CN110525382A - 用于外车窗表面的车辆自动除霜系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于外车窗表面的车辆自动除霜系统和控制方法”。一种用于自动地控制车辆气候控制系统的除雾/除霜功能的系统，包括控制器，所述控制器被配置为从自传感器阵列接收的多个输入计算环境露点温度值。所述控制器进一步被配置为：如果从所述传感器阵列接收的车窗外表面温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的计算差值小于或等于预定阈值，则设定冷凝指示器。所述控制器响应于所述设定的冷凝指示器而致动所述车辆气候控制系统除雾/除霜功能和/或车窗擦拭器系统。

Description

用于外车窗表面的车辆自动除霜系统和控制方法

技术领域

本文件总体上涉及机动车辆领域，并且更具体地，涉及用于车辆外车辆表面的自动除霜/除雾的系统和方法。

背景技术

大多数现代车辆(包括电动车辆、混合动力车辆、基于内燃发动机的车辆和自主车辆)包括为车辆的乘客舱提供期望水平的气候控制的某一版本的气候控制系统。这通常由车辆暖通空调系统(HVAC)系统提供，HVAC系统经由风道网络和调风器将气流引导到乘客舱中。根据车辆用户偏好，利用来自车辆外部的新鲜空气等对气流进行清洁、过滤、加热、冷却、加湿/除湿、再循环或共混。通过气候控制系统，可以建立期望水平的感知用户舒适度。

气候控制系统通常经由气候控制头进行控制，所述气候控制头是包括各种手动致动器的控制面板。气候控制头可以设置成各种设计并且包括各种控制件或致动器。通常包括用于除霜/除雾设置的一个控制件，通过除霜/除雾设置可以防止冷凝物或霜在车窗的外表面和/或内表面上积聚。

传统上，经由气候控制头来手动地控制气候控制系统的除霜功能。为了实施除霜功能，通常需要用户识别车窗的表面上的实际或潜在冷凝物或霜、确定气候控制系统的适当设置以快速地除去冷凝物或霜，并且手动地实施那些设置。这可以结合车辆擦拭器系统(用于这样装备的车窗)的操作来完成，以更快速地除去冷凝物和/或霜。

气候控制系统的除霜功能的最佳设置取决于许多变量。这些包括干球环境空气温度、露点温度(即，可能在车窗表面上形成冷凝物的温度)、环境相对湿度和车窗表面温度。这些变量中的很多变量(如果不是全部的话)无法容易地被用户辨别或计算，并且因此通常除霜气流温度和相对湿度设定到默认水平。同样地，除霜气流速度(即，HVAC鼓风机速度)设定到默认速度或由用户根据冷凝物/霜的感知清理速度来手动地设定。

然而，如果气候控制系统的除霜功能没有设定到最佳设置，那么对冷凝物和/或霜的清理可能会延迟，并且用户可能会在完成此类清理之前尝试操作车辆。这导致潜在地不安全情形。在另一潜在情形下，对于自主车辆(即，被配置为在很少乃至没有人类输入的情况下感测其环境并在地理位置之间导航的车辆)，用户可能无法选择期望的除霜功能设置。

为了解决这些和其他问题，本公开描述了用于气候控制系统的车窗除霜装置功能的自动化控制的系统和方法。所述系统和方法依赖于各种输入来确定和致动除霜功能的最佳设置，所有这些都不需要人类输入。

发明内容

根据本文中描述的目的和益处，描述了用于车辆气候控制系统的除雾/除霜功能的自动控制的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置为从自传感器阵列接收的多个输入计算环境露点温度值并且如果从所述传感器阵列接收的车窗外表面温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的计算差值小于或等于预定阈值，则设定冷凝指示器。所述控制器响应于所述设定的冷凝指示器而致动所述车辆气候控制系统除雾/除霜功能和/或车窗擦拭器系统。所述控制器可以被包括在气候控制模块中。还描述了包括所要求保护的系统的车辆。

在实施例中，所述控制器进一步被配置为计算所述车窗外部温度值输入与所述计算的环境露点温度值输入之间的差值，以提供计算的差值。所述控制器随后将所述计算的差值与预定的阈值差值进行比较并且根据所述比较来设定所述冷凝指示器。

在实施例中，所述传感器阵列至少包括一个或多个环境温度传感器、一个或多个环境相对湿度传感器、一个或多个车窗外表面温度传感器、一个或多个乘客舱温度传感器，以及一个或多个乘客舱湿度传感器。

在实施例中，所述控制器进一步被配置为根据乘客舱温度值输入和乘客舱相对湿度值输入来设定除霜气流温度值。所述控制器还可以被配置为根据在车窗的外表面上形成冷凝物的确定概率来设定所述擦拭器系统的速度值。

在实施例中，提供“预调节”操作模式，其中所述控制器进一步被配置为与选自由以下项组成的组的远程定位装置进行可操作的通信：智能钥匙、钥匙扣、智能电话和便携式计算装置。

在另一方面，还提供了由上述系统实施例的用于自动地控制车辆气候控制系统的除雾/除霜功能的方法。

在以下描述中，示出并描述了所公开的用于气候控制系统的车窗除霜装置功能的自动化控制的系统和方法的若干优选实施例。如应该认识到，所述系统和方法能够具有其他不同的实施例，并且它们的若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些都不脱离如本文中阐述且在所附权利要求中描述的描述内容。因此，附图和描述在本质上应被视为说明性而非限制性的。

附图说明

并入本文且形成本说明书一部分的附图示出了用于监测和评估车窗除霜装置的性能的系统和方法的若干方面，并且连同描述内容一起用来解释其某些原理。在附图中：

图1示意性地示出了配备有根据本公开的用于自动地控制气候控制系统除霜功能的系统的车辆；

图2示出了包括图1的系统的车辆仪表板和挡风玻璃；

图3以流程图形式示出了根据本公开的用于自动地控制气候控制系统除霜功能的方法；以及

图4以图形形式示出了露点温度值的计算。

现在将详细地参考所描述的用于气候控制系统的车窗除霜装置功能的自动化控制的系统和方法的当前优选实施例，其实例在附图中示出。

具体实施方式

在高层次上，本公开涉及用于自动地控制车辆气候控制系统的除霜功能的方法以减少车窗的外表面出现冷凝物和/或结霜。本公开还涉及用于实施所述方法的系统。主要在减少/消除车辆前挡风玻璃的外表面的冷凝物和/或霜的背景下描述所述方法和系统。然而，技术人员将容易理解，所描述的方法和系统同样适用于车辆的具有相邻通风口并且容易形成冷凝物和/或霜的任何车窗或其他表面，例如驾驶员和乘员前侧窗、驾驶员和乘员后侧窗、后窗等。所述系统包括向控制器提供各种输入的传感器阵列。所述控制器与气候控制系统进行可操作的通信并且被配置为根据那些输入来确定冷凝物/霜形成于车窗的外表面上的风险。所述控制器根据确定的风险来设定冷凝指示器。当所述冷凝指示器被设定时，所述控制器还被配置为控制车辆气候控制系统通过抵靠车窗引导适当调节的气流并且如果需要的话通过致动车辆擦拭器系统来从车窗除去冷凝物/霜。另外，所述控制器被配置为确定最佳气流温度和湿度并且还确定最佳擦拭器马达速度以便以快速且有效的方式除去冷凝物和/或霜。

图1示意性地示出了包括乘客舱102的车辆100，所述乘客舱102的环境由气候控制系统保持在期望的舒适水平。车辆中的用于气候控制的基本元件是技术人员众所周知的，并且其详细描述对于本公开是不必要的。然而，在高层次上，车辆100包括通常由参考标号104描绘的气候控制系统，众所周知，所述气候控制系统包括用于向乘客舱102提供经调节气流的各种元件，包括但不意图任何限制，压缩机、蒸发器芯、导管以及通常由参考标号106表示的其他元件。气候控制系统104还包括与空气分配门(未示出)流体连通的鼓风机108，所述空气分配门经由风道网络110将经调节气流递送到多个通风口112中的一者或多者。众所周知，可以借助于控制各种设计的机械联动装置(未示出)的致动器来自动地控制空气分配门。与本公开尤其相关的是通风口112，所述通风口112被设置成抵靠车窗116的面向乘客舱102的表面114(见图2)引导经调节空气的气流，以降低冷凝物/霜形成于车窗116的外表面上的风险和/或从车窗116的外表面除去现有的冷凝物/霜。气候控制系统还包括用于将空气从乘客舱102返回到气候控制系统104的再循环空气端口115，以及用于将新鲜气流从车辆100的外部引导到乘客舱102中的一个或多个新鲜空气端口117。

技术人员很清楚，可以在车辆100的各种位置提供额外的通风口112以便为驾驶员和乘客提供舒适。技术人员还很清楚，气候控制系统104在各种功能模式下操作，包括但不意图任何限制，加热模式、空气调节(冷却)模式、再循环模式、新鲜空气模式和除霜模式。技术人员已知气候控制系统104的允许系统在这些和其他模式下操作并且在几乎无限种温度值、相对湿度值等下提供经调节气流的具体硬件、软件和设置。

车辆100还配备擦拭器系统118(见图2)，众所周知，所述擦拭器系统118包括马达(未示出)和一个或多个擦拭器刮片120，所述擦拭器刮片120设置成越过车窗116的外表面以物理地除去冷凝物和霜。擦拭器系统118马达适于使擦拭器刮片120以各种速度移动，包括但不意图任何限制，以间歇模式、以低持续速度模式、以高持续速度模式，以及可能地以低持续速度模式与高持续速度模式之间的逐步增加速度。

返回图1，车辆100还配备传感器阵列122。在实施例中，传感器阵列122至少包括被配置为提供指示车辆外部环境温度的输入的一个或多个传感器、被配置为提供指示车辆外部相对湿度的输入的一个或多个传感器、被配置为提供指示乘客舱102温度的输入的一个或多个传感器、被配置为提供指示乘客舱102相对湿度的输入的一个或多个传感器、被配置为提供指示车窗116外表面温度的输入的一个或多个传感器，以及其他传感器。本文中设想使用任何合适的温度传感器，包括但不意图任何限制，基于热敏电阻的传感器、负温度系数传感器、红外传感器，以及其他传感器。同样地，本文中设想使用任何合适的湿度传感器，包括但不意图任何限制，电容式湿度传感器、热式湿度传感器以及电阻式湿度传感器。

为便于说明，传感器阵列122在图1中示意性地描绘为一个单元。然而，技术人员将了解，传感器阵列122的各个单独传感器的具体位置将根据单独传感器的具体功能并且可能根据所采用的传感器的具体类型而改变。例如，传感器阵列122可以包括通常设置在车辆100的外表面上或附近的一个或多个环境温度传感器124和环境相对湿度传感器126以允许测量外部温度。传感器阵列122还可以包括通常设置在乘客舱102的内部中的一个或多个乘客舱温度传感器128和一个或多个乘客舱相对湿度传感器130。一个或多个车窗温度传感器132可以物理地邻近车窗116诸如挡风玻璃(见图2)的外表面放置，或者如果基于红外技术的话则可以设置成使传感器信号撞击在所述外表面上以获取温度读数。

气候控制系统104还包括与气候控制系统的各种元件进行可操作的通信和/或信息通信的一个或多个电子计算机单元(ECU)。可操作的通信和/或信息通信可以借助于各种有线和无线手段，包括但不意图任何限制，依赖于各种已知协议的车辆有线总线，诸如控制器局域网(CAN)、局域互连网(LIN)以及其他协议。还设想无线通信，包括WiFi、RFID以及其他无线通信。在实施例中，ECU是包括一个或多个控制器136的专用气候控制模块(CCM)134。众所周知，所述控制器包括一个或多个处理器138、一个或多个存储器模块140以及存储装置142，所述存储器模块140包括任何合适的存储器，包括但不意图任何限制，SRAM、DRAM、EEPROM、NOR和ILC NAND快闪存储器以及其他存储器。CCM 134可以包括单个微处理器或者串联或以其他方式链接的多个微处理器。

CCM 134还包括逻辑，即，存储在存储器中的计算机可执行指令，以用于控制气候控制系统104和可能地其他车辆100系统。CCM134与传感器阵列122进行信息通信并且与气候控制系统104的元件进行操作通信。这将在下文更详细地描述。还通过至少一个控制面板144来提供对气候控制系统104的手动控制，所述控制面板144可以用许多已知设计和技术中的任一种来配置、通常至少设置在车辆100的仪表板146中(见图2)。当然，为方便其他用户，可以提供其他气候控制系统控制面板，例如邻近车辆100的一个或多个乘客座椅设置的与门或控制台(未示出)相关联。

利用上述内容作为背景，本公开提供了用于通过CCM 134根据从传感器阵列122接收的各种输入来自动地控制气候控制系统104的除霜模式或功能的方法和系统。在高层次上，所述方法包括由CCM134从传感器阵列122至少接收环境温度值输入、环境相对湿度值输入和车窗外表面温度值输入。根据这个信息，CCM 134被配置为确定是否激活气候控制系统104的除霜功能、是否激活擦拭器系统118并且进一步确定最佳气流温度、鼓风机108速度和擦拭器系统118速度，以便最快速地从车窗116外表面清理冷凝物/霜。

更详细地说，参考图3，示出了用于自动地控制气候控制系统104的除霜功能的方法300。众所周知并且如图4的图形形式所示，当温暖的湿空气接触较冷表面时通过焓湿过程在车窗116的外表面上形成冷凝物，并且因此只有在车窗116外部温度小于环境空气露点温度时才形成冷凝物。图4的点1表示选定的环境空气温度和环境相对湿度。当车窗118外表面温度(点3)降至低于环境空气的露点温度(点2)时，出现冷凝物。露点温度就是当湿空气在恒定压力下冷却时出现冷凝物的温度，即，与水蒸气分压力相关联的饱和温度。

返回图3，在步骤302处，CCM 134从环境温度传感器124、环境相对湿度传感器126和车窗温度传感器132接收输入。在步骤304处，CCM 134计算露点温度的值，如上所述。本领域中已知用于计算露点温度的各种方法，所述各种方法通常根据实际(“干球”)环境空气温度和相对湿度来计算露点温度。设想它们中的任一者的实施。在实施例中，CCM 134使用从图4的曲线图中导出的查找表来计算环境空气露点温度和与方法300相关联的其他变量。下表1中呈现了代表性查找表。由传感器阵列122的传感器提供车窗温度、环境空气温度和环境相对湿度的输入，如上所述。

表1.露点温度查找表。

接下来，在步骤306处，CCM 134计算所确定的车窗外表面温度值与所计算的露点温度值之间的减法差值(也见表1，最后一列)。在步骤308处，CCM 134将所计算的减法差值与预定的阈值进行比较。如果所计算的减法差值大于或等于预定的阈值，则CCM 134不采取动作(步骤310)。如果所计算的减法差值小于预定的阈值，则在步骤312处，CCM 134设定冷凝指示器。预定的阈值可以由CCM 134根据环境相对湿度和车窗116外表面上的温度分布来计算，或者可以被车辆100制造商根据环境测试结果而预设为默认值。

在设定冷凝指示器后，在步骤314处，CCM 134致动擦拭器系统118来清理冷凝物/霜和/或致动气候控制系统104除霜模式以抵靠车窗116的内表面114引导经调节空气，以便进一步加速从车窗外表面清理冷凝物/霜。在实施例中，作为清理冷凝物/霜的最节能且有效的方法，CCM 134首先致动擦拭器系统118，并且接下来致动气候控制系统104除霜模式。

在实施例中，CCM 134致动气候控制系统104来提供最佳的经调节气流，也就是说，最佳气流温度、湿度和鼓风机速度，以加快对冷凝物/霜的清理。本领域中已知用于以预定气流温度、相对湿度和速度提供经调节空气的方法，并且设想通过CCM 134来实施任何已知方法。抵靠车窗116的内表面114引导的经调节空气的具体温度和湿度可以根据乘客舱102温度和相对湿度来确定，所述乘客舱102温度和相对湿度分别提供到CCM 134作为来自乘客舱温度传感器128和乘客舱相对湿度传感器130的输入。

在一个可能的替代实施例中，如上所述，CCM 134被配置为确定车窗外表面温度并且计算露点温度值。CCM 134进一步被配置为将所确定的车窗外表面温度与所计算的露点温度值进行比较。抵靠车窗116的内表面114引导的经调节空气的具体温度和湿度将由所确定的车窗外表面温度与所计算的露点温度值的接近度来确定，即，在车窗外表面温度接近所计算的露点温度值并且形成冷凝物/霜的概率/可能性增加时，CCM 134将通过HVAC领域中已知的方法来致动气候控制系统104以升高温度并降低经调节气流的湿度。

在另一实施例中，CCM 134以最佳擦拭器刮片120速度来致动擦拭器系统118，以便加快对冷凝物/霜的清理。如将了解，这通过使CCM 134对擦拭器系统118马达进行可操作的控制来实现。在实施例的一个可能的实现方式中，众所周知，擦拭器系统118马达可以适于以间歇模式、低速模式和高速模式移动擦拭器刮片120。在这个实施例中，如上所述，CCM134被配置为确定车窗外表面温度并且计算露点温度值。CCM 134进一步被配置为将所确定的车窗外表面温度与所计算的露点温度值进行比较。对擦拭器系统118马达速度的选择将由所确定的车窗外表面温度与所计算的露点温度值的接近度决定，即，在车窗外表面温度接近所计算的露点温度值时，CCM 134将增大擦拭器刮片120速度。

在另一实施例中，通过使CCM 134与远程装置148(见图1)进行可操作的通信来提供远程启动或“预调节”功能，所述远程装置148可以用于从车辆100外部的位置远程地致动基本上如上所述的气候控制系统104除霜功能。远程装置148可以是本领域中已知的用于远程控制车辆功能的任何合适的装置，包括但不意图任何限制，钥匙扣、智能钥匙、配备有适当地配置的应用程序(类似于手机即钥匙功能)的智能电话、台式计算装置、诸如笔记本电脑或平板电脑的移动计算装置，以及其他装置。远程装置148可以被配置为通过任何合适的无线技术与CCM 134通信，包括但不意图任何限制，RFID以及其他无线技术。

因此，通过上述描述，提供了一种用于控制气候控制系统104除霜功能来从车窗116最佳地清理冷凝物/霜的简单有效且稳健的系统和方法。出于说明和描述的目的，已经呈现了前述公开。并非旨在穷举或将实施例限制为所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。当按照公平、合法和公正地授权的权利要求的宽度来解释时，所有此类修改和变化都在所附权利要求的范围内。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有用于车辆气候控制系统除雾/除霜功能的自动控制的系统，如上所述。

根据实施例，本发明的特征还在于，提供被包括在气候控制模块中的控制器。

Claims (15)

1.一种用于车辆气候控制系统除雾/除霜功能的自动控制的系统，所述系统包括控制器，所述控制器被配置为：

从自传感器阵列接收的多个输入计算环境露点温度值；

如果从所述传感器阵列接收的车窗外表面温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的计算差值小于或等于预定阈值，则设定冷凝指示器；以及

响应于所述设定的冷凝指示器而致动所述车辆气候控制系统除雾/除霜功能和/或车窗擦拭器系统。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述传感器阵列至少包括：

一个或多个环境温度传感器、一个或多个环境相对湿度传感器、一个或多个车窗外表面温度传感器、一个或多个乘客舱温度传感器，以及一个或多个乘客舱湿度传感器。

3.如权利要求2所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为根据乘客舱温度值输入和乘客舱相对湿度值输入来设定除霜气流温度值。

4.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为根据在车窗外表面上形成冷凝物的确定概率来设定所述车窗擦拭器系统的速度值。

5.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述控制器被包括在气候控制模块中。

6.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为计算所述车窗外表面温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的差值，以提供计算的差值。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为将所述计算的差值与预定的阈值差值进行比较。

8.如权利要求1、2或3所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为与选自由以下项组成的组的远程定位装置进行可操作的通信：智能钥匙、钥匙扣、智能电话和便携式计算装置。

9.一种用于车辆气候控制系统除雾/除霜功能的自动控制的方法，所述方法包括：

由控制器从自传感器阵列接收的多个输入计算环境露点温度值；

如果从所述传感器阵列接收的车窗外表面温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的计算差值小于或等于预定阈值，则由所述控制器设定冷凝指示器；以及

由所述控制器响应于所述设定的冷凝指示器而致动所述车辆气候控制系统除雾/除霜功能和/或车窗擦拭器系统。

10.如权利要求9所述的方法，所述方法包括提供所述传感器阵列，所述传感器阵列至少包括：

一个或多个环境温度传感器、一个或多个环境相对湿度传感器、一个或多个车窗外表面温度传感器、一个或多个乘客舱温度传感器，以及一个或多个乘客舱湿度传感器。

11.如权利要求9或10所述的方法，所述方法包括进一步配置所述控制器以根据在车窗表面上形成冷凝物的确定概率来设定除霜气流温度值。

12.如权利要求9或10所述的方法，所述方法包括进一步配置所述控制器以根据在车窗的外表面上形成冷凝物的确定概率来设定所述车窗擦拭器系统的速度值。

13.如权利要求9或10所述的方法，所述方法包括进一步配置所述控制器以计算所述车窗外部温度值输入与所述计算的环境露点温度值之间的差值，以提供计算的差值。

14.如权利要求13所述的方法，所述方法包括进一步配置所述控制器以将所述计算的差值与预定的阈值差值进行比较。

15.如权利要求9或10所述的方法，所述方法包括进一步配置所述控制器以与选自由以下项组成的组的远程定位装置进行可操作的通信：智能钥匙、钥匙扣、智能电话和便携式计算装置。