[发明专利]具有辅助热单元的高效协调的车辆舒适系统

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及汽车取暖、通风和空调(HVAC)系统，更具体地，本发明涉及用于协调多个加热和冷却装置来以优化能量消耗的方式向车辆乘客提供热舒适性的系统和方法。

背景技术

已经使用强制通风中央HVAC系统在常规汽车中提供了热舒适性。诸如加热座椅、冷却座椅、加热转向盘或隔离气候区的辅助装置可用于增加舒适性。

即使在作为标准装备被包括时，辅助装置的控制也一直没有与主HVAC系统相集成。因此，用户必须手动地管理每个独立的装置来试图平衡由所有一起工作的装置所提供的总体舒适性。除了导致不期望的分心之外，也不可能手动设置所有装置，从而不能获得最有效的操作。

车辆中为获得舒适气候的能量使用正成为重要的问题。作为制造具有较高能效的车辆的结果，HVAC系统可用的总能量已经变得越加受限。在具有内燃机的车辆中，发动机变得更小且具有更高的热效率。在纯电动车辆和混合动力电动车辆中，需要电驱动加热器来作为热源。当使用电加热时，在较冷的天气下，会严重影响电池寿命和车辆行程。类似地，电动车辆中的AC系统的压缩机负载将消耗车辆能量预算的较大部分，这是因为动力系统变得更为高效。

向车辆乘客提供热舒适性要求制造商设计将关键车辆系统与智能控制相集成的舒适性系统，以利用不同的车辆使用方式。使车辆热负载和HVAC能量使用最小化以及以减少能量使用的方式利用生理感觉对于在满足消费者舒适性预期的同时使燃油经济性最大化是必要的。

发明内容

热量可通过传导、对流和辐射这几种机制来传输。通过传导进行工作的热单元包括但不限于加热/冷却座椅、加热/冷却转向盘以及加热/冷却变速杆。这些装置在本文中称为接触点装置，因为它们通过与乘客的直接接触来工作。这些装置对感知的舒适水平具有较大的影响。通过对流进行工作的热单元包括主HVAC空气处理系统，其具有通过一个或多个热交换器(例如，空调蒸发器和/或加热器芯体)输送空气的鼓风机。辐射热单元可包括诸如IR二极管的有源红外加热器或诸如红外反射窗玻璃的无源装置。

在热需求最高的情况下(即，乘客所处环境的实际温度最大程度地偏离期望的目标温度)，已经发现将能量的较高相对比例引导到接触点热装置实现了最高能效下(特别是当在较冷的车辆中提供温暖时)的最大舒适感。在所有条件下主强制通风部件与接触点装置之间的协调在保持乘客舒适感的同时大大减少了能量使用。本发明能够使得在确定如何使用加热或冷却的可用能量时考虑各种装置的生理影响(例如，与加热转向盘对于感知变热所具有的生理感觉，冷却转向盘对于感知冷却可以具有较少的生理感觉)。通过包括生理方面，能够折衷某些参数以在最小化能量使用的同时实现舒适感，例如，如果气流同时增大，则有时候也可以接受温度高于目标温度。

在本发明的一个方面中，提供了一种用于操作车厢中的HVAC舒适系统的方法。测量包括车厢温度和座椅占用配置的多个车辆状态参数。该方法检测车辆状态参数是否对应于预定过载状态。当车辆状态参数对应于预定过载状态时，自动启动相应的强制设定。除非被强制设定所阻止，否则响应于车厢温度自动地选择多个HVAC模式中的一个，其中，HVAC模式包括四肢加热模式和面板循环模式。四肢加热模式包括响应于座椅占用配置自动启动接触点加热表面。四肢加热模式还可以包括对流或辐射加热装置。面板循环模式包括响应于座椅占用配置自动启动用于对流冷却的一个或多个区域。面板循环模式还可以包括车辆中的接触点冷却表面的启动和/或其他表面的冷却(这将通过这些表面减少乘客辐射加热)。

根据本发明的另一方面，提供了一种HVAC舒适系统，用于具有多个座椅的车厢，包括：多个传感器，测量包括车厢温度和座椅占用配置的车辆状态参数；多个接触点加热表面，与对应的座椅相关联；空气处理单元，用于将调节空气朝对应于相应座椅的选定区域进行分配，空气处理单元包括鼓风机、热加热单元和热冷却单元；以及控制器，与多个传感器、多个接触点加热表面和空气处理单元相连接，用于检测车辆状态参数是否对应于预定过载状态，其中，控制器在所述车辆状态参数对应于预定过载状态时自动地启动相应的强制设定；除非被强制设定所阻止，否则控制器响应于车厢温度自动地选择多个HVAC模式中的一个，HVAC模式包括四肢加热模式和面板循环模式；其中，四肢加热模式包括响应于座椅占用配置自动启动至少一个接触点加热表面；其中，面板循环模式包括响应于座椅占用配置自动启动一个或多个用于对流冷却的区域。

附图说明

图1是本发明的系统的一个实施例的框图。