CN110539609A - 响应于二氧化碳估算控制车辆通风的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请总体上涉及响应于估算的二氧化碳水平控制车厢空气的再循环。特别地，本文所提出的方法和装置使用现有的车辆传感器来估算车厢内的二氧化碳水平，以最大限度地实现车厢内部空气再循环，从而使进入的外部有害气体最少并降低加热和空调系统的负荷。

Description

响应于二氧化碳估算控制车辆通风的方法和装置

技术领域

本申请大体上涉及响应于估算的二氧化碳水平控制车辆车厢空气的再循环。特别地，本申请涉及响应于存储的数据和传统的车辆传感器来估算车厢的二氧化碳水平，以控制车厢通风时间。

背景技术

车厢舒适性是汽车制造商实现客户满意度的主要驱动因素。加热、冷却、湿度控制和空气新鲜程度都是使乘客舒适的因素。然而，同时保持所有这些因素需要在性能和舒适性之间进行折衷。例如，用空调冷却车厢，并引入外界的热空气来保持空气新鲜会适得其反。

车厢舒适性的另一个折衷点是新鲜空气的流通能够减少乘客呼吸产生的二氧化碳积聚，但在车外空气循环进入车厢时会引入外部有害气体，如车辆尾气中的一氧化碳。因此，需要一种将新鲜空气通入车厢的方法和装置，该方法和装置解决了上述现有技术的一个或多个缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于控制车厢中二氧化碳水平的装置，包括：再循环模块，其用于将外部空气引入具有再循环状态和打开状态的车厢中；第一传感器，其用于确定车厢占用情况；存储器，其用于存储车厢体积数据；以及控制器，其用于响应于再循环状态持续时间、车厢占用情况和车厢体积数据来估算二氧化碳水平，该控制器可响应于对二氧化碳水平的估算超过上限值而操作用于生成控制信号以将再循环模块切换到打开状态。

根据本发明的另一方面，一种控制车厢中二氧化碳水平的方法，包括响应于车厢占用情况、再循环模式持续时间和车厢体积数据来确定车厢占用情况、确定再循环模块中再循环模式的持续时间、检索存储器中车厢体积数据并估算车厢二氧化碳水平，从而生成估算的车厢二氧化碳水平，并响应于估算的车厢二氧化碳水平对比而生成再循环模块控制信号。

本发明的附加特征将在下面的说明书和随附的权利要求以及附图中显而易见。

附图说明

通过参考对本发明实施例的描述并结合附图，本发明的上述和其它特征和优点以及实现它们的方式将变得更加显而易见，并且本发明将被更好地理解，其中：

图1是示出用于实施本公开的系统和方法的车厢105的示例性环境100的图。

图2示出了描述响应于二氧化碳估算控制车辆通风的示范系统的方框图。

图3示出了描述响应于二氧化碳估算控制车辆通风的示例性方法的示例性流程图。

本文所阐述的示例示出了本发明的优选实施例，并且这些实施例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下详细说明仅为示例性质，并不旨在限制本公开或其应用和使用。此外，无意受在前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束。例如，本公开中响应于二氧化碳估算控制车辆通风具有用于车辆的特定应用。然而，正如本领域技术人员将理解的，本公开的方法和装置可能在车辆外部的系统中具有其它应用。

现在参考图1，示出了用于实现本公开的系统和方法的车厢105的示例性环境100的图。示例性车厢105配有乘客座椅130、加热和空调系统(HVAC)110和再循环模块115。在示例性应用中，车厢105将来自太阳125的光能130输入车厢105，从而使得车厢105内的热能和温度升高。为了抵消该热能，HVAC系统110冷却车厢空气，使车厢空气120再循环。车辆中的乘客在呼吸时会排出二氧化碳CO2，因此，必须通过再循环模块115引入外部空气来定期更换车厢空气，然后外部空气通常经过HVAC系统110被引入车厢105。但是，当外部空气被引入到车厢105中时，该空气必须被加热或冷却到期望的内部温度，因而对HVAC系统110施加了额外的负担。此外，来自车外的有害气体也被引入到车内，例如来自车辆尾气的一氧化碳、花粉和其它过敏原。

为了最大限度减少外部空气的引入，同时减少HVAC系统110的负担并减少车内CO2积聚，该系统和相应的方法可根据可检测的内部车厢因素，例如车厢占用情况、车厢尺寸、车辆位置等来估算车厢内的CO2水平。本公开所提出的系统是有利的，不需要昂贵的CO2传感器，并且可以在不使用CO2传感器的情况下，准确估算由于乘客呼吸而产生的CO2浓度。对于大多数应用，车辆HVAC系统110和非HVAC系统中的现有传感器被用作CO2模型的输入。

现在转到图2，示出了用于响应于二氧化碳估算200控制车辆通风的示例系统的方框图。该系统包括HVAC控制器210、再循环模块250和多个传感器。传感器可包括以下中的一个或多个：占用检测传感器215、HVAC风扇转速检测器220、车窗和车门状态传感器225、车速传感器230、HVAC温度车门位置传感器235和车辆位置传感器240。此外，该系统可将数据存储在存储器245中，例如车厢体积、区域和局部CO2估算、风扇转速数据等。这些存储的数据连同传感器提供的数据一起输入到CO2模型中。

在一个示例性实施例中，由每个乘客每分钟呼出的CO2加上从外部引入的CO2体积(包括通过再循环模块的交换和车厢的空气泄漏)，加上在被进入的外部空气置换后剩余的先前CO2体积之和来确定CO2浓度随时间的变化。该总和除以车厢内部的总可呼吸体积来确定CO2浓度。应当注意的是，所有的输入不必都使用该模型。如果不存在输入，则不使用CO2累积的平均值或最坏情况值。一旦估算的CO2浓度超过阈值，HVAC控制器210控制再循环模块250以引入具有较低CO2浓度的外部空气，从而降低内部CO2浓度。

可呼吸空气体积是车厢内的空气体积，其由于每个乘客的身体体积而导致每个乘客的人均呼吸空气体积减少。外部CO2浓度可通过将存储在存储器245中的查找表与通过车辆位置传感器240确定的位置(例如全球定位系统GPS信号)进行比较来确定，或根据区域或全球平均CO2浓度来确定。该位置数据或全球平均CO2浓度也可用作起始车厢CO2浓度，具体取决于车辆熄火时间和最后一次CO2估算。可根据车速、鼓风机转速和温度设置来确定不受控的泄漏。HVAC风扇转速可作为所选热模型的一部分或乘客的一部分进行请求。CO2排放率是每个乘客休息状态时的标准值。由重量传感器确定的乘客重量也可用于微调CO2排放率。响应于车窗和门窗状态传感器225确定任何打开的车门或车窗泄漏率。此外，当车门或车窗打开时的空气交换率也会根据每个打开的实例考虑到外部浓度。

该系统和方法可用于控制再循环模块250内的再循环门，以便响应于CO2浓度而引入外部空气。当CO2浓度达到上限值时，再循环门打开，引入外部空气。当CO2浓度达到下限阈值时，车门关闭，且HVAC系统再次工作，操作用于使车厢内的空气再循环。

现在转到图3，示出了描述用于响应于二氧化碳估算300控制车辆通风的示例性方法的示例性流程图。该方法首先用于确定车厢310的占用情况。这可以通过在车辆座椅、安全带等使用的传感器来确定。还可以通过使用座椅内传感器来确定乘客的重量，以便更准确地估算每个乘客产生的CO2和每个乘客占用的车厢空间体积，从车厢体积中减去每个乘客的估算体积，以确定可用于空气循环的车厢体积。

然后，该方法可用于确定再循环模块320的再循环模式持续时间。该持续时间有助于估算车厢内随时间累积的CO2。理论上，通风系统处于再循环模式的时间越长，车厢内的CO2浓度越大。在一个示例性实施例中，该持续时间可根据车辆发动期间根据车门关闭时设置的计时器以及当前时间或先前再循环模块的开启状态和当前时间之间的持续时间来确定。

然后，该方法可用于从存储器330中检索车厢体积数据。存储器可以存储车厢体积等以供HVAC控制器访问。此外，HVAC控制器可通过从总车厢体积中减去估算的乘客体积来估算可用于车厢空气循环的车厢体积。

然后，该方法可操作用于估算车厢二氧化碳水平340。可响应于车厢340的占用情况、再循环模式持续时间和车厢体积数据来确定车厢二氧化碳水平，以生成估算的车厢二氧化碳水平。

然后，该方法可用于响应于估算的车厢二氧化碳水平350的比较生成再循环模块控制信号。该方法可进一步操作以生成控制再循环模块控制信号，以便当估算的车厢二氧化碳水平低于第一水平时再循环模块处于再循环模式，而当估计的车厢二氧化碳水平高于第二水平时再循环模块处于打开模式。

如权利要求11所述的方法，其中，该控制信号可用于控制再循环模块，使得再循环模块在估算的车厢二氧化碳水平低于第一水平时处于再循环模式，而当估算的车厢二氧化碳水平高于第二水平时，再循环模块处于打开模式。打开模式将外部空气引入到车厢中。

可选地，该方法可确定再循环模块的风扇转速，并且其中，响应于风扇转速估算车厢二氧化碳水平。此外，车辆位置可用于估算外部CO2水平，其中通过对外部CO2水平的估算并响应于车辆位置来估算车厢二氧化碳水平。同样，该方法可确定车辆速度，并且其中响应于车辆速度来估算车厢二氧化碳水平。例如，如果车辆以高速行驶，则与静止的车辆相比，车厢空气再循环所需要的时间可能更少。车辆速度可与车窗状态传感器结合使用，以确定车窗打开，并且已通过打开的车窗对车厢空气进行了更新。因此，该方法可确定车窗状态，并且根据车窗状态对车厢二氧化碳水平进行估算。

该方法还可用于存储二氧化碳查找表，进一步地响应于查找表估算二氧化碳的水平。该方法可以估算车厢泄漏，其中响应于车厢泄漏来估算车厢二氧化碳水平并确定车辆位置，并且其中存储器进一步操作以存储空气质量位置数据，并响应于车辆位置来进行车厢二氧化碳水平的估算，空气质量位置数据可用于估算车厢CO2水平。

本文所阐述的实施例示出了本发明的优选实施例，并且这些实施例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于控制车厢内二氧化碳水平的装置，包括：

再循环模块，其用于将外部空气引入到具有再循环状态和打开状态的车厢内；

用于确定所述车厢的占用情况的第一传感器；

用于存储车厢体积数据的存储器；以及

控制器，其用于响应于所述再循环状态的持续时间、所述车厢占用情况和所述车厢体积数据来估算二氧化碳水平，所述控制器响应于所述二氧化碳水平的估算超过上限值而生成控制信号以将所述再循环模块切换至所述打开状态。

2.如权利要求1所述的装置，还包括风扇转速传感器，其中响应于所述风扇转速传感器的数据估算所述二氧化碳水平。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器可响应于所述二氧化碳水平的估值被认为低于下限值而进一步地产生控制信号以将所述再循环模块切换到所述再循环状态。

4.如权利要求1所述的装置，进一步包括位置传感器，其中响应于通过响应于所述位置传感器产生的数据估算所述二氧化碳水平。

5.如权利要求1所述的装置，进一步包括车速传感器，其中响应于通过响应于所述车速传感器产生的数据估算所述二氧化碳水平。

6.如权利要求1所述的装置，进一步包括窗口状态传感器，其中响应于通过响应于所述窗口状态传感器产生的数据估算二氧化碳水平。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述存储器操作用于存储二氧化碳查找表，所述控制器进一步地响应于所述查找表估算所述二氧化碳水平。

8.如权利要求1所述的装置，其中所述控制器进一步地操作用于估算车厢泄漏，并响应于所述车厢泄漏估算所述二氧化碳水平。

9.如权利要求1所述的装置，进一步包括用于生成位置数据的位置传感器，其中所述存储器进一步地操作用于存储空气质量位置数据，并响应于所述位置数据和所述空气质量位置数据估算所述二氧化碳水平。

10.一种控制车厢内二氧化碳水平的方法，包括；

确定车厢的占用情况；

确定再循环模块的再循环模式的持续时间；

从存储器中检索车厢体积数据；

响应于车厢占用情况、再循环模式持续时间和车厢体积数据来估算车厢二氧化碳水平，以生成估算的车厢二氧化碳水平；以及

响应于所述估算的车厢二氧化碳水平的比较生成再循环模块控制信号。