湿度传感器测量环境空气湿度。因此，专利文献DE102009019128A1公开了在空气流过车辆空调系统的蒸发器之前和之后通过湿度传感器确定空气的绝对湿度或相对湿度，以便采取任何必要的措施来干燥蒸发器，因此防止车窗蒙上薄雾。

然而，包括用于测量空气相对湿度的干湿表的相对湿度传感器是相对昂贵的，其提供相当不精确的测量值并且不总是可靠的。

本发明是基于简化车辆空调系统的控制和调节——特别是能够用尽可能少的成本确定车辆的环境空气中的相对湿度、能够以简单的方式防止车窗蒙上薄雾并且也能够容易地确定蒸发器是否潮湿——的目的。

根据本发明利用具有独立权利要求的特征的方法和装置来实现这个目的。

在从属权利要求中给出本发明的有利改进。

根据本发明的用于确定环境空气湿度的方法是基于以下认识：在具有空调系统的车辆中，当蒸发器是潮湿的并且同时空调系统在风扇模式下时，在关闭压缩机之后，根据蒸发器出口空气的温度特性并且根据环境空气的温度得出相对湿度是可能的，因为只要蒸发器是潮湿的，在所述温度测量值和实际环境空气湿度之间就有清楚且可重现的相关性。

因此，仅需要非常简单和可靠的温度传感器来确定环境空气中的相对湿度。

当车辆正以典型的道路交通速度向前移动时，获取环境空气温度和蒸发器的空气出口温度的测量值是有利的。在这种情况下，可以保证空调系统的新鲜空气处于在新鲜空气进口处的环境空气的温度下。已经发现的是，新鲜空气在通过任何风道通向蒸发器的其路径上吸收由驱动马达和比如例如空气输送风扇这样的其他车辆辅助设备产生的限定的热量，以便当新鲜空气进入蒸发器时，新鲜空气的温度已经升高了限定的值，如果空气输送量保持不变，则新鲜空气的温度也是恒定的。这个温度升高是车辆特定值，其例如在2K和4K之间，通常大约为3K。

当开启空调系统并且接着关闭压缩机同时蒸发器是潮湿的时候，即冷凝水已经沉积在暴露于送气环境空气的热交换面上，在大约一分钟之后，空调系统的蒸发器中的全部制冷剂将被蒸发掉。在这一分钟之后，蒸发器然后仅被仍然在通过蒸发器的空气流中蒸发的冷凝水冷却，因此呈现取决于环境空气的湿度的近似恒定的温度。只有当蒸发器中的全部冷凝水已经蒸发时——这通常是在大约10分钟之后的情况——其温度再次升高，即环境空气温度加上来自车辆前部区域中的热吸收的上述温度增加值。

蒸发器中的蒸发水膜的更大冷却与已知是环境空气温度加上来自热吸收的温度增加值的进入蒸发器的空气的温度相比较，其温度基本上呈现离开蒸发器的空气的温度，因此构成环境空气中的相对湿度的测量值。测量相对湿度的这种方法与通过干湿表的测量相似，并且可以以与干湿表测量相同的方式从参考表容易地读取相对湿度，或可以使用合适函数或类似函数确定相对湿度。

通常尽可能早地测量蒸发器的出气口温度，例如在关闭压缩机之后大约一或两分钟之后。

在通向蒸发器的新鲜空气的路径上的新鲜空气的温度在传送期间升高预限定的值的知识，也形成根据本发明的用于防止具有空调系统的车辆中的车窗蒙上薄雾的方法的基础。当开启并且然后关闭空调系统的压缩机同时空调系统保持在风扇模式下时，通过监控空调系统的蒸发器的出气口温度来确定蒸发器是否是潮湿的，并且如果蒸发器是潮湿的，则降低用于启动压缩机的当前设置的露点温度阈值。

上述两种方法都是基于蒸发器是否是潮湿的知识。从专利文献DE19728577A1已知的是，通过蒸发器温度与新鲜空气的露点温度的比较来获得这种知识，但为此需要专用露点传感器或温湿度传感器。

在通向蒸发器的新鲜空气的路径上的新鲜空气的温度在驾驶期间升高预限定的值的知识，形成用于确定车辆空调系统的蒸发器是潮湿还是干燥的特别简单的方法的基础，因为如果蒸发器的出气口温度——在关闭压缩机之后大约一或两分钟同时空调系统保持在风扇模式下——处于与测得的环境空气温度和车辆特定温度升高值的总和相比更接近测得的环境空气温度，则蒸发器的状态简单地被认为是潮湿的，否则简单地被认为是干燥的。这种方法无可否认地相对粗略，但对这里描述的目的和可能的更进一步的目的来说是足够的。

在下面参考附图给出了示例性实施例的描述。附图示出了：

图1是在关闭车辆空调系统之后蒸发器出气口温度的时间发展的示例；

图2是解释蒸发器状态的确定的示意图；以及

图3是解释环境空气湿度的确定的示意图。

在风洞中，以50kph(千米/小时)的速度模拟具有内燃发动机和空调系统的机动车辆的行驶，其中流过风洞的空气具有14℃的温度和60％的相对湿度。温度传感器设置在空调系统的蒸发器的出气口中，以测量蒸发器的出气口温度。

模拟行驶继续，同时空调系统运行直到达到静止状态，在静止状态下，蒸发器的出气口温度已经呈现大约3到4℃的恒定值。在上述条件下，由于多余的水滴落，蒸发器是潮湿的并且沉积在蒸发器的热交换面上的冷凝水量大体上是恒定的。

在某一时刻——图1中在实验时间67分钟处——停用空调系统的压缩机，并且在大约一分钟的时段内，存在于空调系统的蒸发器中的全部制冷剂蒸发掉。这个阶段在图1中用垂直细长的虚线矩形标示。

在这大约一分钟之后，蒸发器然后仅被蒸发冷凝水冷却并且呈现近似恒定的温度。冷凝水在这里以大体上恒定的干燥速率(即，每时间单位的量)蒸发，其中蒸发器的出气口温度仅稍微地升高。这个阶段在图1中用水平细长的虚线矩形标示。蒸发器的出气口温度仅稍微地升高并且不保持完全恒定，因为蒸发器表面干燥不均匀。

蒸发器的出气口温度的水平——其在大体上恒定的水蒸发的这个阶段期间被设置——由流过蒸发器表面的空气的温度、速度和湿度确定。其温度是环境空气温度和在这个车辆中是3K的来自车辆的热吸收的车辆特定温度升高值的总和，即对于这个试验驾驶是17℃。同样，在上述条件下流过蒸发器表面的空气的速度是恒定的或保持尽可能恒定。

因此，产生的蒸发器的出气口温度在实践中仅取决于环境空气中的相对湿度，因此蒸发器的进气口温度——其是环境空气温度加上这里3K的恒定温度升高——和在从关闭压缩机起同时蒸发器是潮湿的大约一或几分钟时的蒸发器的出气口温度的测量值的知晓，允许得出环境空气相对湿度。流入蒸发器的空气越干燥，产生的蒸发器出口空气的温度水平就越低；因此蒸发器中的蒸发水膜的更大冷却是流过蒸发器的空气的相对湿度的衡量手段。

当蒸发器中的全部冷凝水已经蒸发时——其在这个测试示例中是在15分钟之后的情况，蒸发器的出气口温度再次升高并且当蒸发器完全干燥时最终达到17℃的进气口温度。

当然，当关闭压缩机时，如果蒸发器是潮湿的，只能从环境空气温度和蒸发器的出气口温度得出关于相对环境湿度的结论。

现在参考图2描述当空调系统的压缩机被关闭但在风扇模式下以便新鲜空气仍然流过空调系统同时车辆在运转中时，用于确定蒸发器状态为潮湿或干燥的特别简单的方法。这种方法无可否认地相对粗略，但对于本发明目的来说是足够的。

根据图2，从蒸发器的进气口温度减去温度升高值的一半(1.5K)以便限定阈值温度(15.5℃)，蒸发器的进气口温度在蒸发器完全干燥时等于出气口温度(在上述示例中是17℃)，其是环境空气温度(14℃)加上来自热吸收的3K温度升高。如果蒸发器的出气口温度——在关闭空调系统之后大约一分钟——处于低于阈值温度，则蒸发器的状态可以被认为是潮湿的，而如果蒸发器的出气口温度处于高于这个温度，则蒸发器的状态是干燥的。

参考图3，现在具体说明可以如何确定环境相对湿度的示例，其中图3所示的测量曲线是在上述给定的条件下确定的(行驶速度50kph，环境空气温度14℃，蒸发器进气口温度17℃，压缩机关闭之后大约1分钟，新鲜空气风扇设置为3/7)，然而其中环境空气湿度变化。

图3用粗线示出蒸发器的出气口温度并且用细线示出环境空气中的相对湿度，蒸发器的出气口温度和环境空气中的相对湿度各自取决于蒸发器进口空气的相对湿度，其中两条线是均匀递增的函数。

例如，如果在用图1中的水平细长的虚线矩形标示的阶段期间产生的蒸发器的出气口温度的水平是12℃，则我们沿着箭头P从粗线上对应于12℃的点垂直向上移动到细线，并且在左侧刻度上读取属于这个交点的大约73％的环境空气中的相对湿度。

同样，关于图1的示例，环境空气湿度是60％。

图3的示例——在该示例中获取与蒸发器进口空气的相对湿度有关的测量曲线——仅用于说明。我们看到，没有必要知道蒸发器进口空气的相对湿度，并且也没有必要执行作为说明在这里所描述的方法以便确定环境空气湿度。

相反，在实践中，经验获取的参考表存储在空调系统控制单元中，以与作为与干湿表一起使用的干燥和潮湿温度计处的温度的函数的相对湿度表相同的方式，其给出属于给定环境空气温度和蒸发器的给定出气口温度的环境空气中的相对湿度。

参考图2所描述的用于确定蒸发器状态是潮湿还是干燥的方法，也允许当空调系统的压缩机在操作中但已经关闭以及同时车辆仍然在运转中时防止由于来自蒸发器的冷凝水分的车窗蒙上薄雾的特别简单的方法。这种方法，与上述相似，也需要空调系统在风扇模式下而不是在除霜模式下操作。

如果通过监控蒸发器的出气口温度，以这种方式确定蒸发器是潮湿的，则设置相应的标记“蒸发器潮湿”。

如果设置标记“蒸发器潮湿”，则降低用于启动压缩机的当前露点温度阈值。

继续监控出气口温度，并且如果蒸发器检测为干燥，则删除标记“蒸发器潮湿”。

如果车辆停放并且随后重新启动，则检查是否设置标记“蒸发器潮湿”，并且如果是，则立即自动地开启并且操作空调系统，以便车窗根本不蒙上薄雾。

Claims (10)

1.一种用于确定具有空调系统的机动车辆的环境空气中的相对湿度的方法，其中环境空气湿度是根据环境空气温度和在潮湿状态下的所述空调系统的蒸发器的出气口温度的测量值确定的，其中在空调系统压缩机被开启并且然后已经被关闭以及同时所述空调系统保持在风扇模式下的时刻，并且还等到直到所述蒸发器不再包含所述空调系统的液体制冷剂但仍然是潮湿的之后，测量所述蒸发器的所述出气口温度。

2.如权利要求1所述的方法，其中当所述机动车辆以典型的道路交通速度向前移动时，获取所述测量值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述环境空气湿度被确定为所述蒸发器的测得的所述出气口温度和温度值的函数，所述温度值是测得的所述环境空气温度和车辆特定温度升高值的总和。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述温度升高值在2K和4K之间。

5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述温度升高值在2K和4K之间。

6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述空调系统的所述压缩机已经关闭之后大约一分钟或两分钟，测量所述蒸发器的所述出气口温度。

7.一种用于防止具有空调系统的机动车辆中车窗蒙上薄雾的方法，其中当所述空调系统的压缩机被开启并且然后已经被关闭且同时所述空调系统保持在风扇模式下时，通过监控所述空调系统的蒸发器的出气口温度来确定所述蒸发器是否是潮湿的，并且其中如果确定所述蒸发器是潮湿的，则降低用于启动压缩机的当前设置的露点温度阈值。

8.一种用于确定机动车辆空调系统的蒸发器是潮湿还是干燥的方法，其中如果在所述空调系统的压缩机已经被关闭并且同时所述空调系统保持在风扇模式下之后的一预设的时间，所述蒸发器的出气口温度处于比测得的环境空气温度和车辆特定温度升高值的总和更接近所述测得的环境空气温度，则确定所述蒸发器的状态为潮湿的，并且其中如果所述蒸发器的所述出气口温度处于比所述测得的环境空气温度更接近所述测得的环境空气温度和所述车辆特定温度升高值的总和，则确定所述蒸发器的状态为干燥的。

9.如权利要求7或8所述的方法，其中还使用如权利要求1到6中的一项或多项所述的方法来确定所述机动车辆的环境空气中的相对湿度。

10.一种具有空调系统的机动车辆中的装置，其中所述装置配置成执行如权利要求1到9中任一项所述的方法。