CN114714857A - 用于车辆的空气品质调节的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车内环境的监测与控制领域。本发明提供一种用于车辆的空气品质调节的方法，所述方法包括以下步骤：S1：获取车辆内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，该车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆内部向车辆外部流动的空气确定；S2：获取车辆外部的与第一空气指标相关的车外空气参数；S3：基于车内空气参数和车外空气参数控制车辆的空气交换机构的工作，该空气交换机构具有用于使车辆内部和车辆外部空气交换的空气交换功能。本发明还涉及一种用于车辆的空气品质调节的设备和一种相应的车辆。本发明在利用抽吸作用使空气从车内向外排出期间执行空气检测，能够更精准地调节换气功能，从而使车厢内空气品质更稳定。

Description

用于车辆的空气品质调节的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的空气品质调节的方法、一种用于车辆的空气品质调节的设备和一种相应的车辆。

背景技术

近年来车辆智能化进程不断深入，车辆搭载的多种人机交互功能为驾驶员的安全驾驶和舒适性提升做出了贡献。然而随着用户在车辆密闭空间内停留时间加长，人体在新陈代谢过程中不断产生二氧化碳，如果没有及时采取通风换气措施，那么车厢内二氧化碳浓度会在达到一定限度时引发乘客头痛、头晕、记忆力衰退等不良症状，严重危害乘车人员的健康。因此，车厢内的空气品质问题同样值得引起重视。

为了解决这一问题，现有技术中提出对车内和车外空气质量进行监测，并由此控制空气交互和空气净化功能。此外，还已知一种车内空气检测系统，其设置在车身上的循环导流管道中，以便借助传感器检测循环导流管道内的空气质量。

但是目前给出的上述解决方案仍存在诸多不足，特别是，这些已知监测方案只能实现室内和室外环境的综合空气质量监测，却没有按照具体指标来单独划分空气监测结果并融合地考虑这些指标之间的相互影响。此外，以往需要通过在车厢内引入附加空气管路，这不仅会对车辆原有布置造成破坏，而且车厢内空气流速有一定限度，单纯依靠测量室内流动空气有时也无法全面地反映车内各点位的平均水平。

在这种背景下，期待提供一种改进的车内空气品质调节方法，以在简化检测手段的同时，保证换气功能调控的准确性和有效性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于车辆的空气品质调节的方法、一种用于车辆的空气品质调节的设备和一种相应的车辆，以至少解决现有技术中的部分问题。

根据本发明的第一方面，提供一种用于车辆的空气品质调节的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：获取车辆内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，所述车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆内部向车辆外部流动的空气确定；

S2：获取车辆外部的与第一空气指标相关的车外空气参数；以及

S3：基于所述车内空气参数和车外空气参数控制车辆的空气交换机构的工作，所述空气交换机构具有用于使车辆内部和车辆外部空气交换的空气交换功能。

本发明尤其包括以下技术构思：在借助抽吸作用使空气从车内向车外排出过程中，不仅仅是对车厢局部空气加速，而是能够使整个车厢内空气通过抽吸作用集中混合之后再排出车外，从车内到车外的流动通路是车内各处空气的并经之处，因此能够良好地反映室内空气的整体水平，实现了室内空气参数的更精准测量。此外，在此提出按照统一指标将室内和室外空气质量量化，由此能够更有效地针对特定空气成分调节换气功能，从而使车厢内的空气品质更加稳定。

可选地，所述方法还包括：

获取车辆外部的与第二空气指标相关的另一车外空气参数，所述第二空气指标不同于所述第一空气指标；以及

在所述步骤S3中，附加地基于所述另一车外空气参数控制空气交换机构的工作。

由此，实现以下技术优点：由此能够在考虑多种因素的情况下评估室外空气是否适于被引入，有效避免室内空气受到外界污染。

可选地，所述第一空气指标是二氧化碳和/或氧气，所述第二空气指标是PM2.5、氮氧化物和/或花粉颗粒。

由此，实现以下技术优点：不仅考虑到外界客观存在的空气污染物质，而且还考虑到长时间密闭空间内二氧化碳增加和氧气缺失带来的危害，从而更精准地掌握触发空气交换功能的时机。

可选地，所述车内空气参数借助布置在车辆的泄压阀处的第一传感器所检测，其中，所述第一传感器在泄压阀致动的情况下执行车内空气参数的检测；和/或

所述车外空气参数借助布置在车辆的空调外循环进风通道中的、尤其空调外循环进风口与空调的滤芯单元之间的第二传感器所检测，和/或，所述车外空气参数借助通信接口从车辆外部接收。

由此，实现以下技术优点：通过将第一传感器和第二传感器与泄压阀及空调系统集成地布置，能够充分利用车辆原有结构，简化空气检测结构，从而降低成本，同时无需考虑由于复杂空气检测装置在车辆中的装配和搭载，由此节省车厢内部空间。

可选地，所述步骤S3包括：

在所述车内空气参数不符合第一预设条件并且车外空气参数符合第二预设条件的情况下，控制空气交换机构开启空气交换功能；或者

在车内空气参数不符合第一预设条件、车外空气参数符合第二预设条件、另一车外空气参数符合第三预设条件的情况下，控制空气交换机构开启空气交换功能。

由此，实现以下技术优点：在触发空气交换功能时兼顾了车内和车外的多种空气评估条件，既考虑到车内有害气体超标带来的危害，同时也通过控制逻辑避免车外污染物的进入，实现了更智能化的空气交换。

可选地，所述步骤S3包括：在车内空气参数符合第一预设条件的情况下，和/或，在车外空气参数不符合第二预设条件的情况下，和/或，在另一车外空气参数不符合第三预设条件的情况下，控制空气交换机构关闭空气交换功能。

由此，实现以下技术优点：通过严格限制开启空气交换的条件，实现了车内空气品质的更加科学化调控。

可选地，所述方法还包括：

在已经在步骤S3中控制空气交换机构开启空气交换功能的情况下，持续地检查车内空气参数是否符合第一预设条件；

在车内空气参数符合第一预设条件的情况下和/或在车内空气参数符合第一预设条件并维持确定时间段的情况下，控制空气交换机构关闭空气交换功能。

由此，实现以下技术优点：基于车内空气品质的反馈式调控，限制了开启空气交换功能的持续时间，这样例如能够在车内外温差较大时减少不必要的空气对流时间，提高了乘客舒适性。

可选地，所述空气交换机构被构造为空调，其中，控制空气交换机构开启空气交换功能包括控制空调工作在外循环模式，控制空气交换机构关闭空气交换功能包括控制空调工作在内循环模式。

由此，实现以下技术优点：充分利用了空调系统的原有功能，能够在不影响送风通路且不明显改变空调原有配置的情况下，实现更智能化的换气通风。

根据本发明的第二方面，提供一种用于车辆的空气品质调节的设备，所述设备用于执行本发明的第一方面所述的方法，所述设备包括：

第一获取模块，其配置为能够获取车辆内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，所述车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆内部向车辆外部流动的空气确定；

第二获取模块，其配置为能够获取车辆外部的与第一空气指标相关的车外空气参数；以及

分析模块，其配置为能够基于所述车内空气参数和车外空气参数控制车辆的空气交换机构的工作，所述空气交换机构具有用于使车辆内部和车辆外部空气交换的空气交换功能。

根据本发明的第三方面，提供一种车辆，所述车辆包括空气交换机构以及根据本发明的第二方面所述的设备，所述设备被配置为能够控制空气交换机构的工作。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的车辆的示意图，该车辆包括用于车辆的空气品质调节的设备；

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检测车内空气参数的第一传感器在车辆的泄压阀处的布置示意图；

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检测车外空气参数的第二传感器在车辆的空调系统中的布置示意图；

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的空气品质调节的方法的流程图；以及

图5示出了图4所示方法的一个方法步骤的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。

图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的车辆的示意图，该车辆包括用于车辆的空气品质调节的设备。

参考图1，车辆1被示出为包括用于空气品质调节的设备10，用于使车内外压力平衡的泄压阀20以及空调30。此外在图1中还示意性示出了它们在车舱内的大致位置。

为了实现车内空气品质调节，设备10包括在通信技术上彼此连接的第一获取模块11、第二获取模块12和分析模块13。

第一获取模块11用于获取车辆1内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，该车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆1内部向车辆1外部流动的空气确定。为此，第一获取模块11例如连接到第一传感器51，该第一传感器51与位于车辆1尾部的泄压阀20集成地布置，以使得能够对混合之后并经由泄压阀20向车外排出的空气进行气体成分测定或浓度检测。此外，在图1中还用箭头标出了车厢内空气在泄压阀致动作用下的流动方向，可以看出，当泄压阀为了平衡室内外压力而起作用时，车内空气在空气动力学作用下统一朝着车辆1尾部引导，并在泄压阀20处汇集之后被排出车外。

第二获取模块12用于获取车辆1外部的与第一空气指标相关的车外空气参数。为此，第二获取模块12例如连接到第二传感器52，该第二传感器52与位于车辆1前部(例如前挡风玻璃下)的空调30集成地布置。这里，第二传感器52例如布置在空调30的外循环进风通道中，从而能够对车辆1外部的空气质量进行检测。除了第二传感器52之外，例如还可以将用于检测其他车外空气参数或温度、湿度的传感器与空调30一体化地安装，由此实现更高的系统集成度，并且方便安装使用。此外，第二获取模块12例如还可以连接到车辆1的通信接口(未示出)，从而例如能够通过车联网技术从车辆1外部接收关于车外空气参数的信息。

分析模块13用于基于车内空气参数和车外空气参数控制车辆的空气交换机构的工作。在该实施例中，空调30例如充当空气交换机构并且例如用于在开启外循环模式时使车辆内部和外部的空气交换。此外，还可能的是，空气交换机构被实施为自动升降车窗、车载空气新风装置等。

在此应注意，虽然在该实施例中，第一获取模块11和第二获取模块12被示出为从第一和第二传感器51、52采集信息，但是同样可能的是，它们被直接构造为或包括相应的传感器。

图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检测车内空气参数的第一传感器在车辆的泄压阀处的布置示意图。在图2中，左侧和右侧分别示例性地代表车辆内部空间和外部空间的方向。

参考图2，泄压阀20例如被构造为主动式泄压阀或被动式泄压阀，其包括主体部分25以及容纳主体部分25的壳体21。主体部分25上开设有多个格栅孔，每个格栅孔均具有相关的活动盖板22，此外在主体部分25上还设有限位板23，以用于限制活动改板22的开度。

活动盖板22例如被设置成可围绕固定点转动，以能够相对于格栅孔张开一定角度，并例如可在自身重量作用下贴靠在格栅孔上并由此阻挡车内外空气流通。在图2所示实施例中该活动盖板22被示出为处于关闭位置，该活动盖板22允许从车内空间向车外空间引导单向气流。

如图2所示，用于检测车内空气参数的第一传感器51例如被固定设置在泄压阀20的壳体21的靠近车辆内部空间一侧的内壁上。此外也可能想到其他多样化的安装位置和配合方式，本发明不旨在对此进行限制。

响应于车辆内部空间压力高于外部压力(例如当关闭车门时或长时间高速行驶时)，活动盖板22例如自发地或受控地打开一定角度，从而室内空气通过抽吸作用向室外排出，在这一过程中，第一传感器51执行对车内空气参数的相应检测工作或者仅将该时段的检测结果提供用于空气品质调节。

图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于检测车外空气参数的第二传感器在车辆的空调系统中的布置示意图。

在图3中示出了空调30的局部结构，该局部结构包括限制出空气的进风通道31的壳体，在该进风通道31内，从空气流动方向的上游侧和下游侧，依次设有外循环进风口32及内循环进风口33、切换单元34、过滤单元35和风扇单元36。

如图3所示，外循环进风口32和内循环进风口33分别设置于进风通道31的最上游侧，以使车外空气在空调30的外循环模式下被输送到空调30内部，并使车内空气在空调30的内循环模式下被输送到空调30内部。切换单元34例如用于使进风通道31在外循环进风口32与内循环进风口33之间切换，由此切换导入的空气来源。

在该示例中，用于检测车外空气参数的第二传感器52例如被安装在进风通道31的位于切换单元34与外循环进风口32之间的部段上(例如内侧壁上)，从而允许第二传感器52能够有效地对从车辆外部吸入的空气进行相应的参数检测。

在切换单元34下游设置的过滤单元35例如用于对吸入的空气进行过滤，风扇单元36用于在进风通道31内形成从相应进风口32、33至空调30内部的气流，以加速气体流动。在此应注意，为了使第二传感器52的检测结果能够准确地反映室外空气品质，应使其至少布置在过滤单元35的上游，并例如在外循环模式下执行检测操作。

图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于车辆的空气品质调节的方法的流程图。该方法示例性地包括步骤S1-S3，并例如可以在使用图1所示的设备10的情况下实施。

在步骤S1中，获取车辆内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，所述车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆内部向车辆外部流动的空气确定。

作为示例，第一空气指标是二氧化碳或氧气，相应地，车内空气参数例如包括车内的二氧化碳或氧气的质量浓度(指单位气体内所含某一成分的质量，用符号ρ表示)或体积分数(指单位气体内所含某一气体成分的体积占比，通常以百分比形式表示)。

在该步骤中，例如可以借助布置在车辆的泄压阀处的第一传感器持续地检测车内空气参数，并在泄压阀致动的情况下从第一传感器提取检测结果。

在步骤S2中，获取车辆外部的与第一空气指标相关的车外空气参数。

作为示例，车外空气参数例如包括车外的二氧化碳的质量浓度或体积分数。这例如可以借助布置在空调的外循环进风口处的第二传感器检测，或者也可以借助通信接口从互联网或其他渠道接收关于车辆行驶区域的车外空气参数。

在步骤S2'中，获取车辆外部的与第二空气指标相关的另一车外空气参数，所述第二空气指标不同于所述第一空气指标。

作为示例，第二空气指标是PM2.5、氮氧化物、笨、甲醛、烟尘颗粒和/或花粉颗粒，相应地，另一车外空气参数可以是第二空气指标对应的空气成分的质量浓度或体积分数。这种信息例如可以借助相应的传感器检测，或者从互联网读取。

在步骤S3中，基于车内空气参数、车外空气参数以及另一车外空气参数控制车辆的空气交换机构的工作，该空气交换机构具有用于使车辆内部和车辆外部空气交换的空气交换功能。

在该步骤中，不仅仅基于车内空气参数来触发空气交换，而是在结合车外的空气品质的情况下共同地决定是否执行空气交换操作，具体的决策逻辑将会在下文中借助图5中进一步描述。

在此，空气交换机构例如可以是车辆的具有空气交换功能的原有部件，也可以是额外引入的通风部件。在最简单的情况下，控制空气交换机构的工作例如包括控制空调的工作模式，以便在适当场景下使空调在外循环模式与内循环模式之间切换。此外，这种控制操作例如还包括对空气交换操作的持续时间、触发频率以及外进风的风速的调节，以便在尽可能符合用户舒适性的前提下使室外新鲜空气进入车内。作为另一示例，这种控制还包括对空调和泄压阀的联动控制，以便例如在触发空气交换功能的情况下使空调置于外循环模式，同时使泄压阀的活动盖板完全开启，从而实现更高效率的空气循环。

图5示出了图4所示方法的一个方法步骤的流程图。在该示例性实施例中，图4中的方法步骤S3例如包括步骤S310-S360。

在步骤S310中，检查车内空气参数是否符合第一预设条件。作为示例，可以将车内的二氧化碳体积分数与室内空气质量标准中规定的二氧化碳含量体积分数的上限值(例如0.1％)比较，并检查目前车厢内的二氧化碳浓度是否超过这一上限。

如果没有超过上限值，则表示目前车内二氧化碳含量仍满足舒适性要求，因此例如可以在步骤S360中控制空气交换机构关闭空气交换功能。作为示例，在空气交换机构涉及空调的情况下，例如可以使空调保持默认的内循环模式。

如果车内空气参数超过上限值，则表示车内空气中的二氧化碳含量过高，可能会对人体健康不利。于是，可以在步骤S320中继续检查车外空气参数是否符合第二预设条件。在该步骤中，例如可以检查车外空气中的二氧化碳浓度是否超过室外的二氧化碳浓度标准中规定的室外极限值。

如果在步骤S320中发现室外二氧化碳浓度超标，则表示目前虽然室内空气较差，但是直接引入车外空气同样不能改善这种情况，因此例如在步骤S360中继续保持空气交换功能关闭。

如果在步骤S320中发现室外二氧浓度处于预设范围内，则表示就第一空气指标(二氧化碳)而言，如果使车外空气与车外空气中和则可以使车内空气中的二氧化碳浓度回归到正常水平。在这种情况下，例如在接下来的步骤S330中继续检查另一车外空气参数是否符合第三预设条件。

作为示例，例如可以在步骤S330中检查车外的PM2.5浓度是否超过室外的污染物标准中规定的极限值。如果是这种情况，则表示车外二氧化碳浓度虽然达标，但是其他污染物可能会危害人体健康，此时如果采取通风措施，可能会使车内人员暴露于高PM2.5环境中的风险，因此同样不适于使外部空气进入。于是，可以在步骤S360中继续保持空气交换功能关闭。在此，除了可以使空气交换功能关闭之外，例如还可以开启空气净化功能，以便对车内空气进行净化。

如果在步骤S330中发现车外的PM2.5含量较低且低于极限值，则可以在步骤S340中控制空气交换机构开启空气交换功能，以便使车外新鲜空气进入车厢内。作为示例，例如可以使空调在外循环模式中工作，同时可以使车窗或天窗开启。作为另一示例，也可以控制泄压阀主动式地打开活动盖板，以便更高效地实现内外空气流通。

在空气交换期间，可以在步骤S350中继续检查车内空气参数是否符合第一预设条件。在经过一段时间之后，如果车内二氧化碳浓度已经恢复到安全限度以下，或者如果车内的氧气浓度已经处于舒适性范围内，则可以延迟一段时间之后或直接在步骤S360中控制空气交换功能重新关闭。反之，如果车内二氧化碳浓度仍未完全达标，则可以继续保持空气交换功能的开启。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种用于车辆(1)的空气品质调节的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：获取车辆(1)内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，所述车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆(1)内部向车辆(1)外部流动的空气确定；

S2：获取车辆(1)外部的与第一空气指标相关的车外空气参数；

S3：基于所述车内空气参数和车外空气参数控制车辆(1)的空气交换机构(30)的工作，所述空气交换机构(30)具有用于使车辆(1)内部和车辆(1)外部空气交换的空气交换功能。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：

获取车辆(1)外部的与第二空气指标相关的另一车外空气参数，所述第二空气指标不同于所述第一空气指标；以及

在所述步骤S3中，附加地基于所述另一车外空气参数控制空气交换机构(30)的工作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述第一空气指标是二氧化碳和/或氧气，所述第二空气指标是PM2.5、氮氧化物和/或花粉颗粒。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，

所述车内空气参数借助布置在车辆(1)的泄压阀(20)处的第一传感器(51)所检测，其中，所述第一传感器(51)在泄压阀(20)致动的情况下执行车内空气参数的检测；和/或

所述车外空气参数借助布置在车辆(1)的空调外循环进风通道(31)中的、尤其空调外循环进风口(32)与空调的滤芯单元(35)之间的第二传感器(52)所检测，和/或，所述车外空气参数借助通信接口从车辆(1)外部接收。

5.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述步骤S3包括：

在所述车内空气参数不符合第一预设条件并且车外空气参数符合第二预设条件的情况下，控制空气交换机构(30)开启空气交换功能；或者

在车内空气参数不符合第一预设条件、车外空气参数符合第二预设条件、另一车外空气参数符合第三预设条件的情况下，控制空气交换机构(30)开启空气交换功能。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述步骤S3包括：

在车内空气参数符合第一预设条件的情况下，和/或，在车外空气参数不符合第二预设条件的情况下，和/或，在另一车外空气参数不符合第三预设条件的情况下，控制空气交换机构(30)关闭空气交换功能。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：

在已经在步骤S3中控制空气交换机构(30)开启空气交换功能的情况下，持续地检查车内空气参数是否符合第一预设条件；

在车内空气参数符合第一预设条件的情况下和/或在车内空气参数符合第一预设条件并维持确定时间段的情况下，控制空气交换机构(30)关闭空气交换功能。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述空气交换机构(30)被构造为空调，其中，控制空气交换机构(30)开启空气交换功能包括控制空调工作在外循环模式，控制空气交换机构(30)关闭空气交换功能包括控制空调工作在内循环模式。

9.一种用于车辆(1)的空气品质调节的设备(10)，所述设备(10)用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述设备(10)包括：

第一获取模块(11)，其被配置为能够获取车辆(1)内部的与第一空气指标相关的车内空气参数，所述车内空气参数通过测量经抽吸作用而从车辆(1)内部向车辆(1)外部流动的空气确定；

第二获取模块(12)，其被配置为能够获取车辆(1)外部的与第一空气指标相关的车外空气参数；以及

分析模块(13)，其被配置为能够基于所述车内空气参数和车外空气参数控制车辆(1)的空气交换机构(30)的工作，所述空气交换机构(30)具有用于使车辆(1)内部和车辆(1)外部空气交换的空气交换功能。

10.一种车辆(1)，所述车辆(1)包括空气交换机构(30)以及根据权利要求9所述的设备(10)，所述设备(10)被配置为能够控制空气交换机构(30)的工作。

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