ES2959370T3

ES2959370T3 - Un sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales y métodos asociados

Info

Publication number: ES2959370T3
Application number: ES18728806T
Authority: ES
Inventors: Matthias Heinzmann; Thomas Heininger; Bernd Bauer; Mario Schoen; Mirco Schön; Andreas Weber; Martin Klein; Dominik Haider; Mathias Hösl; Tobias Schwimmbeck; Pascal Thau
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2024-02-23
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: EP4393566A2; EP3634791B1; EP3634791A1; US11787269B2; KR102597264B1; WO2018224299A1; US20230294489A1; KR20200015525A; EP4393566A3; US11642942B2; CN110740886A; US20180345762A1

Abstract

Un sistema de gestión de filtración de aire vehicular multimodal inteligente (10) que incluye un primer elemento de filtro (400) y un segundo elemento de filtro (300) dispuestos en una carcasa de aire fresco (100), en el que la carcasa de aire fresco (100) tiene una entrada (110) y una salida (150). Además, se proporciona un tercer elemento de filtro (500) que está dispuesto en una carcasa de cabina (200), teniendo la carcasa de cabina (200) una o más entradas (210, 220, 230). Un canal de fluido (154) dispuesto entre el aire fresco (100) y la carcasa de la cabina (200). Finalmente, se incluye un desviador (152) que está dispuesto cerca de una salida (150) de la carcasa de aire fresco (100), en donde el desviador (152) está configurado para hacer que el aire fluya a través de la carcasa de aire fresco (100) selectivamente a través de uno o ambos del primer elemento filtrante (400) y el segundo elemento filtrante (300). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales y métodos asociados

Campo técnico

La presente invención se refiere, en general, al campo de la filtración de aire, principalmente la filtración de aire de cabinas en vehículos de pasajeros o vehículos comerciales.

Antecedentes

Se ha identificado que para mantener la comodidad de los pasajeros en la cabina de un vehículo se debe proporcionar un suministro suficiente de aire a la cabina. En parte, porque los pasajeros consumen oxígeno y exhalan dióxido de carbono, de modo que es necesario reponer el oxígeno, pero también para conservar otras propiedades que aumenten su comodidad, tal como la circulación de aire para mantener la temperatura, así como expulsar o eliminar del aire gases nocivos, partículas o incluso olores corporales.

Los mecanismos típicos de filtración de aire de cabinas a menudo tienen la capacidad de extraer selectivamente aire del ambiente que rodea el vehículo o de hacer recircular aire desde el interior de la cabina. Para mejorar la calidad del aire, a menudo se proporcionan elementos filtrantes dentro de los conductos de aire y así se filtran las diversas corrientes de aire enviadas a la cabina. Históricamente, los sistemas preexistentes han requerido la filtración obligatoria a través de varios elementos filtrantes, en donde la filtración obligatoria a través de una serie de elementos filtrantes aumenta la resistencia al flujo y, en consecuencia, aumenta la carga en el ventilador y el consumo de energía del mismo sin permitir la adaptación del aire de la cabina en función de los distintos factores ambientales desde los que el vehículo puede estar obteniendo el aire que suministra. Así mismo, habitualmente, el elemento filtrante, por lo general, forma parte del sistema HVAC del vehículo.

El documento DE 102008042856 A1 describe un sistema filtrante de aire de cabinas que tiene una carcasa de aire nuevo con un primer elemento filtrante y una carcasa de cabina con un segundo elemento filtrante. La carcasa de aire nuevo y la carcasa de aire de cabina están conectadas de forma fluida. En una entrada de la carcasa de aire nuevo hay una solapa de derivación con la que se puede sortear el primer elemento filtrante.

El documento US 2017/056806 A1 describe un sistema filtrante de aire de cabina que tiene una carcasa de aire nuevo y una carcasa de cabina que están conectadas de forma fluida. En la cámara de aire nuevo hay un filtro adaptado tanto para la filtración de gases como de partículas, en donde los filtros de partículas y gases están formados por una disposición coplisada de medios filtrantes.

Sumario de la invención

En el presente documento se contempla un sistema de gestión de filtros según la reivindicación 1.

El primer desviador puede controlarse a través de medios electromecánicos o medios neumáticos.

El sistema de gestión de filtros puede incluir además una unidad de control que comprende un procesador en comunicación con el primer desviador y al menos un sensor. El sensor o sensores pueden estar configurados para detectar la calidad del aire ambiental que entra en el sistema gestión de filtros, como por ejemplo, aunque no de forma limitante, la concentración del tamaño de las partículas, la composición y concentración del gas, la temperatura, la presión, la velocidad del flujo de aire, las características ópticas, el estado de funcionamiento del vehículo, el estado de carga, la ocupación del vehículo o la humedad en el aire ambiental, etc.

En otra disposición, la carcasa de cabina puede incluir además un desviador de filtro asociado al canal de fluido y aire dirigido desde la carcasa de aire nuevo. También puede disponer de un desviador de derivación asociado a una entrada directa de aire nuevo de la carcasa de cabina, y un desviador de cabina asociado a una entrada de recirculación de la carcasa de cabina, en donde el filtro, los desviadores de derivación y cabina pueden estar en posición abierta, posición cerrada o en posiciones parcialmente abiertas.

En otra disposición, el sistema de gestión de filtros puede incluir una unidad GPS y una unidad de base de datos en comunicación con un procesador.

En otra disposición, el sistema de gestión de filtros incluye un sistema de admisión que tiene un sistema de gestión de la humedad, en donde el sistema de admisión está en comunicación de fluidos con la entrada de la carcasa de aire nuevo, y en donde el sistema de gestión de la humedad está configurado para eliminar la humedad del aire que entra al sistema de admisión y antes de pasar a la carcasa de aire nuevo.

El sistema de gestión de filtros puede incluir un ventilador dispuesto proximal a un lado de aire limpio del tercer elemento filtrante.

En una disposición del sistema de gestión de filtros, un procesador está en comunicación con cada uno de los desviadores, con los sensores configurados para detectar la calidad del aire ambiental que entra en el sistema de gestión de filtros, con la unidad GPS y la base de datos. De esta forma, cada uno de los desviadores puede afectar a la trayectoria del flujo de aire que atraviese el sistema, dirigida desde el procesador en función de la información que reciba el procesador desde el sensor o sensores, la unidad GPS o la base de datos.

En otra disposición, el sensor o sensores están colocados dentro de la cabina del vehículo para detectar las condiciones del aire interno, mientras que también puede haber sensores externos fuera del vehículo para detectar las condiciones del aire ambiental externo.

En otra disposición, los datos recibidos por una unidad GPS y por el sensor o sensores pueden ser recibidos por el procesador y almacenarse en una base de datos integrada o en una base de datos remota externa.

En una disposición, la carcasa de aire nuevo comprende aberturas diferentes para retirar por separado el primer elemento filtrante y el segundo elemento filtrante.

En otra realización, un método para gestionar la filtración de un vehículo comprende las etapas de: detectar al menos un parámetro del aire ambiental desde el exterior de un vehículo; detectar al menos un parámetro del aire de la cabina desde el interior del vehículo; modificar la trayectoria del flujo de aire que atraviese el sistema de gestión de filtros empleando una pluralidad de desviadores, en donde el sistema de gestión de filtros comprende: un primer elemento filtrante y un segundo elemento filtrante dispuestos en una carcasa de aire nuevo, en donde la carcasa de aire nuevo tiene una entrada, una salida y un primer desviador, un tercer elemento filtrante dispuesto en una carcasa de cabina, en donde la carcasa de cabina tiene una entrada filtrada y un desviador filtrado, una entrada de aire nuevo y un desviador de derivación, y una entrada de aire de recirculación y un desviador de cabina, y un canal de fluido dispuesto entre la carcasa de aire y la de cabina; el desviador permite que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior en una pluralidad de trayectorias de flujo; la trayectoria del flujo de aire discurre de la siguiente manera: el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior a través del primer elemento y el segundo elemento filtrantes y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante.

En la realización del método anterior, la trayectoria del flujo de aire discurre de una de las siguientes maneras: el aire ambiental fluye hacia el interior de la carcasa de aire nuevo a través del primer elemento y el segundo elemento filtrantes y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante; el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo a través del primer elemento filtrante y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante; el aire ambiental fluye hacia la cabina a través de la entrada de aire nuevo y a través del tercer elemento filtrante; o el aire ambiental fluye hacia la carcasa de cabina desde la entrada de aire recirculante y a través del tercer elemento filtrante.

El método anterior puede comprender además una etapa en la que se detecta el número de ocupantes dentro del vehículo y se modifica la velocidad de la trayectoria del flujo de aire en función de la cantidad de ocupantes detectados.

El método anterior puede comprender alternativamente una etapa en la que se modifica la trayectoria del flujo de aire en función del registro de los datos detectados junto con la información de ubicación recibida desde una unidad GPS en una base de datos.

El método anterior puede comprender además una etapa para determinar el estado de carga de un vehículo o el estado de inactividad del vehículo, y en función de ese estado determinado, revertir la trayectoria del flujo de aire para que se dirija desde el lado limpio del tercer elemento filtrante, atravesando el tercer elemento filtrante, y salga por la entrada de aire nuevo.

Otra realización del método para gestionar la filtración de un vehículo comprende las etapas de: determinar la ubicación del vehículo; acceder a una base de datos que tiene información sobre la calidad del aire asociada a la ubicación determinada; y modificar la trayectoria del flujo de aire que atraviesa un sistema de gestión de filtros empleando una pluralidad de desviadores, en donde el sistema de gestión de filtros comprende: un primer elemento filtrante y un segundo elemento filtrante dispuestos en una carcasa de aire nuevo, en donde la carcasa de aire nuevo tiene una entrada, una salida y un primer desviador, un tercer elemento filtrante dispuesto en una carcasa de cabina, en donde la carcasa de cabina tiene una entrada filtrada y un desviador filtrado, una entrada de aire nuevo y un desviador de derivación, y una entrada de aire de recirculación y un desviador de cabina, y un canal de fluido dispuesto entre la carcasa de aire y la de cabina; el desviador permite que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior en una pluralidad de trayectorias de flujo; la trayectoria del flujo de aire discurre de la siguiente manera: el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior a través del primer elemento y el segundo elemento filtrantes y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante.

La realización del método directamente anterior puede hacer que la trayectoria del flujo de aire sea dirigida de una de las siguientes maneras: el aire fluye hacia la carcasa de aire nuevo a través del primer elemento filtrante y el segundo elemento filtrante y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante; el aire fluye hacia el interior de la carcasa de aire nuevo a través del primer elemento filtrante y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante; el aire entra a la cabina a través de la entrada de aire nuevo y a través del tercer elemento filtrante; o el aire fluye hacia el interior de la carcasa de cabina desde la entrada de aire recirculante y a través del tercer elemento filtrante.

El método de la realización anterior que utiliza la información de ubicación puede comprender además la etapa de detectar el número de ocupantes dentro de un vehículo y modificar la velocidad de la trayectoria del flujo de aire en función del número de ocupantes detectados.

El método de la realización anterior que utiliza la información de ubicación puede comprender además la etapa de determinar el estado de carga del vehículo y, en función de ese estado de carga, revertir la trayectoria del flujo de aire para que se dirija desde el lado limpio del tercer elemento filtrante atravesando el tercer elemento filtrante y salga por la entrada de aire nuevo.

Se cree que la presente invención, tal y como se define en las reivindicaciones, y muchas de sus ventajas se entenderán gracias a la descripción anterior, y será evidente que se pueden realizar varios cambios en la forma, construcción y disposición de los componentes sin desviarse la invención tal y como se define en las reivindicaciones o sin sacrificar todas sus ventajas materiales.

Breve descripción de los dibujos

Los objetos, características y ventajas anteriores y otros diferentes de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de las realizaciones específicas de la invención, ilustrada en los dibujos adjuntos, en los que los caracteres de referencia similares hacen referencia a partes que son iguales en las diferentes vistas. Los dibujos no están necesariamente a escala, sino que, en general, lo que se pretende es ilustrar los principios de la invención, en donde:

la figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un vehículo ilustrativo provisto de un sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales, que ilustra diversos aspectos de la presente invención; la figura 2 ilustra una vista en perspectiva del sistema inteligente de filtrado de aire para vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención en una primera configuración; la figura 3 ilustra una vista en perspectiva del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención en una segunda configuración; la figura 4 ilustra una vista en perspectiva del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención en una tercera configuración; la figura 5 ilustra una vista en perspectiva parcial recortada del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención en la primera, segunda o tercera configuración;

la figura 6 ilustra una vista en perspectiva despiezada del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención;

la figura 7 ilustra una vista en perspectiva en sección transversal de un sistema de control de la humedad que puede proporcionarse opcionalmente a lo largo de una toma de admisión del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales de la figura 1; y

la figura 8 ilustra una vista esquemática del sistema inteligente de filtrado de aire para vehículos multimodales de la figura 1, que muestra diversos aspectos de la presente invención;

la figura 9 proporciona un gráfico que ilustra el efecto reductor de olores del revestimiento o medio adsorbente en la carcasa del filtro de admisión y/o exterior o en el adsorbente que se puede proporcionar con o sobre los medios filtrantes de cabina;

la figura 10 proporciona una tabla que respalda la explicación de una posible descripción funcional ilustrativa del funcionamiento controlado por ordenador de una realización del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales según la figura 8 y la descripción de a continuación.

Descripción detallada de la invención

En el presente documento se contempla un sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 como el ilustrado en las figuras 1-6 y 8. El sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 está configurado para instalarse en un vehículo 2 para suministrar aire nuevo filtrado desde el entorno exterior 6 hasta una porción de cabina 4, o para hacer recircular una parte del aire dentro de la porción de cabina 4, o una combinación de lo comentado.

El sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 puede incluir una unidad de control 600 que puede recibir datos de uno o más sensores 610, 612, 614, 615, 616, 620 o 630, tal como se explicará con mayor detalle más adelante. En función de uno o más de los parámetros de datos detectados, el comportamiento del sistema inteligente de gestión de filtración de aire en vehículos multimodales 10 puede modificarse para optimizar el aire de la cabina y así aumentar la comodidad de los pasajeros de la cabina.

Para reducir el consumo de energía y la carga en el ventilador 652 del sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10, el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 se puede configurar para emplear una variedad de modos de admisión de aire y trayectorias de fluido en función de los datos detectados y así conseguir la calidad de aire deseada en la cabina usando la menor cantidad de resistencia, es decir, utilizando únicamente el elemento filtrante necesario cuando se determine la situación detectada. Adicionalmente, mediante la provisión de trayectorias de flujo alternativas y no utilizando elementos filtrantes superfluos cuando no sean necesarios, este elemento filtrante también tendrá una mayor vida útil, ya que no todos sufrirán de una presión constante asociada al aire que se mueve a su través y del desgaste asociado en todos los casos.

Un elemento filtrante es un elemento que comprende un medio filtrante dispuesto en un soporte. El medio filtrante puede comprender una o más capas de diversos medios filtrantes que actúan para eliminar partículas o gases del aire. El medio filtrante puede ser un medio plano o plisado. Entre los ejemplos de medios adecuados se incluyen papel, algodón, fibras orgánicas, fibras no orgánicas, espuma, materialspun-bond,material fundido, fibras de vidrio o malla metálica o plástica. Así mismo, los medios pueden incluir una capa que adsorba los gases o partículas orgánicas, incluidos los alérgenos. El carbón activado puede incluirse en una o más capas. El soporte comprende caucho, polipropeno o cualquier otro material adecuado. El soporte está adaptado para acoplarse a una carcasa de filtro que haya en el vehículo.

Así pues, se apreciará que, en un entorno determinado, el recuento de partículas, el tipo o el volumen de gas nocivo podrá variar mucho dependiendo de las diversas ubicaciones ambientales u otros factores. En el caso de la filtración de aire, por ejemplo, la densidad de partículas o contaminantes puede variar mucho entre los entornos por los que se va pasando mientras se conduce, por ejemplo rural, urbano, aire libre, túneles, etc. A modo de ejemplo, existen filtros que son capaces de eliminar los gases o humos nocivos que pueda haber en alta concentración en un túnel o en un atasco de alta densidad, pero no en una autopista al aire libre o en un barrio residencial. De forma similar, puede que no se encuentren ciertos gases o humos cerca de una granja lechera mientras se conduce por un camino de tierra a través de un puerto de montaña, en donde las necesidades ambientales cambiantes también exigirán una amplia variedad de requisitos de filtración de aire.

En consecuencia, el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10, tal como se contempla en el presente documento, puede incluir varios elementos filtrantes 300, 400 o 500. En la presente realización, se pueden proporcionar varias carcasas 100 y 200 para alojar uno o más de los diversos tipos de elementos filtrantes. Así pues, se apreciará que se pueden proporcionar conductos de aire que conectan las diversas carcasas y dirigen un flujo de aire desde una toma de admisión 40, por los conductos entre las diversas carcasas 154, hasta una salida 250, y finalmente pasa a la cabina 4.

Como se ilustra, la carcasa de filtro exterior 100 está provista de una toma de admisión 40 en torno a la entrada de la carcasa de filtro exterior 110. En algunas realizaciones, las superficies interiores de la toma de admisión 40 o la carcasa de filtro exterior 100 pueden estar recubiertas con un revestimiento de adsorción o medios de adsorción fijados sobre ellas para adsorber gases nocivos tales como óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y dióxido de azufre; de modo que estas superficies se utilizan ventajosamente para capturar la contaminación antes de que entren en la cabina 4. Los medios de adsorción pueden incluir carbón activado, zeolitas u otros adsorbentes adecuados. La toma de admisión 40 puede incluir opcionalmente un sistema de control de la humedad 50, configurado para eliminar gotas de agua, nieve, humedad, etc. El aire recibido a través de la entrada 110 atraviesa un primer elemento filtrante 400 que puede estar ubicado debajo de un segundo elemento filtrante 300. En la realización mostrada, el primer elemento filtrante 400 está separado del segundo elemento filtrante 300 una distancia o espacio predeterminado 170.

Se proporciona un primer desviador o desviador de espacio 152 en torno a una salida de carcasa de filtro exterior 150 de la carcasa de filtro exterior 100. En otras realizaciones relacionadas con las reivindicaciones del método, se proporciona el primer desviador o desviador de espacio 152. El desviador de espacio 152 puede configurarse para permitir selectivamente que el aire salga a través de la salida de la carcasa de filtro exterior inmediatamente después de atravesar el primer elemento filtrante 400 (sin atravesar el segundo elemento filtrante 300) o, alternativamente, para permitir que el aire atraviese ambos elementos filtrantes 400 y 300. Se apreciará que el desviador de espacio 152 puede colocarse de manera giratoria alrededor de la salida de carcasa exterior 150 y puede girar para abrir una trayectoria hacia el conducto 154 desde el espacio 170 entre el primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 300, o desde un espacio o hueco 190 por encima del segundo elemento filtrante 300, mientras bloquea sustancialmente la comunicación de fluidos entre el espacio 170 y el conducto 154. De esta forma, el sistema está adaptado para proporcionar selectivamente un solo paso de filtración de aire exterior a través del primer elemento filtrante 400, u opcionalmente un paso doble de filtración del aire exterior a través del primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 300, entendiendo que cuantos más pasos se requieran del elemento filtrante, habrá mayor carga en el ventilador y aumentará correspondientemente el consumo de energía.

Una vez que el aire sale de la carcasa de filtro exterior 100, puede pasar al conducto y a una entrada filtrada 210 de la carcasa de filtro de cabina 200. La carcasa de filtro de cabina 200 también puede estar provista de un elemento filtrante de cabina 500 que tiene varias propiedades que incluyen propiedades adsorbentes, filtración de fibras, carbón activado o cualesquiera otros tipos de medios filtrante como apreciarán las personas expertas en la materia.

En una realización no según la invención, el primer elemento filtrante 400, el segundo elemento filtrante 300 y el elemento filtrante de cabina 500 están ubicados en una única carcasa de filtro con desviadores que cambian la trayectoria del flujo para permitir que el aire fluya a través de cualquier combinación de 1 o más filtros.

En otra realización más no según la invención, los tres elementos filtrantes están ubicados en carcasas de filtro separadas con desviadores que cambian la trayectoria del flujo de los conductos, para así permitir que el aire fluya a través de cualquier combinación de 1 o más filtros.

La carcasa de filtro de cabina 200 puede incluir tres entradas separadas y distintas, teniendo cada una un correspondiente mecanismo desviador o de cierre. Ilustrada en la presente realización, la carcasa de filtro de cabina incluye la entrada filtrada 210, como se explicó con anterioridad, que recibe aire desde la carcasa de filtro exterior 100 a través del conducto 154, con un desviador filtrado opcional 212 configurado para abrir o cerrar selectivamente la entrada filtrada 210. Adicionalmente, la carcasa de filtro de cabina 200 puede incluir una entrada de derivación 230 que se abre al aire ambiental sin filtrar, con un desviador de derivación 232 configurado para abrir o cerrar selectivamente la entrada de derivación 230 en función del modo específico. Por último, la carcasa de filtro de aire de cabina puede tener una entrada de cabina 220 configurada para recibir aire directamente desde la cabina 4 que se destina a la recirculación y luego retorno a la cabina, con un desviador de recirculación o cabina 222 correspondiente, configurado para abrir o cerrar selectivamente la entrada de cabina 220 en función del modo específico. El desviador 222 puede comprender una o más partes o elementos que funcionan para abrir o cerrar selectivamente la entrada de cabina.

El sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 también puede incluir una interfaz de entrada de usuario 640 operativamente conectada o integrada en una unidad de control 600 para recibir las entradas de datos de un usuario con respecto a preferencias individuales o las anulaciones o selecciones de modos personalizados, así como para ajustar los diversos modos en función de la cabina detectada y las condiciones ambientales. En algunos casos, la interfaz de entrada del usuario puede proporcionarse dentro de una unidad de control del salpicadero y tener incorporadas otras funciones o pantallas del vehículo.

De esta forma, se apreciará que la unidad de control 600 puede cambiar los diversos modos del sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 para optimizar el consumo de energía, así como para conservar las preferencias del usuario o el estado deseado de la cabina. Estos diversos modos se explicarán con más detalle a continuación junto con los modos individuales ilustrados en las figuras.

Adicionalmente, el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 y la unidad de control asociada 600 también pueden incluir un mecanismo de determinación de la ubicación 650, tal como una unidad GPS que utiliza la información de ubicación. Se apreciará que, hoy en día, muchos vehículos utilizan GPS de forma continua y, como tal, en lugar de utilizar datos de sensores en tiempo real, el GPS puede determinar la ubicación de ese momento y ajustar los modos o características del sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 basándose en una base de datos externa 700 que contiene datos ambientales históricos o alternativos en tiempo real correspondientes a la ubicación determinada. Un ejemplo de esto podría ser el de una red meteorológica global que ya rastrea factores ambientales como la densidad o concentración de partículas, la temperatura, la humedad, etc. En este caso, la energía de funcionamiento y los sensores en tiempo real se puede eliminar y, en su lugar, sustituirse por una conexión de datos que proporcione datos de sensor aplicables. Un sistema de este tipo también podría determinar, según la ubicación y la velocidad, si el vehículo específico está atrapado en un atasco o conduciendo por una autopista, y así ajustar en consecuencia las características del sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10.

Se podría acceder en remoto a la base de datos 700a a través de una red celular, Wi-Fi u otras señales de radio o podría estar contenida dentro de una base de datos integrada 700b proporcionada en o dentro del vehículo y actualizada periódicamente, como cuando se enchufa y carga un coche eléctrico. La unidad de control 600 puede determinar el estado de carga y acceder a la base de datos remota 700a para sincronizarla con la base de datos integrada 700b. También cabe señalar que los datos detectados junto con la información de ubicación GPS pueden almacenarse en la base de datos 700b y, alternativamente, cargarse en la base de datos remota 700a.

La figura 2 ilustra un primer modo en el que se puede poner en funcionamiento el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10, en el que la entrada de derivación 230 del filtro está abierta para permitir la admisión de aire sin filtrar y así reducir o evitar un aumento de la concentración de CO<2>en la cabina, o lo puede seleccionar un usuario a través de la interfaz de entrada de usuario 640. El aire sin filtrar se combina con el aire recibido desde la cabina a través de la entrada de aire de la cabina 220 para hacerlo recircular al interior de la cabina. Este modo se utiliza normalmente en condiciones en las que el aire ambiental exterior está sustancialmente libre de partículas u otros contaminantes. En esta realización, el consumo total de energía y la carga del ventilador se reducen al mínimo ya que la única filtración que se produce es a través de un único elemento filtrante, es decir, el elemento filtrante de cabina 500, y como solo hay un paso de filtración, se generará menor resistencia al flujo.

Se apreciará que en el presente documento se contempla un modo similar en el que tanto la entrada de derivación 230 como la entrada de aire filtrado 210 están cerradas y solo el aire de la cabina será recibido por la carcasa de filtro de cabina 200 a través de la entrada de aire de cabina 220 y recirculado de regreso a la cabina después de atravesar el elemento filtrante de cabina 500. Este modo lo puede seleccionar un usuario a través de la interfaz de entrada de usuario 640 o lo puede hacer el controlador 600 cuando la calidad del aire ambiental sea muy pobre o esté contaminada.

La figura 3 ilustra otro modo más en el que se puede poner en funcionamiento el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10. En este modo, la entrada de derivación 230 se cierra gracias al desviador de derivación 232 y los desviadores 212 y 222 se abren para introducir aire en el interior de la carcasa de filtro de cabina, a través de la entrada de aire filtrado 210 de la carcasa de filtro exterior 100 desde la toma de admisión 40 y, en última instancia, desde el entorno exterior, así como para recircular el aire en la cabina del vehículo 4. En esta realización, el aire ambiental se introduce a través del primer elemento filtrante 400, pero el desviador 152 permite que el aire pase desde el espacio 170 directamente al conducto 154 y a la entrada de aire filtrado 210 sin que tenga que atravesar el segundo elemento filtrante 300, pero sí el elemento filtrante de cabina 500, de manera que el sistema requiere dos pasos de elemento filtrante, con un aumento correspondiente en la carga del ventilador 652.

Este modo es aplicable en situaciones de conducción o ambientales que incluyan una cantidad moderada de contaminantes en el aire ambiental. En situaciones concretas en las que el sensor detecta que la concentración de partículas pasa a un nivel de partículas en curso, por ejemplo, el nivel Mp 10.

La figura 4 ilustra otro modo más en el que se puede poner en funcionamiento el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10. En este modo, la entrada de derivación 230 todavía está cerrada por el desviador 232 y el desviador 212 se abre para introducir aire en el interior de la carcasa de filtro de cabina a través de la entrada de aire filtrado 210 desde la carcasa de filtro exterior 100, desde la toma de admisión 40 y, en última instancia, desde el entorno ambiental. La diferencia de este modo con respecto al mostrado en la figura 3 es que el desviador 152 está orientado para bloquear la comunicación de fluidos entre el espacio 170 y el conducto 154 directamente. En su lugar, el aire se introduce a través del primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 500 hacia una porción de techo o hueco 190 de la carcasa de filtro antes de permitir que fluya hacia el conducto 154. Así pues, este modo requiere un paso de elemento filtrante triple y el correspondiente aumento de la carga en el ventilador, pero proporciona una filtración máxima del aire introducido en el interior de la cabina. De esta manera, se apreciará que el segundo elemento filtrante 300 puede ser un filtro de partículas finas, tal como un filtro HEPA, en donde el primer elemento filtrante puede proporcionarse como un medio filtrante fibroso que atrapa partículas grandes, protegiendo así el aire de la cabina de las partículas grandes cuando no se utilice el segundo elemento filtrante 300. El filtro HEPA requiere un sello muy hermético en la carcasa de filtro para garantizar que las partículas finas queden atrapadas en el medio filtrante y no entren por la salida de aire a través de un sello deficiente. Esto se puede conseguir empleando un sellado radial o axial entre el soporte del elemento filtrante y la carcasa.

Este modo es aplicable en situaciones de conducción o ambientales que incluyan una gran cantidad de contaminantes en el aire ambiental. En situaciones específicas con partículas grandes en combinación con partículas finas, por ejemplo, cuando el sensor detecta o indica que la concentración de partículas pasa a un nivel de partículas finas, por ejemplo, MP 2,5 o MP 1.

Se apreciará que en cualquiera de los casos en los que se abra o cierre un desviador concreto, los desviadores se podrán ajustar incrementalmente para permitir que pase un grado mayor o menor de aire a su alrededor través del elemento filtrante correspondiente. En concreto, la cantidad de aire de la cabina que se recircula en un momento dado puede presentar una amplia variedad de intervalos proporcionales, desde completamente abierto, parcialmente abierto en diversos grados, o completamente cerrado, en cualquiera de los modos, dependiendo de las condiciones del aire de la cabina.

Se apreciará además que, en diversos casos, el medio filtrante se podrá enfriar invirtiendo periódicamente la dirección del ventilador.

En algunos casos en los que el controlador 600 puede recibir los datos de ubicación y determinar cuándo la batería está recibiendo una carga, por ejemplo, con coches eléctricos que requieren recargar la batería de forma regular, y en función de diversas condiciones, por ejemplo, cuando está en casa, en un momento determinado, cuando el vehículo está apagado, se puede invertir la dirección del ventilador y abrir diversos desviadores para soplar las partículas hacia atrás y sacarlas del elemento filtrante y, así, enfriar el medio del elemento filtrante para el siguiente accionamiento.

En otros casos, se invierte la dirección del ventilador y se abren diversos desviadores para utilizar aire para la desorción o liberación de moléculas que están adheridas a la superficie de los absorbentes.

Las personas expertas en la materia y que estén en posesión de esta divulgación también apreciarán que se pueden utilizar varios tipos de elementos filtrantes en diversas posiciones. Algunos de estos tipos de elementos filtrantes pueden incluir medios filtrantes que tengan materiales adsorbentes que puedan absorber un cierto grado de humedad o gases nocivos. También es común que los motores generen grandes cantidades de calor y que las baterías y los motores eléctricos generen calor mientras están en uso, o mientras que se cargan las baterías. En algunos casos, el calor de estos procesos puede acabar muy cerca del medio filtrante adsorbente durante un modo de enfriamiento con el ventilador soplando en dirección inversa para enfriar las propiedades adsorbentes del medio filtrante. Adicionalmente, algunos materiales adsorbentes, por ejemplo, carbono activado, que requieren fuerzas motrices, como la diferencia de concentración entre el fluido y el adsorbente, o energía en forma de temperatura o bajo presión para eliminar las moléculas de los absorbentes de la superficie.

Así pues, se entenderá que un modo de ventilador inverso destinado a enfriar el elemento filtrante de cabina 500 se puede acoplar a una abertura de la entrada de derivación para permitir que el aire que arrastre moléculas o partículas salga directamente al aire ambiental.

Después de que el elemento filtrante de cabina 500 se haya enfriado, la entrada de derivación 230 se puede cerrar y el aire será empujado en dirección inversa a través del primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 300, con el desviador 152 en una posición abierta o cerrada apropiada para enfriar el primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 300, ya sea juntos, o solo el primer elemento filtrante 400.

Se apreciará que cualquiera de las diversas características, estructuras, etapas u otros aspectos explicados en el presente documento tienen únicamente fines ilustrativos, pudiéndose aplicar, según corresponda, cualquiera de ellos en cualquier combinación con cualquiera de las características explicadas en realizaciones alternativas de acuerdo con las reivindicaciones.

Las figuras 5-6 ilustran el sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 en una vista recortada parcial y en otra en despiece, para así ilustrar mejor el posicionamiento y diversos aspectos adicionales de la presente invención. La figura 6 ilustra una ranura 404 de la carcasa de filtro 100 que permite la extracción y reemplazo independiente del elemento filtrante 400. De forma similar, el elemento filtrante 300 se puede reemplazar de forma independiente retirando la tapa de carcasa 104. Una junta o revestimiento 108 ayuda a sellar la tapa 104 a la carcasa de filtro 100, para así garantizar que se produzcan fugas mínimas o nulas.

La figura 7 ilustra una vista en perspectiva en sección transversal de una unidad de control de la humedad 50 que se puede proporcionar en torno a la toma de admisión 40. La unidad de control de la humedad 50 puede estar provista de una pared interior hidrófoba 54 e incluir un diseño de vórtice que tiene una zona de aire muerto configurada para provocar que las gotas arrastradas sean recogidas y, al final, salgan se desagüen al fondo de la unidad de control de la humedad y luego se desagüen desde la toma de admisión de aire por un desaguadero de agua 56.

La figura 8 ilustra un esquema conceptual del sistema inteligente de gestión de la filtración de aire en vehículos multimodales 10 como el explicado anteriormente, que ilustra con más detalle varios sistemas a los que se puede conectar la unidad de control. Por ejemplo, la unidad de control 600 se puede conectar a los distintos sensores, que pueden incluir sensores de la turbidez (por ejemplo: sensores de tamaño/concentración de partículas en tiempo real que preferentemente trabajan con un índice muestreo en tiempo real y preferentemente proporcionan valores de concentración de partículas según los niveles estándar de materia en partículas (MP), estos sensores incluyen un sensor de aire en exteriores 616 y pueden incluir un sensor de cabina en tiempo real 620. Como ejemplo, un cabello humano tiene nominalmente entre 50 y 70 micrómetros de diámetro. Las partículas finas (MP 2,5) normalmente solo pueden verse con un microscopio electrónico. Las partículas finas se producen en todo tipo de combustiones, incluidas las de los vehículos de motor, plantas de energía, leña doméstica, incendios forestales, quemas agrícolas y algunos procesos industriales. Las partículas menores o iguales a 10 micrómetros de diámetro (MP 10) son tan pequeñas que pueden alojarse en las pequeñas cavidades de los pulmones, generando potencialmente problemas de salud graves. Los filtros HEPA se utilizan para reducir las partículas MP 2,5 en el aire.

El sensor de aire en exteriores 616 y/o el sensor de cabina en tiempo real 620 detectan preferentemente cargas de partículas en el aire ambiental y preferentemente incluyen sensores de composición de gases configurados para determinar contaminantes o gases nocivos alternativos, por ejemplo, cualquiera o todos de: amoníaco (NH<3>), compuestos orgánicos volátiles (COV), dióxido de azufre SO<2>), óxidos de nitrógeno (NO<x>) e hidrocarburo aromático. La cabina interior tiene un sensor de cabina en tiempo real 620 que puede configurarse como un sensor de calidad del aire y preferentemente detecta también los niveles de dióxido de carbono (CO<2>), humedad, recuentos de partículas (como se explicó anteriormente). En algunos casos, la unidad de control 600 se puede conectar a sensores alternativos 630 que se pueden configurar para proporcionar parámetros alternativos que podrían tener efectos en la calidad del aire, por ejemplo, los sensores alternativos pueden ser sensores de presión o interruptores sensibles a la presión conectados operativamente a los distintos asientos dentro del vehículo, en donde los pasajeros adicionales necesitarán circulación de aire nuevo adicional y una recirculación reducida en la cabina, ya que se realizará un aumento correspondiente de dióxido de carbono con dichos pasajeros adicionales.

En un ejemplo, se pueden proporcionar otros sensores de presión o sensores de presión diferencial 612, 614 para detectar la caída de presión a través del elemento filtrante 400 y 300 y permitir el cálculo de la vida útil restante del elemento filtrante y de las alarmas de fin de vida útil/intervalo de servicio, en concreto, detectando un aumento de presión a través del elemento filtrante. Preferentemente se trata de sensores de presión diferencial (PD), que detectan la caída de presión a través del elemento filtrante desde un lado de entrada hasta un lado de salida del elemento filtrante, aunque como alternativa, en algunas realizaciones, el sensor de presión puede detectar solo la presión del lado de salida del filtro en relación con la presión ambiental, proporcionando la caída de presión con respecto a la presión ambiental. Los sensores de presión diferencial pueden integrarse en la carcasa 100 o proporcionarse sobre, integrado en el primer elemento filtrante 400 y/o el segundo elemento filtrante 300. Estos sensores pueden ser compatibles con bus CAN para comunicarse con la unidad de control 600, o unos sensores RFID provistos en los elementos de filtro. Además, se puede proporcionar ventajosamente un sensor de presión diferencial (PD) para monitorizar la caída de presión a través del elemento filtrante de cabina 500 y monitorizar la vida útil restante y detectar el final del servicio o el momento de sustitución. Además del bus CAN, se pueden emplear alternativamente otras tecnologías de red o medios de comunicación como los explicados anteriormente. En el ejemplo de la figura 8, el sensor de presión diferencial 612 mide la caída de presión del primer elemento filtrante 400. El sensor de presión diferencial 614 mide la caída de presión del segundo elemento filtrante 300. Las mediciones de presión diferencial se comunican a la unidad de control 600, que es preferentemente una unidad de control informática, configurada con estrategias de control programadas que controlan el sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales, como se explica con la figura 10.

Además, la unidad de control 600 puede recibir la ubicación y tomar decisiones basándose en una base de datos externa 700a que tiene datos históricos, datos en tiempo real, o ambos, acoplados a una ubicación específica para determinar las condiciones del aire ambiental. En algunas realizaciones, la unidad de control 600 también puede recibir datos adicionales que incluyen, el tiempo, la velocidad, la información del tráfico, etc., estando todos asociados a la ubicación específica del vehículo para determinar el mejor modo sin necesidad de alimentar una pluralidad de sensores y tipos diferentes.

Específicamente, los diversos desviadores se ilustran en el presente documento como solapas electromecánicas que se accionan mediante giro axial para cubrir varias entradas o salidas. En el presente documento se contemplan otras realizaciones diversas que incluyen, entre otras, el desplazamiento plano de las solapas a través de canales dispuestos alrededor de bordes opuestos. Adicionalmente, en el presente documento se contemplan diversos accionamientos neumáticos en los que se aplican presiones positivas o negativas para empujar o tirar de los diversos desviadores hacia posiciones específicas en función del modo deseado. Se apreciará que los desviadores pueden proporcionarse como solapas de laminillas, como se ilustra, en las que las solapas pueden incluir porciones centrales rígidas con porciones de borde elásticamente deformables para así aumentar la fiabilidad del sellado.

Además, el elemento filtrante puede incluir sustancias y medios diseñados no solo para eliminar partículas de distintos tamaños, sino también para eliminar gases y vapores nocivos, incluido el monóxido de carbono, óxido nitroso, agua, óxidos sulfúricos, compuestos orgánicos volátiles como metano u otros hidrocarburos. Los elementos filtrantes, particularmente el segundo elemento filtrante 300 y/o el elemento filtrante de cabina 500 pueden incluir adsorbentes de carbón activado o zeolitas en el medio filtrante, o disponer de una capa de adsorbentes sobre el medio filtrante para eliminar olores no dañinos pero sí molestos, como los de los vertederos, plantas de tratamiento de aguas residuales, estiércol u otros desechos que puedan ser absorbidos por varios medios filtrantes, de modo que la nariz humana no pueda detectar los niveles de gas, así como para eliminar preferentemente gases nocivos, incluido el NO<x>, NH<3>, hidrocarburos aromáticos, SO<2>, Os y compuestos orgánicos volátiles (COV).

Se apreciará que los desviadores comentados en el presente documento se pueden modificar de varias maneras para realizar la misma función. Por ejemplo, los desviadores podrían ser válvulas unidireccionales, válvulas de dos vías, válvulas de corredera, válvulas giratorias, solapas o cualquier otro tipo o configuración que permita redirigir el aire o controlar el flujo de aire. Los desviadores pueden comprender múltiples partes o elementos. También se debe apreciar que los desviadores pueden formarse de manera que la unidad de control 600, u otro microcontrolador pueda hacer que se abran, abran o cierren parcialmente mediante un motor u otro dispositivo de accionamiento. En versiones neumáticas, la redirección de vacío o presión puede sustituir a los actuadores o motores, provocando directamente que los desviadores se ajusten. Ventajosamente, los diversos sensores explicados en el presente documento y los actuadores de desviadores pueden ser compatibles con bus CAN, configurado para comunicarse digitalmente con la unidad de control 600 y otros dispositivos a través de la red de área de controlador (bus CAN) del vehículo. Alternativamente, los diversos sensores explicados en el presente documento y los actuadores de desviadores pueden comunicarse con la unidad de control 600 a través de otro tipo conocido de red de vehículos, Wi-Fi o mediante señales analógicas de tensión o en bucle de corriente como ya conocen las personas expertas en la materia de las tecnologías de control de vehículos.

En otra realización, un método para gestionar la filtración de un vehículo, que comprende las etapas de: detectar al menos un parámetro del aire ambiental desde el exterior de un vehículo; detectar al menos un parámetro del aire de la cabina desde el interior del vehículo; modificar la trayectoria del flujo de aire que atraviese el sistema de gestión de filtros empleando una pluralidad de desviadores, en donde el sistema de gestión de filtros comprende: un primer elemento filtrante y un segundo elemento filtrante dispuestos en una carcasa de aire nuevo, en donde la carcasa de aire nuevo tiene una entrada, una salida y un primer desviador, un tercer elemento filtrante dispuesto en una carcasa de cabina, en donde la carcasa de cabina tiene una entrada filtrada y un desviador filtrado, una entrada de aire nuevo y un desviador de derivación, y una entrada de aire de recirculación y un desviador de cabina, y un canal de fluido dispuesto entre la carcasa de aire y la de cabina; el desviador permite que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior en una pluralidad de trayectorias de flujo; la trayectoria del flujo de aire puede discurrir de la siguiente manera: el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior a través del primer elemento y el segundo elemento filtrantes y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante.

El método anterior puede comprender además una etapa en la que se detecta el número de ocupantes dentro del vehículo y se modifica la velocidad de la trayectoria del flujo de aire en función de la cantidad de ocupantes detectados. El número de ocupantes puede detectarse, por ejemplo, gracias a interruptores de estado del cinturón de seguridad (cinturón abrochado) o por sensores de ocupación del asiento (tales como interruptores sensibles a la presión instalados en o debajo del cojín del asiento para detectar cuándo está sentado el ocupante), o por otros medios de detección conocidos por las personas expertas en la materia.

El método anterior puede comprender además una etapa para determinar el estado de carga de un vehículo y, en función de ese estado, revertir la trayectoria del flujo de aire para dirigirlo desde un lado limpio del tercer elemento filtrante, atravesando el tercer elemento filtrante, y salga por la entrada de aire nuevo.

Otra realización del método de gestión de la filtración de un vehículo, comprende las etapas de: determinar la ubicación del vehículo; acceder a una base de datos que tiene información sobre la calidad del aire asociada a la ubicación determinada; y modificar la trayectoria del flujo de aire que atraviesa un sistema de gestión de filtros empleando una pluralidad de desviadores, en donde el sistema de gestión de filtros comprende: un primer elemento filtrante y un segundo elemento filtrante dispuestos en una carcasa de aire nuevo, en donde la carcasa de aire nuevo tiene una entrada, una salida y un primer desviador, un tercer elemento filtrante dispuesto en una carcasa de cabina, en donde la carcasa de cabina tiene una entrada filtrada y un desviador filtrado, una entrada de aire nuevo y un desviador de derivación, y una entrada de aire de recirculación y un desviador de cabina, y un canal de fluido dispuesto entre la carcasa de aire y la de cabina; el desviador permite que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior en una pluralidad de trayectorias de flujo; la trayectoria del flujo de aire discurre de la siguiente manera: el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior a través del primer elemento y el segundo elemento filtrantes y luego hacia la carcasa de cabina a través del tercer elemento filtrante.

La figura 9 proporciona un gráfico que ilustra el efecto reductor de olores del revestimiento adsorbente o del medio adsorbente que se puede proporcionar en la toma de admisión 40 y/o carcasa de filtro exterior 100, y se puede proporcionar con o sobre el medio del elemento filtrante de cabina 500.

Durante la adsorción, las sustancias gaseosas o liberadas se concentran en la capa límite (o superficie) de un medio de adsorción de partículas. Las moléculas están adheridas y fijadas a la superficie. Los procesos de adsorción son reversibles. Se puede utilizar el término "fisisorción" ya que se trata de un proceso físico. La liberación de moléculas adsorbidas desde la superficie es la desorción. El proceso básico de adsorción se basa en un efecto superficial. Los contaminantes quedan atrapados en una superficie y se concentran ahí. En principio, lo hacen en cualquier superficie. Preferentemente, el material adsorbente es carbón activado o zeolitas. El carbón activado es particularmente ventajoso ya que (por ejemplo) 1 cucharadita de carbón activado puede tener la misma superficie interna que un campo de fútbol y puede adherirse a una gran cantidad de gases nocivos u olorosos no deseados, eliminándolos de la corriente de aire de la cabina. Como se muestra en la figura 10, el comportamiento de la adsorción resulta ventajoso para reducir o eliminar las apariciones intermitentes de "picos" de gases olorosos adsorbiendo estos gases y luego liberándolos lentamente, reduciendo la concentración de "pico perceptible" de gases olorosos por debajo del "umbral de detección de olores".

Respecto a la figura 10, para una mejor comprensión de la invención, la tabla de la figura 10 proporciona como tabla una descripción funcional prevista del funcionamiento controlado por ordenador de un sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales según la figura 8. Se prevé que la lógica del programa de control de la unidad de control 600 pueda residir en el ordenador de gestión del vehículo. Como alternativa, la lógica de control del programa del control hasta 600 puede realizarse en un ordenador distinto que constituya la unidad de control 600 divulgada. Los valores y condiciones citados a continuación se proporcionan únicamente para proporcionar un ejemplo de capacitación que permita el funcionamiento de las realizaciones descritas del sistema inteligente de filtrado de aire en vehículos multimodales. La invención no se limita a los valores y condiciones específicos que se proporcionan a continuación. En la figura 10, la presencia de una "x" en el cuadro indica "en uso", "encendido" o "transmitido con el aire". La ausencia de una "x" indica que no está en uso, "apagado" o "sorteado" gracias a un desviador, por ejemplo, o (en el caso de un filtro) girado dentro de la carcasa hacia una posición de derivación. Aunque se muestran desviadores para sortear el elemento filtrante, en otras realizaciones, los elementos filtrantes pueden configurarse para girar en la carcasa desde una primera posición, en la que el elemento filtrante está colocado para requerir que el flujo de aire fluya a través del elemento filtrante, a una segunda posición, en la que el elemento filtrante gira en la carcasa hasta una segunda posición sustancialmente alineada con el flujo de aire, de manera que el flujo de aire pueda sortear el elemento filtrante, todo esto con el control de la unidad de control 600. Para una mejor comprensión del funcionamiento controlado del sistema, a continuación se comentan 6 situaciones de conducción.

Situación de conducción 1: Aire nuevo y de calidad (modo Yosemite).

Situación inicial: (por ejemplo) 15 grados C de temperatura exterior, 60 % de humedad del aire, concentración de polen moderada, sin vapores, algo de polvo fino).

El conductor inicia su camino hacia el trabajo por una zona suburbana con aire nuevo y de calidad. El vehículo reconoce la presencia del conductor, por tanto, el vehículo se calienta automáticamente a 21 grados, deshumidificación fácil, caudal volumétrico 200 m3/h. El sensor de calidad del aire exterior e interior muestra que el aire exterior y, respectivamente, el interior es bueno y, por lo tanto, no se requiere la etapa de filtración del aire exterior (elementos filtrantes: primer elemento filtrante 400 y segundo elemento filtrante 300). Ambos elementos fueron retirados del flujo de aire. Esto tiene dos ventajas: menor consumo de energía de todo el sistema debido a la menor caída de presión y mayor vida útil de ambos elementos filtrantes, porque no trabajarán directamente. Debido a la menor exposición, se necesita un menor rendimiento de filtración del aire exterior, de modo que es suficiente filtrar el aire interior y una pequeña parte del aire exterior con el filtro circulante. El desviador de derivación 232 y/o el desviador de cabina 222 funcionan para regular la proporción de aire en circulación al 95 % y aire nuevo al 5 %. Además, la presión de estancamiento, que se acumula en el sistema de admisión del coche, se puede utilizar para la desorción del adsorbente nocivo del vehículo en la toma de admisión 40 o la carcasa de filtro exterior 100, así como el material adsorbente de gas del elemento filtrante 500 para eliminar gases nocivos, es decir, carbón activado o zeolitas. Si es necesario, se puede utilizar un ventilador adicional para proporcionar el flujo de aire de desorción necesario.

Situación de conducción 2:

Cambio de situación 1 a 2; exposición moderada/media a partículas y gases nocivos.

Dos personas suben al coche, por lo que la calefacción se reducirá debido a que hay dos personas más. El caudal volumétrico aumenta a 300 m3/h, la proporción de aire exterior también aumenta para reaccionar al aumento de CO<2>y humedad. El sensor de cabina 620 en el habitáculo de pasajeros detectará la exposición a un aumento de CO<2>y se aumentará el suministro de aire nuevo empleando el desviador de cabina 222 (ejemplo: 85 % aire circulante 15 % aire nuevo). Después de conducir un rato hasta el trabajo, el conductor debe ir por la autopista. Ahora, en hora punta o con mucho tráfico, aumenta la exposición del aire a gases y partículas nocivas. Debido al mayor suministro de aire nuevo y a la mayor exposición al aire exterior (sensor de aire exterior 616), se activará el primer elemento filtrante 400 (el desviador filtrado 212 se abre, el desviador de espacio 152 también se abre). El segundo elemento filtrante 300 (un filtro de polvo fino) no será necesario en esta situación y, por lo tanto, se sortea empleando el desviador de espacio 152). El elemento filtrante de cabina 500, dependiendo de la situación, puede estar activo o inactivo (en realizaciones con una derivación en torno al elemento filtrante de cabina 500), según lo que informa el sensor de cabina 620 sobre la calidad del aire en el habitáculo de pasajeros.

Situación de conducción 3:

Cambio de situación 2 a 3; atasco en hora punta.

Debido al aumento del tráfico, el flujo es lento o se detiene y continúa. La exposición al polvo fino en el aire exterior aumenta debido al aumento del tráfico (sensor de aire exterior 616). El sistema pasa al modo de circulación de aire al 100 % (desviador de cabina 222 abierto). En esta situación, el aire recirculante pasará a través del elemento filtrante de cabina 500. Preferentemente, el medio del elemento filtrante de cabina incluye un absorbente (carbón activado o zeolitas) para adsorber gases nocivos. Preferentemente, el medio filtrante de cabina incluye un medio biofuncional para reducir o destruir los virus y bacterias transportados por el aire y eliminar alérgenos. Si la mala situación del tráfico no mejora, la concentración de CO<2>en el espacio interior seguirá aumentando. Se debe suministrar aire nuevo adicional. Debido a que el sensor de aire exterior 616 indica la alta exposición al polvo fino en el aire exterior, el aire exterior se envía tanto a través del primer elemento filtrante 400 como del segundo elemento filtrante 300 (desviador de espacio 152 cerrado), y se añade también el segundo elemento filtrante (preferentemente un filtro HEPA) para filtrar las partículas más pequeñas. Debido a la falta de presión de estancamiento en el sistema de admisión, el soplador del sistema necesita más energía para introducir aire del exterior, por lo que se suministrará aire del exterior hasta que la concentración de CO<2>disminuya (sensor de cabina 620, sensor de aire exterior 612). Si la concentración de CO<2>disminuye lo suficiente, el sistema cambia a una alta proporción de aire recirculado (desviador de derivación 232 y/o el desviador de cabina 222) para reducir la caída de presión y la potencia del soplador resultante, ya que el aire solo pasa a través del elemento filtrante de cabina 500 para reducir las partículas y los gases nocivos de la cabina.

Situación de conducción 4:

Cambio de situación 3 a 4; de atasco a cruce de túnel (el vehículo puede detectar un túnel mediante la posición GPS, un sensor solar u otros medios).

El vehículo reconoce la entrada del túnel, por ejemplo, gracias a un GPS 650, una entrada de datos del usuario a través de la interfaz de entrada del usuario o al sensor solar. Debido a las altas exposiciones cortas en el túnel, el sistema cambia a 100 % de circulación de aire (desviador de derivación 232 y/o el desviador de cabina 222). No es necesario filtrar el exterior contaminado para que la etapa de filtración del aire exterior no se vea innecesariamente sobrecargada. El elemento filtrante de cabina 500 recibirá circulación activamente. El sensor de cabina 620 mide la concentración de CO<2>concentración en la cabina de pasajeros durante el cruce del túnel, permitiendo que el sistema reaccione para posiblemente suministrar aire nuevo. Una vez que el vehículo abandona el túnel, el sistema se llenará de aire nuevo. Dependiendo de la calidad del aire exterior, el primer elemento filtrante 400 y posiblemente el segundo elemento filtrante 300 se activarán (apertura/cierre del desviador de espacio 152).

Situación de conducción 5:

Situación 4 a 5; exposiciones elevadas y duraderas al tráfico.

El sistema se llenará de aire nuevo, y el primer elemento filtrante 400 y el segundo elemento filtrante 300 se activarán (desviador de espacio 152 cerrado, desviador de derivación 232 abierto) para proporcionar un 100 % de aire nuevo durante un corto período. El sensor de cabina 620 comprueba el aire del espacio interior de la cabina, si está bien, el sistema cambia para recircular una parte del aire de la cabina. La proporción entre aire circulante y aire nuevo se regula constantemente entre el 0 % y el 100 % (posición de modulación del desviador de cabina 222).

Situación de conducción 6:

Caso especial. Desorción; situación de conducción en aparcamiento o en una estación de carga.

El sensor de aire en exteriores 616 informa de que el aire exterior está viciado. Se abre el desviador de derivación 232. El material adsorbente en la toma de admisión 40 o la carcasa o carcasas 100, 200 se puede regenerar para desorber los gases nocivos adsorbidos (regeneración del adsorbente). El calor residual del proceso de carga de la batería se puede utilizar para mejorar el rendimiento de la desorción.

Cualquiera de las características, estructuras, componentes, etapas del método que se explican haciendo referencia a cualquiera de las realizaciones antes mencionadas podrá adaptarse fácilmente para su uso en y con cualquier característica de las otras realizaciones alternativas comentadas en este documento, siempre entendiendo que una persona experta en la materia tendrá la capacidad de evaluar la competencia de las diversas realizaciones divulgadas y será capaz de realizar tales adaptaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestión de filtros (10) para la filtración del aire en cabina de vehículos, que comprende:

un primer elemento filtrante (400) y un segundo elemento filtrante (300) dispuestos en una carcasa de aire nuevo exterior (100), en donde la carcasa de aire nuevo exterior (100) comprende una entrada (110) y una salida (150); un tercer elemento filtrante (500) dispuesto en una carcasa de cabina (200), en donde la carcasa de cabina (200) comprende al menos una entrada (210, 220), en donde la al menos una entrada (210, 220) es una entrada filtrada (210);

un canal de fluido (154) dispuesto entre la carcasa de aire nuevo exterior (100) y la carcasa de cabina (200), en donde la entrada filtrada (210) de la carcasa de cabina (200) está adaptada para recibir aire desde la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través de dicho canal de fluido (154);

un primer desviador (152) dispuesto cerca de una salida (150) de la carcasa de aire nuevo exterior (100), en donde el primer desviador (152) está configurado para hacer que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior (100) en una pluralidad de trayectorias de flujo,

en donde la pluralidad de trayectorias de flujo comprende un solo paso de filtración del aire ambiental a través del primer elemento filtrante (400) y un paso doble de filtración del aire ambiental a través del primer elemento filtrante (400) y el segundo elemento filtrante (300).

2. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, en donde el primer desviador (152) se controla a través de medios electromecánicos o mediante medios neumáticos.

3. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, que comprende, además:

un procesador (600) en comunicación con el primer desviador (152); y

al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620) en comunicación con el procesador, en donde al menos el sensor está configurado para detectar la calidad del aire ambiental que entra al sistema de gestión de filtros y/o para detectar la calidad del aire en un compartimiento de pasajeros.

4. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 3, en donde el al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620) está configurado para detectar al menos uno de los siguientes parámetros del aire, en concreto, los parámetros del aire ambiental y/o parámetros del aire de la cabina: el tamaño de las partículas, la composición del gas, la temperatura, la presión, la velocidad del flujo de aire, las características ópticas, el estado de funcionamiento del vehículo, el estado de carga, la ocupación del vehículo o la humedad.

5. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, en donde la carcasa de cabina (200) comprende, además: un desviador de filtro (212) asociado al canal de fluido (154) y a la al menos una entrada (210),

un desviador de derivación (232) asociado a una entrada directa de aire nuevo de la carcasa de cabina (200), y un desviador de cabina (222) asociado a una entrada de recirculación (220) de la carcasa de cabina (200), en donde los desviadores de filtro (212), derivación (232) y de cabina (222) se pueden colocar en una posición abierta, posición cerrada o en posiciones parcialmente abiertas.

6. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 3, que incluye además una unidad de GPS (650) y una unidad de base de datos (700) en comunicación con el procesador (600).

7. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, que comprende, además:

un sistema de admisión (40) que tiene un sistema de gestión de la humedad (50),

en donde el sistema de admisión (40) está en comunicación de fluidos con la entrada (110) de la carcasa de aire nuevo exterior (100), y

en donde el sistema de gestión de la humedad (50) está configurado para eliminar la humedad del aire que entra al sistema de admisión (40) y antes de que pase a la carcasa de aire nuevo exterior (100).

8. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, que comprende además un ventilador (652) dispuesto proximal a un lado de aire limpio del tercer elemento filtrante (500).

9. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 5, que comprende, además:

un procesador (600) en comunicación con cada uno de los desviadores (212, 222, 232);

al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620) en comunicación con el procesador (600), en donde el al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620) está configurado para detectar la calidad del aire ambiental que entra por el sistema de gestión de filtros (10) y/o para detectar la calidad del aire en el compartimiento de pasajeros; una unidad GPS (650) en comunicación con el procesador (600); y

una base de datos (700) en comunicación con el procesador (600).

10. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 9, en donde cada uno de los desviadores (212, 222, 232) crea una trayectoria de flujo de aire dirigida desde el procesador (600) en función de la información recibida por el procesador (600) desde el al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620), la unidad GPS (650) o la base de datos (700).

11. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 9, que comprende un sensor interno (620) en comunicación con el procesador (600) y configurado para detectar al menos un parámetro del aire correlacionado con el aire de la cabina dentro de la cabina de un vehículo.

12. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 9, en donde el procesador (600) está configurado para dirigir los datos recibidos desde la unidad GPS (650) y el al menos un sensor (610, 612, 614, 615, 620) para que se almacenen en la base de datos (700).

13. El sistema de gestión de filtros de la reivindicación 1, en donde la carcasa de aire nuevo exterior (100) comprende además aberturas separadas (404) para retirar por separado el primer elemento filtrante (400) y el segundo elemento filtrante (300).

14. Un método para gestionar la filtración de un vehículo, que comprende las etapas de:

detectar al menos un parámetro del aire ambiental desde el exterior de un vehículo;

detectar al menos un parámetro del aire de la cabina desde el interior del vehículo;

modificar la trayectoria del flujo de aire a través de un sistema de gestión de filtros (10) usando una pluralidad de desviadores (152, 212, 222, 232), en donde el sistema de gestión de filtros (10) comprende:

un primer elemento filtrante (400) y un segundo elemento filtrante (300) dispuestos en una carcasa de aire nuevo exterior (100), en donde la carcasa de aire nuevo exterior (100) comprende una entrada (110), una salida (150) y un primer desviador (152),

un tercer elemento filtrante (500) dispuesto en una carcasa de cabina (200), en donde la carcasa de cabina (200) comprende una entrada filtrada (210) y un filtro desviador (212), una entrada de aire nuevo (230) y un desviador de derivación (232), y una entrada de aire de recirculación (220) y un desviador de cabina (222), y

un canal de fluido (154) dispuesto entre el aire nuevo exterior (100) y la carcasa de cabina (200),

en donde la entrada filtrada (210) de la carcasa de cabina (200) está adaptada para recibir aire desde la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través del canal de fluido (154);

en donde el primer desviador (152) permite que el aire ambiental fluya a través de la carcasa de aire nuevo exterior (100) en una pluralidad de trayectorias de flujo, y

en donde la trayectoria del flujo de aire se puede discurrir de la siguiente manera: el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través del primer elemento (400) y el segundo elemento filtrantes (300) y luego hacia la carcasa de cabina (200) a través del tercer elemento filtrante (500).

15. El método de la reivindicación 14, en donde la carcasa de cabina (200) comprende, además:

el desviador de filtro (212) asociado al canal de fluido (154) y a la entrada filtrada (210),

el desviador de derivación (232) asociado a una entrada directa de aire nuevo de la carcasa de cabina (200), y el desviador de cabina (222) asociado a la entrada de aire de recirculación (220) de la carcasa de cabina (200), en donde el filtro (212), la derivación (232) y el desviador de cabina (222) se pueden colocar en una posición abierta, una posición cerrada o una posición parcialmente abierta y, por lo tanto, la trayectoria del flujo de aire discurre de una de las siguientes maneras:

el aire ambiental fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través del primer elemento filtrante (400) y luego hacia la carcasa de cabina (200) a través del tercer elemento filtrante (500);

el aire ambiental fluye hacia la cabina a través de la entrada de aire nuevo (230) y a través del tercer elemento filtrante (500); o

el aire ambiental fluye hacia el interior de la carcasa de cabina (200) desde la entrada de aire recirculante (220) y a través del tercer elemento filtrante (500).

16. El método de la reivindicación 14, que comprende además una etapa en la que se detecta el número de ocupantes dentro de un vehículo y se modifica la velocidad de la trayectoria del flujo de aire en función de la cantidad de ocupantes detectados.

17. El método de la reivindicación 14, que comprende además una etapa en la que se modifica la trayectoria del flujo de aire en función del registro de los datos detectados junto con la información de ubicación recibida desde una unidad GPS (650) en una base de datos.

18. El método de la reivindicación 14, que comprende además una etapa en la que se determina el estado de carga de un vehículo y/o un estado de servicio de al menos uno de los elementos filtrantes (300, 400, 500).

19. El método de la reivindicación 18, en donde la trayectoria del flujo de aire discurre desde un lado limpio del tercer elemento filtrante (500), atraviesa el tercer elemento filtrante (500) y sale a través de la entrada de aire nuevo (230).

20. Un método para gestionar la filtración de un vehículo, que comprende las etapas de:

determinar la ubicación del vehículo;

acceder a una base de datos (700) que tiene información de la calidad del aire asociada a la ubicación determinada; y

un tercer elemento filtrante (500) dispuesto en una carcasa de cabina (200), en donde la carcasa de cabina (200) comprende una entrada filtrada (210) y un desviador filtrado (212), una entrada de aire nuevo (230) y un desviador de derivación (232), y una entrada de aire de recirculación (220) y un desviador de cabina (222), y

un canal de fluido (154) dispuesto entre la carcasa de aire nuevo exterior (100) y la carcasa de cabina (200),

en donde la trayectoria del flujo de aire puede discurrir de la siguiente manera: el aire fluye hacia la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través del primer elemento filtrante (400) y el segundo elemento filtrante (300) y luego hacia la carcasa de cabina (200) a través del tercer elemento filtrante (500).

21. El método de la reivindicación 20, en donde la carcasa de cabina (200) comprende, además:

el aire fluye hacia el interior de la carcasa de aire nuevo exterior (100) a través del primer elemento filtrante (400) y luego hacia la carcasa de cabina (200) a través del tercer elemento filtrante (500);

el aire fluye hacia la cabina a través de la entrada de aire nuevo (230) y a través del tercer elemento filtrante (500); o

el aire fluye hacia el interior de la carcasa de cabina (200) desde la entrada de aire de recirculación (220) y a través del tercer elemento filtrante (500).

22. El método de la reivindicación 20, que comprende, además, una etapa en la que se detecta el número de ocupantes dentro del vehículo y se modifica la velocidad de la trayectoria del flujo de aire en función del número de ocupantes detectados.

23. El método de la reivindicación 20, que comprende además una etapa en la que se determina el estado de carga de un vehículo y/o un estado de servicio de al menos uno de los elementos filtrantes (300, 400, 500).

24. El método de la reivindicación 23, en donde la trayectoria del flujo de aire discurre desde el lado limpio del tercer elemento filtrante (500), atraviesa el tercer elemento filtrante (500), y sale a través de la entrada de aire nuevo (230).