TW201932325A - 自適應運艙空調系統與其控制方法及具有該系統的移動載具 - Google Patents

自適應運艙空調系統與其控制方法及具有該系統的移動載具 Download PDF

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Abstract

一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具，其中前述具有自適應運艙空調系統的移動載具，包含：一移動載具本體，容置有至少一移動載具運艙；及至少一套自適應運艙空調系統，前述自適應運艙空調系統更包含：一組溫度蒐集裝置；一控溫裝置；及一接收溫度信號的微處理裝置。本發明藉由上述空調系統及其控制方法，使上述自適應運艙空調系統能夠更有效率的、更一致均勻的、更及時並彈性的將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，以增加被載運乘客的舒適度及提供被運輸物品精準的溫控條件。

Description

自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具
一種運艙空調系統，尤其是一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具。
目前海、陸、空各式移動載具例如船舶、火車、汽車、飛機等具有空調系統者，一般均利用致冷劑進行熱交換的方式，以改變載具艙間內部的空氣溫度，簡單的說就是以冷風或熱風直接吹入對艙間進行溫度調控。雖然因為空氣的比熱容量(Specific Heat Capacity)較低(約1012J/kg．K)，因此艙間內部的空氣溫度比較容易達到控制範圍，不過也因為移動載具的艙體多為金屬材質，鋼材艙體比熱容量(約450J/kg．K)比空氣更低，所以吸熱快散熱也快，很容易就受到移動載具艙外的環境溫度的影響，在數分鐘內移動載具艙體即可達到與外在環境相近的溫度，若再被陽光直接照射加熱，產生烤箱效應的作用，則在數十分鐘內艙間內部的空氣溫度將比環境溫度還要高上數十度。
一般人多有在陽光曝曬下接觸汽車車體而被燙到的經驗，可知環境條件對移動載具整體溫度影響甚鉅，而大部分移動載具的艙體多有導光窗戶，艙間內不僅是空氣被陽光直接輻射加熱，艙間的內裝配置如方向盤、儀表板、座椅、置物箱等，同樣會被輻射加熱，使得整體溫度變得異常的高，如圖1所示。美國汽車工程協會(SAE)論文860591報導，在環 境溫度T1為39攝氏度之下，艙間內部的空氣溫度T2即可達76攝氏度，而因為移動載具的艙間內裝配置一般比熱容量較空氣與金屬高，在受到陽光直接照射或由艙間內熱空氣間接加熱下，方向盤溫度T3竟可達93攝氏度。
當移動載具的艙間處於如此高溫的情況下，即便駕駛人上車後將車窗全開，空調開至最大，讓艙間內部的空氣溫度比較快速的降溫，但諸如座椅等比熱容量較高的內裝配置，通常還需要約20分鐘才能降到常溫。換言之，高溫曝曬下的車輛座椅及方向盤平均需要十多分鐘才能降溫到一般人可忍受的地步，而艙間整體環境需要更多時間才能達到一般人認可的舒適程度。尤有甚者，在等待逐漸降溫的時間裡，乘客坐上高溫的座椅反而成為座椅降溫的渠道，熱能由座椅傳遞給乘客，更增加不舒適的感覺。因此習知座椅部分採用比熱容量較低之材料，以加速降溫的效果。
相對的，當移動載具處於寒冷的環境中，同樣因為移動載具的艙體及其艙間內空氣與內裝配置的比熱容量的特性，移動載具的艙體、艙間內空氣及內裝配置的整體平均溫度在一定時間後，將與外在嚴寒環境溫度達到相近程度，此時開啟習知空調系統的致暖功能雖使得艙間內部的空氣部分的溫度比較容易達到設定的範圍，但比熱容量較高的內裝配制還是需要比較久的時間才能上升到預定的溫暖程度，這樣的情形對剛進入車輛的乘客並不舒適，明顯不符合期望移動載具能提供舒適合宜溫度的要求。
從以上的事實發現，由於移動載具的艙體及其艙間內空氣與內裝配置的比熱容量不同，因而使得上述僅利用氣體進行溫度調控的效果大打折扣，同時也意味著要讓整體內部環境達到理想溫度，必須耗費比預期更多的時間與能量。其中造成控溫效果不佳的原因之一，是因為移動載 具的艙間內裝配置，等於長時間置放在一戶外烤箱或冰箱內，空調系統除了要與內裝配置進行熱交換之外，同時也要移除其週遭環境的烤箱效應。
對於上述習知移動載具的空調系統在效能與舒適度的不足之處，不僅發生在傳統以燃油為動力的移動載具上，對於使用純電力的新能源移動載具來說，空調系統是除了動力系統外最為耗電的系統，且空調系統用電功率是連續存在的，在啟動初期所耗用的功率更大，據統計，由於夏季致冷時空調系統的長時間運行，續航里程減少大約20-30%，到冬季致暖時如果採用正溫度係數(positive temperature coefficient，PTC)熱敏電阻的座艙加溫技術(cabin heating technology)，續航能力也將減少大約30-40%。
綜合而言，不論是傳統使用燃油的移動載具或是使用純電力的新能源移動載具，其空調系統在效能與舒適度上都有可以再完善的地方，如何使空調系統在面對各式具有不同比熱容量物質的移動載具時，能夠更有效率的加快溫控的速度；能夠更一致均勻的調整移動載具艙間內各部位的溫度；能夠更及時並彈性的執行溫控以增加被載運乘客的舒適度及符合被運輸物品的溫控條件，是本發明欲達成的目的。
本發明之一目的，在提供一種自適應運艙空調系統，藉由對移動載具艙體及其艙間內裝配置安裝液體溫控循環單元並搭配氣體溫控循環單元，可快速、有效、均衡的對艙體內各部位進行溫度調控。
本發明之另一目的，在提供一種自適應運艙空調系統，藉由溫度蒐集裝置偵測包含內裝配置、艙內空間及受載體的溫度，估算移動載 具運艙整體的熱能增減、溫度趨勢及與預定溫度範圍的溫度差異程度，指令液體溫控循環單元或/和氣體溫控循環單元啟閉，及時執行智能控溫。
本發明之再一目的，在提供一種自適應運艙空調系統，藉由內裝配置容置相變材料以提升空調系統的控溫效能。
本發明之又一目的，在提供一種自適應運艙空調系統的控制方法，以廣泛蒐集溫度變化參數，智能的操控空調系統，使空調系統發揮精準且動態的控溫表現，進而達成自適應效果。
本發明之又另一目的，在提供一種具有自適應運艙空調系統的移動載具，藉由自適應運艙空調系統將移動載具運艙內各部位的溫度控制於一預定溫度範圍內，以增加被載運乘客的舒適度及符合被運輸物品的溫控條件。
本發明之又再一目的，在提供一種具有自適應運艙空調系統的移動載具，藉由液體交換接口及設置溫控熱交換液槽於供移動載具停靠的場站，為移動載具於停靠場站關閉動力系統時，仍能由溫控熱交換液槽與液體溫控循環單元中進行液體交換，使移動載具的運艙溫控作業依需要隨時隨地進行。
本發明揭露的一種自適應運艙空調系統，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，該自適應運艙空調系統包含：一組溫度蒐集裝置，包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件並供輸出至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，至少一個感測上述艙內空間溫度並供輸出至少一個艙溫信號的艙溫感測元件，及至少一 個感測上述受載體狀況並供輸出至少一個受載體狀況信號的受載體感測元件；一控溫裝置，包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其中該液體溫控循環單元是被導熱連結到至少部分上述內裝配置，而該氣體溫控循環單元是被導熱連結至上述艙內空間；及一接收上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號的微處理裝置，該微處理裝置依照上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號相對於上述預定溫度範圍之溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述氣體溫控循環單元。
同時，本發明還揭露了一種具有自適應運艙空調系統的移動載具，包含：一移動載具本體，容置有至少一移動載具運艙；及至少一套自適應運艙空調系統，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，該自適應運艙空調系統包含：一組溫度蒐集裝置，包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件並供輸出至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，至少一個感測上述艙內空間溫度並供輸出至少一個艙溫信號的艙溫感測元件，及至少一個感測上述受載體狀況並供輸出至少一個受載體狀況信號的受載體感測元件；一控溫裝置，包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其中該液體溫控循環單元是被導熱連結到至少部分上述內裝配置，而該氣體溫控循環單元是被導熱連結至上述艙內空間；及一接收上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號的微處 理裝置，該微處理裝置依照上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號相對於上述預定溫度範圍之溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述氣體溫控循環單元。
此外，本發明更揭露了一種自適應運艙空調系統的控制方法，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，以及，該自適應運艙空調系統包括一組溫度蒐集裝置，一控溫裝置，及一微處理裝置，前述溫度蒐集裝置則包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件，至少一個感測上述艙內空間溫度的艙溫感測元件，及至少一個感測上述受載體狀況的受載體感測元件；上述控溫裝置包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其中該液體溫控循環單元導熱連結到至少部分上述內裝配置，而上述氣體溫控循環單元導熱連結至上述艙內空間；上述空調系統的控制方法包括下列步驟：a)由上述微處理裝置接收來自上述內裝感溫元件感測上述內裝配置溫度所輸出的至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，上述艙溫感測元件感測上述艙內空間溫度並輸出的至少一個艙溫信號，及上述受載體感測元件感測上述受載體狀況並輸出的至少一個受載體狀況信號；b)由上述微處理裝置依照上述信號，估算上述移動載具運艙的熱能增減；c)依照上述熱能增減估算上述移動載具運艙溫度趨勢與上述預定溫度範圍之溫度差異程度，並依照上述溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述 氣體溫控循環單元。
由於本案一種自適應運艙空調系統包括一組溫度蒐集裝置，一控溫裝置，及一接收溫度信號的微處理裝置，藉由實時廣泛的蒐集溫度參數後，經微處理裝置依循預定設置的控制方法估算移動載具運艙整體的熱能增減、溫度趨勢並依據與預定溫度範圍的溫度差異程度，指令溫控循環單元啟閉，可快速、有效、均衡的對艙體內各部位進行及時智能的溫度調控，進一步藉由內裝配置容置相變材料可提升空調系統的控溫效能。當上述自適應運艙空調系統應用於移動載具時，具自適應效能的空調系統，將提供被載運的乘客更佳的舒適感，及被運輸物品更精準的溫控條件，而藉由移動載具停靠場站溫控熱交換液槽的設置，能更進一步保障移動載具關閉動力系統時，仍能持續依需要進行溫控作業，進而達成以上所述所有目的。
1、1’、1”‧‧‧自適應運艙空調系統
11、11’、11”‧‧‧溫度蒐集裝置
111、111’‧‧‧內裝感溫元件
113、113’‧‧‧艙溫感測元件
115、115’‧‧‧受載體感測元件
117”‧‧‧外部環境溫度感測器
119”‧‧‧全球定位系統
121”‧‧‧通訊裝置
13、13’、13”‧‧‧控溫裝置
131、131’‧‧‧液體溫控循環單元
133、133’‧‧‧氣體溫控循環單元
135‧‧‧控溫開關
137’‧‧‧液體交換接口
139’‧‧‧溫控熱交換液槽
15、15”‧‧‧微處理裝置
3、3’、3”‧‧‧移動載具
31‧‧‧移動載具本體
33、33’、33”‧‧‧移動載具運艙
331、331’‧‧‧艙內空間
333、333’‧‧‧內裝配置
335、335’‧‧‧受載體
51、53、55‧‧‧步驟
7’‧‧‧充電樁
S1、S1’、S1”‧‧‧內裝感溫信號
S2、S2’、S2”‧‧‧艙溫信號
S3、S3’、S3”‧‧‧受載體狀況信號
S4”‧‧‧外部溫度信號
S5”‧‧‧定位信號
S6”‧‧‧外部環境氣象資訊
Hn、Hn”‧‧‧熱能增減
T0、T0’、T0”‧‧‧預定溫度範圍
T1‧‧‧環境溫度
T2‧‧‧艙間內部的空氣溫度
T3‧‧‧方向盤溫度
Td、Td’、Td”‧‧‧溫度差異程度
Tt、Tt”‧‧‧溫度趨勢
圖1是汽車駕駛座艙艙間透視示意圖，艙間內部的空氣及內裝配置被陽光直接照射後溫度升高。
圖2是本案第一較佳實施例的架構示意圖，用以簡要說明空調系統與移動載具的配置關係。
圖3至4是本案第一較佳實施例中移動載具的立體示意圖，用以定義移動載具各組成的配置關係。
圖5是本案第一較佳實施例之空調系統控制方法的步驟流程示意圖，用以表示自適應運艙空調系統運作的控制邏輯。
圖6至7是本案第二較佳實施例中移動載具的立體示意圖，用以定義移動載具各組成的配置關係。
圖8是本案第二較佳實施例中關於電動巴士停靠場站設置溫控熱交換液槽的立體示意圖，用以說明電動巴士與該溫控熱交換液槽的運作關係。
圖9是本案第三較佳實施例的側視示意圖，用以說明自適應運艙空調系統、外部環境溫度感測器、全球定位系統及通訊裝置於移動載具的配置關係。
圖10是本案第三較佳實施例之空調系統控制方法的步驟流程示意圖，用以表示自適應運艙空調系統增加溫度感測元件後的運作控制邏輯。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。
本案一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具的第一較佳實施例，請一併參考圖2至5所示，於本例移動載具3例釋為一生鮮貨運車，該生鮮貨運車含一移動載具本體31及一套自適應運艙空調系統1，前述移動載具本體31並容置有二個移動載具運艙33，用以運輸至少一個受載體335。本例中，前述移動載具運艙33例釋為生鮮貨運車的駕駛座艙及貨物車廂，而前述受載體335則例釋為駕駛員及生鮮貨物。上述自適應運艙空調系統1是用以將上述移動載具運艙33的艙內空間331及複數個內裝配置333的溫度控制於一預定溫度範圍T0內，其中前述內裝配置333於本例中包括駕駛座艙的座椅、儀錶板、方向盤、置物箱、地毯、車頂內裝 及貨物車廂內壁。
上述自適應運艙空調系統1還包含有一組溫度蒐集裝置11、一個控溫裝置13及一個微處理裝置15。其中前述溫度蒐集裝置11包括至少一個內裝感溫元件111、至少一個艙溫感測元件113及至少一個受載體感測元件115。前述內裝感溫元件111是用來感測上述內裝配置333的溫度，並且根據測得的溫度輸出相對應的內裝感溫信號S1；上述艙溫感測元件113則用來偵測上述艙內空間331的溫度並根據測得的數據輸出對應的艙溫信號S2；而上述受載體感測元件115是用以感測上述受載體335的溫度狀況，同時輸出相對的受載體狀況信號S3。
而上述控溫裝置13更包括至少一液體溫控循環單元131、一氣體溫控循環單元133及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關135，其中該液體溫控循環單元131是被導熱連結到至少部分上述內裝配置333，在需要的時候對前述內裝配置333的本體進行溫度調整；而該氣體溫控循環單元133則是被導熱連結至上述艙內空間331，對艙內空氣進行熱交換以調整上述艙內空間331的溫度。
在上述自適應運艙空調系統1處於運作狀態下，上述微處理裝置15將持續接收上述內裝感溫信號S1、上述艙溫信號S2及上述受載體狀況信號S3，並與前一次所接收信號進行比對，實時估算上述移動載具運艙33的熱能增減Hn，再進一步依照前述熱能增減Hn估算上述移動載具運艙33溫度趨勢Tt，與上述內裝感溫信號S1、上述艙溫信號S2及上述受載體狀況信號S3個別相對於上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td，同時根據前述溫度差異程度Td，及時指令上述控溫裝置13的啟閉。
當上述微處理裝置15指令上述控溫裝置13開啟後，將進一步根據上述溫度趨勢Tt及上述內裝感溫信號S1與上述預定溫度範圍T0的差異、上述艙溫信號S2與上述預定溫度範圍T0的差異、上述受載體狀況信號S3與上述預定溫度範圍T0的差異，指令控溫開關135選擇開啟上述液體溫控循環單元131或/和上述氣體溫控循環單元133，換言之，如果上述內裝感溫信號S1與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td達到一定標準，例如在太陽光曝曬下，座椅溫度已過高，則上述微處理裝置15將指令上述控溫開關135選擇啟用上述液體溫控循環單元131；相對的，如果上述艙溫信號S2與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td達到一定標準，例如車內氣體溫度過高，則上述微處理裝置15將指令上述控溫開關135選擇啟用上述氣體溫控循環單元133；當然條件符合時，如座椅和空氣溫度兩者都超過預訂門檻，則上述液體溫控循環單元131及上述氣體溫控循環單元133則會同時啟用。
另外，上述微處理裝置15還將依據溫度趨勢Tt指令上述液體溫控循環單元131或/和上述氣體溫控循環單元133增強或放緩功率，以彈性、智能、及時的控制溫控循環單元作動，提高上述自適應運艙空調系統1的效益，而前述對於兩種溫控循環單元功率增強或放緩的控制，不論是個別獨立的，或是並聯同步的，都無礙於本案的實施。
本例中，具有上述自適應運艙空調系統1的生鮮貨運車的駕駛座艙的座椅、儀錶板、方向盤、置物箱、地毯、車頂內裝及貨物車廂內壁的內部均配置有上述內裝感溫元件111，且駕駛座艙及貨物車廂的內部空間中心位置另各配置一艙溫感測元件113，而駕駛座艙及貨物車廂還分別配置感測駕駛員及生鮮貨物體表溫度的受載體感測元件115。在上述自適應運 艙空調系統1隨生鮮貨運車啟動後，上述自適應運艙空調系統1的上述內裝感溫元件111、艙溫感測元件113及受載體感測元件115，即依步驟51，持續偵測駕駛座艙的座椅、儀錶板、方向盤、置物箱、地毯、車頂內裝及貨物車廂內壁的溫度，還有駕駛座艙與貨物車廂內部空間的溫度，以及駕駛員與生鮮貨物的表面溫度，並產生對應的信號傳送至上述微處理裝置15，而每一次傳送的信號都將暫存於上述微處理裝置15作為與下一次信號比對的基礎。
當上述生鮮貨運車從倉儲中心裝載生鮮貨物行駛於日照強烈的夏季白天，以往來配送於各消費者之間時，每一次駕駛員到達配送地點停車送貨的過程，因駕駛員上、下車而開啟車廂門的當下，駕駛座艙及貨物車廂內的冷空氣與外部環境中高溫的熱空氣便發生熱對流，而使得上述艙內空間331的溫度升高，同時由於太陽持續對車體照射所產生的熱能，分別藉由駕駛座艙四周的玻璃輻射進入，及藉由貨物車廂車體的傳導進入，也都更進一步升高了上述艙內空間331的溫度，其中駕駛座艙內的上述內裝配置333，更因為被太陽直接照射而產生熾熱高溫。
經過上述微處理裝置15依據步驟53對溫度信號比對估算之後，若發現駕駛座艙及貨物車廂的溫度升高，即熱能增加，便可進一步遵循步驟55依照前述熱能增加量及上述內裝配置333的比熱容量，估算駕駛座艙及貨物車廂的溫度趨勢Tt，同時也估算被感測部位的溫度與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td，然後根據前述溫度差異程度Td，及時指令上述控溫裝置13開啟。
進一步，上述微處理裝置15更可採用上述溫度差異程度Td 做為準據，指令上述控溫開關135選擇啟用上述液體溫控循環單元131與上述氣體溫控循環單元133，亦即，如果是上述內裝感溫信號S1與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td達到一定標準，則上述液體溫控循環單元131將用於上述內裝配置333的降溫，本例中上述液體溫控循環單元131中的熱交換液體例釋為純水，因為純水的比熱容量(約4200J/kg．K)較空氣高，所以上述液體溫控循環單元131可以比上述氣體溫控循環單元133更快的將駕駛座艙的座椅、儀錶板、方向盤、置物箱、地毯、車頂內裝及貨物車廂內壁等內裝配置333的熱移除，使得上述內裝配置333的溫度快速降至上述預定溫度範圍T0。顯而易見的，上述熱交換液體的選用並不限於純水，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者所能選用的，比熱容量高的液體，甚至利用相變化而吸收潛熱的材質替換使用，均無礙於本案的實施。
又由於上述液體溫控循環單元131以配置液體循環管線方式導熱連結於上述內裝配置333，因而上述液體溫控循環單元131不僅加快整體熱交換的進行，對於如座椅椅背與椅墊受太陽照射不均而產生的溫差，也能藉由液體循環管線給予快速均衡而增加乘坐舒適度。同理，配置於貨物車廂頂部內壁的液體循環管線除了降低車廂壁的溫度，也形成阻絕外部環境溫度如太陽輻射熱傳入貨物車廂的屏障，使得鄰近貨物車廂廂壁的空氣溫度與上述艙內空間331的中央溫度能趨於一致，進而提高生鮮貨物的運輸品質。相對的，如果是上述艙溫信號S2與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度Td達到一定標準，上述氣體溫控循環單元133被開啟，以降低上述艙內空間331的溫度。
當然，若上述內裝感溫信號S1與上述預定溫度範圍T0的溫 度差異程度，及上述艙溫信號S2與上述預定溫度範圍T0的溫度差異程度都達到標準，則上述液體溫控循環單元131及上述氣體溫控循環單元133會同時啟用。此外，上述微處理裝置15還將依據上述溫度趨勢Tt指令上述液體溫控循環單元131或/和上述氣體溫控循環單元133增強或放緩功率，如果溫度趨勢Tt呈現增長，則上述微處理裝置15指令溫控循環單元增強功率，反之則放緩功率，以彈性、智能、及時的控制溫控循環單元作動，提高上述自適應運艙空調系統1的效益。
當然，上述預定溫度範圍T0及溫度差異程度Td，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可輕易依需要預設定一個固定數值或範圍，其中分別對應於上述艙內空間331溫度、上述內裝配置333溫度及上述受載體335溫度的上述預定溫度範圍T0及溫度差異程度Td可以是相同的，也可以視實際情形個別訂定。由於本案的動態即時蒐集各溫度判讀，在本例中，上述艙內空間331溫度是對應於駕駛座艙及貨物車廂，駕駛座艙的舒適溫度預設值為人體舒適溫度，貨物車廂中生鮮貨物所需的冷藏溫度則是在冰點附近，上述預定溫度範圍T0及溫度差異程度Td均可被個別設定，且依照本發明揭露的結構，溫差甚至可被時刻控制在攝氏一度內。
本實施例的移動載具3雖例釋為一生鮮貨運車，其受載體335則例釋為駕駛員及生鮮貨物，但本發明所屬知識領域中具有通常知識者都明白，貨運車不同的駕駛員會有生理因素的差異，而所載貨物可以是無輸運溫度限制的一般貨物，也可以是輸運溫度要求更嚴格的冷凍食品、生物材料或移植器官等，甚至可於貨物車廂中再加裝冷凍冰箱存放貨物，針對上述這些條件的改變而重新設定上述預定溫度範圍T0及溫度差異程度Td， 都無礙於本案的實施。
本案一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具的第二較佳實施例，如圖6至8所示，於本例，前述移動載具3’例釋為一電動客運巴士，上述移動載具運艙33’例釋為巴士車廂，上述受載體335’則例釋為駕駛員及乘客。為節約篇幅，本實施例中自適應運艙空調系統1’與第一例結構與功效相同的某些部分將省略不再重複詳述，以下僅就差異處說明如下：本例中，電動客運巴士依既定的路線行駛穿梭於城市道路上，由於行駛路線及車速基本固定，因此對於電動車的電力消耗最主要的影響變數是空調系統，而該空調系統的電力耗用程度又受外在環境溫度及乘客人數的影響最鉅。
當本例中電動客運巴士被發動前，上述內裝感溫元件111’、艙溫感測元件113’及受載體感測元件115’已先行開始感測相應部位的溫度，以預先進行車廂整體溫度的調控，其中內裝感溫元件111’安裝於方向盤、儀錶板、座椅、站立用扶手、地板、車頂內裝及電池箱體等內裝配置333’內部，艙溫感測元件113’則安裝於巴士車廂的內部空間中心位置，而受載體感測元件115’於本例例釋為設置在車廂門口的計數器，即使不是量測乘員體溫，但若以平均每人的體表釋放熱能平均值為計算標準，乘以乘員總數，亦可大致獲得所有乘員所釋放熱能。當然，安裝數量及位置可依行駛地區及載客狀況彈性調整，並無礙於本案的實施。上述感測元件感測所得的參數將傳送給上述微處理裝置(未標示)，並定時感測及傳送訊號且周而復始直到電動客運巴士停駛，而每一次傳送的參數都將暫存於微處理裝置作為與下一次信號比對的基礎。在某些屬於停車遮蔽條件較好的停靠場 站，上述內裝感溫元件111’、艙溫感測元件113’及受載體感測元件115’可以隨巴士的被發動再開始啟用，並無礙本案的實施。
在上述微處理裝置接收到上述內裝感溫信號S1’、上述艙溫信號S2’及上述受載體狀況信號S3’，即依循如同第一較佳實施例的控制程序及判斷準則，指令上述控溫裝置13’的啟閉，如果控溫裝置13’受令開啟，將進一步依據上述溫度差異程度Td’藉由上述控溫開關(未標示)選擇啟用上述液體溫控循環單元131’或/和上述氣體溫控循環單元133’。上述電動客運巴士在整日的行使過程中，隨著乘客上下車而來的人數頻繁增減，加上外部環境溫度的變化，都加劇了上述艙內空間331’溫度變動的幅度及頻率，因而上述溫度蒐集裝置11’將密集而快速的感測溫度，並交由上述微處理裝置進行評估以決定上述控溫裝置13’的啟閉，及更進一步藉由上述控溫開關選用上述液體溫控循環單元131’或/和上述氣體溫控循環單元133’針對性的對上述內裝配置333’及上述艙內空間331’調控溫度，使得本案的空調系統持續處於感測、估算、控溫的程序中循環不已，而達成自適應的目的。
本例中，上述電動客運巴士更包括一組導接上述液體溫控循環單元131’的液體交換接口137’，如圖8所示，而且該電動客運巴士的停靠場站還設有一對應的溫控熱交換液槽139’於充電樁7’旁，前述溫控熱交換液槽139’中的熱交換液體溫度則常態保持於上述預定溫度範圍T0’。每當上述電動客運巴士行駛返回停靠場站停妥進行充電時，將同時藉由上述液體交換接口137’將上述液體溫控循環單元131’導接於上述溫控熱交換液槽139’。因充電時巴士的動力系統關閉，本例中，上述自適應運艙空調系統1’也隨之喪失運行能量，巴士整體溫度直接受外部環境溫度影響而改變，但 藉由上述溫控熱交換液槽139’與上述液體溫控循環單元131’的導接，進行液體的交換，便可以保持於上述預定溫度範圍T0’的熱交換液體直接對上述內裝配置333’進行調溫，使前述內裝配置333’的溫度預先調至舒適範圍，進而當巴士再次投入運輸載客時已處於較佳溫度狀態，包括也讓巴士上的電池不會因為停靠充電時的高溫而加速老化，大幅延長電池使用壽命及儲電效能。
本案一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具的第三較佳實施例，如圖9至10所示，於本例，前述移動載具3”例釋為一長途鐵路列車，且每一節列車廂均具有一套上述自適應運艙空調系統1”，以便於列車廂的彈性增減，達到機動調整運量的目的，而上述每一節列車的自適應運艙空調系統1”不論採用獨立運行或同步運行都不構成本案的限制條件。因每一節車廂所設置的自適應運艙空調系統1”的結構與功效都相同，故本例的說明僅以一節車廂為例，又未免本實施例中與前二例結構、功效相同部分重複贅述，將僅就差異處說明如下：於本例，上述長途鐵路列車可跨洲際行駛，以輸運旅客或/和載運貨物，且行駛所涉及的氣候帶及緯度變化較廣，因此上述自適應運艙空調系統1”中的溫度蒐集裝置11”更包括一個感測周邊環境資訊的外部環境溫度感測器117”，供輸出對應於上述移動載具運艙外部環境溫度的外部溫度信號S4”至上述微處理裝置15”，一供輸出一定位信號S5”至前述微處理裝置15”之全球定位系統119”，以及一通訊連結上述微處理裝置15”、供接收外部環境氣象資訊S6”之通訊裝置121”。
上述外部環境溫度感測器117”係設置於列車車廂外壁，以直接感測包括溫度、風速、濕度等列車行駛地區的外部環境資訊，並據此形 成外部溫度信號S4”，而上述全球定位系統119”將依據列車行駛路線自動定位列車所在位置生成上述定位信號S5”，並藉由前述定位信號S5”比對預存資訊庫中所行駛當地的歷史溫度統計數據，以獲得後續路線上的溫度預測值，另外上述通訊裝置121”則直接接受行駛當地氣象單位所提供之外部環境氣象資訊S6”。上述信號及資訊都將傳送至上述微處理裝置15”與上述內裝感溫信號S1”、艙溫信號S2”及受載體狀況信號S3”一併用於估算上述移動載具運艙33”的熱能增減Hn”與溫度趨勢Tt”，進而依據上述預定溫度範圍T0”的溫度差異程度Td”，以及時指令上述控溫裝置13”的啟閉，使本案自適應運艙空調系統1”的運作更智能、精準。
本例中列車廂的上述內裝配置(未標示)中的座椅更包括有一容室，該容室內容置有相變材料(Phase Change Material，PCM)，藉由相變材料的固體與液體相互變化產生吸熱與放熱的作用，可以進一步提昇本案自適應運艙空調系統1”的控溫效益，也就是當處於高溫環境中，先由固態的相變材料吸收熱能直到全部轉變為液態，此時持續累積的熱能所造成溫度的上升將驅使上述自適應運艙空調系統1”啟動並進行降溫；反之，當處於低溫環境中，液態的相變材料將先釋放熱能而逐漸轉變為固態，再啟動自適應運艙空調系統1”進行升溫。
本案的自適應運艙空調系統可廣泛應用於各種移動載具，並不限於以上實施例所舉釋例，除陸上的移動載具外，包括海上的船隻、空中的飛行器等，舉凡涉及因溫度變化所需的溫控需求都可適用，例如大多數人都有的經驗是停泊在停機坪的飛機，僅能透過地勤的冷氣車送冷氣，但由於效能不佳引起旅客抱怨的情形時有所聞，特別是在豔陽曝曬的時 候，機艙內更是悶熱，而具有本案自適應運艙空調系統的飛機，於未起飛前可藉由如本案第二實施例的溫控熱交換液槽，以液體溫控循環單元對內裝配置降溫，並同時啟動氣體溫控循環單元對艙內空間降溫，進而提升飛機客艙整體舒適度，直到飛機準備起飛前將前述溫控熱交換液回收，不致影響飛機整體配重。
綜合上述，本案一種自適應運艙空調系統與其控制方法及具該系統的移動載具，可以藉由其控制方法以廣泛蒐集溫度變化參數，智能的操控前述自適應運艙空調系統，使該空調系統能夠更有效率的、更一致均勻的、更及時並彈性的將一移動載具運艙的整體溫度控制於一預定溫度範圍內，發揮精準且動態的控溫表現，達到自適應效果，進而增加被載運乘客的舒適度及提供被運輸物品精準的溫控條件。
以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (9)

  1. 一種自適應運艙空調系統，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，該自適應運艙空調系統包含：一組溫度蒐集裝置，包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件並供輸出至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，至少一個感測上述艙內空間溫度並供輸出至少一個艙溫信號的艙溫感測元件，及至少一個感測上述受載體狀況並供輸出至少一個受載體狀況信號的受載體感測元件；一控溫裝置，包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其中該液體溫控循環單元是被導熱連結到至少部分上述內裝配置，而該氣體溫控循環單元是被導熱連結至上述艙內空間；及一接收上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號的微處理裝置，該微處理裝置依照上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號相對於上述預定溫度範圍之溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述氣體溫控循環單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的自適應運艙空調系統，其中上述內裝配置包括座椅、儀錶板、方向盤、置物箱、地毯、電池箱體及車頂內裝。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的自適應運艙空調系統，其中上述內裝配置中至少一者包括一容室，及容置於該容室的相變材料。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的自適應運艙空調系統，其中上述溫度蒐集裝置更包括至少一個感測周邊環境資訊的外部環境溫度感測器，並供輸出對應上述移動載具運艙外部環境溫度的外部溫度信號至上述微處理裝置。
  5. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的自適應運艙空調系統，其中上述溫度蒐集裝置更包括一供輸出一定位信號至該微處理裝置之全球定位系統。
  6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的自適應運艙空調系統，其中上述溫度蒐集裝置更包括一通訊連結上述微處理裝置、供接收外部環境氣象資訊之通訊裝置。
  7. 一種具有自適應運艙空調系統的移動載具，包含：一移動載具本體，容置有至少一移動載具運艙；及至少一套自適應運艙空調系統，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，該自適應運艙空調系統包含：一組溫度蒐集裝置，包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件並供輸出至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，至少一個感測上述艙內空間溫度並供輸出至少一個艙溫信號的艙溫感測元件，及至少一個感測上述受載體狀況並供輸出至少一個受載體狀況信號的受載體感測元件；一控溫裝置，包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其 中該液體溫控循環單元是被導熱連結到至少部分上述內裝配置，而該氣體溫控循環單元是被導熱連結至上述艙內空間；及一接收上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號的微處理裝置，該微處理裝置依照上述內裝感溫信號、上述艙溫信號及上述受載體狀況信號相對於上述預定溫度範圍之溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述氣體溫控循環單元。。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的具有自適應運艙空調系統的移動載具，更包括一組導接上述液體溫控循環單元的液體交換接口，供當一停靠場站具有一對應溫控熱交換液槽時，將上述液體溫控循環單元中的液體與上述對應溫控熱交換液槽進行交換。
  9. 一種自適應運艙空調系統的控制方法，供將一移動載具運艙的艙內空間及複數個內裝配置的溫度控制於一預定溫度範圍內，其中前述移動載具運艙係供運輸至少一個受載體，以及，該自適應運艙空調系統包括一組溫度蒐集裝置，一控溫裝置，及一微處理裝置，前述溫度蒐集裝置則包括至少一個感測上述內裝配置溫度的內裝感溫元件，至少一個感測上述艙內空間溫度的艙溫感測元件，及至少一個感測上述受載體狀況的受載體感測元件；上述控溫裝置包括至少一液體溫控循環單元及一氣體溫控循環單元，及至少一組選擇上述液體/氣體溫控循環單元的控溫開關，其中該液體溫控循環單元導熱連結到至少部分上述內裝配置，而上述氣體溫控循環單元導熱連結至上述艙內空間；上述空調系統的控制方法包括下列步驟： a)由上述微處理裝置接收來自上述內裝感溫元件感測上述內裝配置溫度所輸出的至少一個對應上述內裝配置溫度的內裝感溫信號，上述艙溫感測元件感測上述艙內空間溫度並輸出的至少一個艙溫信號，及上述受載體感測元件感測上述受載體狀況並輸出的至少一個受載體狀況信號；b)由上述微處理裝置依照上述信號，估算上述移動載具運艙的熱能增減；c)依照上述熱能增減估算上述移動載具運艙溫度趨勢與上述預定溫度範圍之溫度差異程度，並依照上述溫度差異程度，指令上述控溫裝置的啟閉，以及指令上述控溫開關選擇開啟上述液體溫控循環單元或/和上述氣體溫控循環單元。
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