技术领域
[0001] 本公开的
发明一般地涉及用于调节车辆制热/制冷系统中的进入气流的系统。更具体地，本公开的发明涉及一种系统和方法，该系统和方法用于提供100％的新鲜空气模式和100％的再循环空气模式之间的有效选择，在内燃(IC)车辆的情况下，用于优化制热/制冷性能，同时增加燃油经济性，在混合动
力车辆的情况下，增加
发动机停止时间，在
电动车辆的情况下，降低高压(HV)
电池功率消耗。
背景技术
[0002] 对内燃发动机驱动的车辆的燃油经济性的改进一直是
汽车制造商们的目标。由于混合动力电动汽车(HEV)的出现，产生了一个新目标，即减少发动机的启动时间。对于电动车辆(EV)，该目标是最小化高压(HV)电池的功率消耗。实现这些目标的挑战是需要保持
驾驶舱的舒适性。
[0003] 通过车辆制热和制冷系统保持驾驶舱的舒适性。当首先引入制热和制冷系统时，依靠进入的新鲜空气进行加热和冷却。随着系统的改进，再循环模式被引入到车辆制热和制冷技术中。相应地，目前，有两种方式可以使空气进入车辆空调系统的
暖通空调(HVAC)系统。一种方式是新鲜空气模式。另一种方式是再循环空气模式。
[0004] 不过，对于所有类型的车辆，参数之间都会有一些协调。具体地，对于内燃(IC)车辆(包括混合动力电动汽车[HEV])，燃油经济性受到最大制热/制冷性能的影响。在电动汽车中，电池功率消耗会增加以使制热/制冷性能最大化。目前，空气模式的选择通常不考虑制热/制冷性能的最优化、燃油经济性和/或高压(HV)电池功率消耗。如果没有谨慎地控制进入HVAC的空气的管理，就不能优化这些参数。具体地，在热天，如果选择新鲜空气模式作为用于HVAC系统的气源，该空气模式会向
压缩机施加更多的冷却负载。另一方面，在冷天，如果选择新鲜空气模式作为用于HVAC系统的气源，该空气模式会降低加热器/解冻装置性能。不过，当选择再循环模式以为HVAC提供100％进入空气时，在特定的环境条件下，可能的结果是
驾驶室中有雾。
[0005] 相应地，常有的事是，在本领域中有机会改进控制进入气体的选择以实现参数的最优化。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服上述缺点中至少一个，并且提供一种用于控制车辆的暖通空调(HVAC)系统的系统，其能够优化制热/制冷性能，燃油经济性和/或高压(HV)电池功率消耗。
[0007] 根据本发明的一方面，提供一种用于控制车辆的暖通空调(HVAC)系统的系统，所述车辆具有内部和外部，该用于控制车辆的暖通空调(HVAC)系统的系统包括：新鲜空气开口；再循环空气开口；调节器，所述调节器用于加热或冷却来自所述新鲜空气开口的空气，或来自所述再循环空气开口的再循环空气；可移动空气入口机构，所述入口机构可操作地与所述新鲜空气开口和所述再循环空气开口中的至少一个相关联；
控制器，所述控制器用于控制所述空气入口机构；湿度等级/
露点传感器，所述湿度等级/露点传感器与所述车辆的所述内部相关联；控制器，所述传感器与所述控制器连接，并且所述空气入口机构与所述控制器连接，所述控制器包括移动模
块，所述移动模块响应于基于来自所述传感器的信息的雾化概率使得所述控制器选择性地将所述机构移动至并包括所述车辆中100％的调节空气都是新鲜空气的第一
位置，并且移动至并包括所述车辆中100％的调节空气是再循环空气的第二位置，并且移动至第一位置和第二位置之间的任意位置。
[0008] 优选地，该控制系统进一步包括
温度传感器，其中所述雾化概率还基于来自所述温度传感器的信息。
[0009] 优选地，所述温度传感器选自包括与所述车辆的外部相关的外部
环境温度传感器以及与一个或多个车辆
窗户相关的玻璃温度传感器的组。
[0010] 优选地，该控制系统进一步包括车辆速度传感器和鼓
风机
转速传感器，并且其中基于所述车辆速度、鼓风机速度、以及所述雾化概率的结合，设定所述控制器选择所述可移动空气入口机构的位置。
[0011] 优选地，该控制系统进一步包括车辆速度传感器，并且其中基于所述车辆速度和所述雾化概率，设定所述控制器选择所述可移动空气入口机构的位置。
[0012] 优选地，该控制系统进一步包括鼓风机速度传感器，并且其中基于鼓风机速度和所述雾化概率，设定所述控制器选择所述可移动空气入口机构的位置。
[0013] 优选地，只基于所述雾化概率，设定所述控制器选择所述可移动空气入口机构的位置。
[0014] 优选地，该控制系统包括选自由以下组成的组的一个或多个附加传感器：车内温度传感器、鼓风机转速传感器、空气传送模式传感器、进气流调节器
位置传感器、排放空气温度传感器、发动机
冷却液温度传感器、
齿轮选择器传感器、车辆速度传感器、雨刷位置传感器、
挡风玻璃温度传感器、以及后窗温度传感器。
[0015] 根据本发明的另一方面，提供一种用于控制车辆的暖通空调(HVAC)系统的系统，所述车辆具有内部和外部，该控制系统包括：新鲜空气开口；再循环空气开口；调节器，所述调节器用于加热或冷却来自所述新鲜空气开口的空气，或来自所述再循环空气开口的再循环空气；可移动空气入口机构，所述可移动空气入口机构可操作地与所述新鲜空气开口和所述再循环空气开口中的至少一个相关联；控制器，所述控制器用于控制所述空气入口机构；至少一个传感器，所述传感器用于确定雾化概率；车辆速度传感器；鼓风机转速传感器；控制器，所述传感器连接至所述控制器，并且所述空气入口机构连接至所述控制器，所述控制器包括移动模块，所述移动模块响应于来自组的信息，使得所述控制器选择性地将所述机构移动至并包括所述车辆中100％的调节空气都是新鲜空气的第一位置，并且移动至并包括所述车辆中100％的调节空气是再循环空气的第二位置，并且移动至第一位置和第二位置之间的任意位置，所述组包括：来自所述至少一个传感器、所述车辆速度传感器、以及所述鼓风机转速传感器的结合的数据；来自所述至少一个传感器以及所述车辆速度传感器的数据；来自所述至少一个传感器和所述鼓风机转速传感器的数据；以及只来自所述至少一个传感器的数据。
[0016] 优选地，用于确定雾化概率的所述至少一个传感器选自包括与所述车辆的内部相关联的湿度等级/露点传感器以及与所述车辆的外部相关联的温度传感器的组。
[0017] 优选地，所述温度传感器选自包括外部环境温度传感器和与一个或多个车辆窗户相关联的玻璃温度传感器的组。
[0018] 优选地，该控制系统包括一个或多个附加传感器，所述附加传感器选自包括车内温度传感器、空气传送模式传感器、进气流调节器位置传感器、排放空气温度传感器、发动机冷却液温度传感器、齿轮选择器传感器、雨刷位置传感器、挡风玻璃温度传感器、以及后窗户温度传感器的组。
[0019] 根据本发明的又一方面，提供一种用于经济性地控制车辆的暖通空调(HVAC)系统的方法，所述
暖通空调系统向车辆乘客舱中排放空气流，所述方法包括的步骤有：形成HVAC系统，所述HVAC系统包括循环风
门和关联管道，所述循环风门能够响应于包括湿度/露点传感器的至少一个传感器，在完全新鲜空气位置、完全再循环空气位置、以及部分再循环空气位置之间移动；基于从所述湿度/露点传感器接收的信息，计算所述雾化概率；以及响应于计算的雾化概率，调节所述循环风门的位置。
[0020] 优选地，所述HVAC系统包括温度传感器。
[0021] 优选地，所述温度传感器选自包括与所述车辆的外部相关联的外部环境温度传感器以及与一个或多个车辆窗户相关联的玻璃温度传感器的组。
[0022] 优选地，所述方法包括最小化或防止由于部分循环风门位置而导致的空气
泄漏的步骤。
[0023] 优选地，所述方法包括最小化或防止由于所述部分循环风门位置而导致的噪音、振动、以及声振粗糙度的步骤。
[0024] 优选地，所述方法包括最小化或防止由于车辆速度的作用而导致的空气泄漏的步骤。
[0025] 优选地，所述方法包括最小化或防止由于车辆速度的作用而导致的噪音、振动以及声振粗糙度的步骤。
[0026] 优选地，所述方法包括通过以下组的任何条件抑制部分再循环控制的步骤，所述组包括：当所述车辆不位于空挡或
停车位置的除霜模式；达到
指定值的发动机冷却液温度；以及在发动机运行预定时间之后，所述车辆驾驶员对在加热的挡风玻璃、后玻璃除霜装置或雨刷的任一选择。
[0027] 优选地，所述方法包括在高雾化风险的情况下，使所述空调系统运转的步骤。
[0028] 优选地，所述方法包括形成雾化概率查找表的步骤。
[0029] 优选地，所述雾化概率的计算基于公式(100*(％RH+雾化(概率)控制带(Fog Ctrl Band)-雾化查找表(Fog Lookup table))/雾化(概率)控制带)+雾化(概率)常数(Fog constant)。其中，Fog Ctrl Band中的“Fog”指“雾化概率”，其基于诸如驾驶舱温度、外部气温以及％RH等进行计算。Fog Lookup table用于帮助确定空气进气节气门的动作。
[0030] 本公开的发明提供了一种在100％新鲜空气模式和100％再循环空气模式之间有效选择进气量的方法。本公开的发明还能够提供最优的制热/制冷性能、燃油经济性和/或高压(HV)电池功率消耗。
[0031] 根据本公开的发明，提供了部分再循环控制方法。本公开发明的系统控制进气门，根据冷却/加热负载和驾驶舱雾化率，将进气门逐渐地移动至任意位置。随着冷却/加热负载增加，进气门朝向100％再循环模式移动。随着雾化概率增加，进气门朝向100％新鲜空气模式移动。
[0032] 通过选择性地选择100％再循环和100％新鲜空气之间的位置，可以优化燃油经济性和/或HV电池功率消耗，而不会影响乘客舒适性或在内玻璃表面上产生雾。具体地，在制冷应用中，由于
蒸发器冷却负载减小，压缩机负载最小化，并且改进了空气调节性能。对于内燃车辆，这种改进的直接结果是增加了燃油经济性，对于混和动力汽车(由于减少了HV电池功率消耗)，减少了发动机的工作时间(engine on time)，对于混合动力电动汽车(HEV)和电动汽车(EV)，减少了HV电池功率消耗。在制热应用中，由于加热负载减小，可以改进内燃(IC)发动机的燃油经济性，减少HEV发动机工作时间，并且减少EV的HV电池功率消耗。
[0033] 除了得到了改进的燃油经济性和HV电池功率消耗的益处之外，还能够改进所有车辆中的加热器/解冻装置和AC性能。
[0034] 在雾化风险非常高的特定环境条件下，当本发明公开的部分再循环控制方法起作用时，需要控制驾驶舱的湿度。本公开的控制方法利用传感器监测驾驶舱湿度。当驾驶舱湿度增加并且雾化概率达到一定限度时，控制器将进气门朝向新鲜空气模式逐渐地移动。
[0035] 可以很容易地克服本公开发明的任何缺点。例如，由于进入汽车的空气进入
通风罩(cowl)并且到达进气门，可能的情况是部分循环风门的打开会引起一些问题，例如增加噪音、振动以及声振粗糙度(NVH)，或者来自HVAC单元的外部空气的溢出物进入到车辆驾驶舱中。不过，本公开发明的气流控制方法包括防止这些基于HVAC鼓风机和汽车速度的问题的方法。
[0036] 结合
附图和随附的
权利要求，根据对优选
实施例的详细描述，本发明的其他优势和特征会变得显而易见。
附图说明
[0037] 为更完整的理解本发明，现在对本发明的附图中详细描绘的和以下以示例形式描述的实施例做出说明，其中：
[0038] 图1是本公开发明的暖通空调系统的空气控制系统的示意图，其中NV为非
真空，PV为局部真空，V为真空；
[0039] 图2是包括部分仪表板和特定传感器的车辆的侧视图；
[0040] 图3是示出了部分仪表板的车辆内部视图；以及
[0041] 图4a-4c结合在一起形成了单独的
流程图，其描绘了基于雾化概率的部分循环风门补偿(override)，其中，图4a中的“tbd”通常表示取决于车辆才有的参数的校准值，基于登记尺寸、位置、气流等每辆车均有唯一的除雾能力，因此，对于每辆车来说，其都被唯一编制；图4b中的“模式<>除霜”表示“该模式不是除霜模式”，“OAT＞TBD F”表示外部温度是否高于华氏温度的确定值，对于每个车辆系列来说，其也为校准值。
具体实施方式
[0042] 在以下附图中，相同的参考标号用于表示同样的部件。在以下描述中，描述了多个工作参数和元件以用于不同构造的实施例。包括的这些具体参数和元件只用于示例，并非用于限制。通常，利用多个
致动器实现车辆中的空气温度和气体流量(以及达到较小程度、湿度)的控制，以影响供应至车辆驾驶室的空气温度和流量。图1示意性地示出了暖通空调(HVAC)系统的空气控制系统，通常示出为20。系统20包括面板除霜门22、
底板门24、温度混合风门26、以及外部再循环空气门28。可以理解，门28用于调节新鲜空气和再循环空气之间的空气通道。除了所描述的门结构之外，还可以使用多种空气流量调节装置中的任意一种。
[0043] 如图1所示，门22和24可以以传统模式由几种致动器(包括，但不用于限制，例如
电动机和真空控制器)中的任意致动器驱动。通常，门28由电动伺服
电机驱动，以便门28的位置能够连续改变。系统20还包括具有风机
叶轮32的变速电机30。
[0044] 该系统进一步包括制热和制冷部件，例如包括所有已知AC系统元件的典型车辆空调系统37中的加热器芯34以及
蒸发器芯36。通常，在传统自动模式中，控制蒸发器温度以便系统能够使经过那里的空气干燥。系统37包括压缩机、
冷凝器、制冷罐、压力循环
开关、以及用于向蒸发器芯36计量供给制冷剂的膨胀装置。以上所述部件均通过管道38连接。以这种方式，以上的所有部件控制温度、气流的方向、以及新鲜空气和再循环空气的比率。
[0045] 为了自动控制驾驶舱中空气温度和流量，通过传感器监测驾驶舱内部和外部的状态。根据传感器显示的状态，
电子控制器产生
信号以控制致动器。图2和图3中描绘了这些传感器，其中图2是车辆(通常将其描述为40)的侧视图，图3描绘了车辆内部的一部分，并且图3特别地包括了示例仪表板41。提供信号的HVAC系统的传感器的典型元件的代表是：车内温度(Tincar)和湿度(或露点)传感器42(通常位于仪表板内，不过也可以位于车辆内部的其他地方；可以理解的是，温度和湿度[或露点]感应可以由单个传感器42完成，也可以由本领域已知的单独的温度和
湿度传感器分别完成)、玻璃温度传感器44、环境(外部)空气温度(OAT或Tamb)传感器46(通常位于车辆前部，在通气栅(grill)的前端或其他地方，例如与车镜、
保险杠、或
车顶相联系)，发动机冷却液温度(ECT)传感器48(通常位于发动机室)，以及阳光照射传感器50(通常位于仪表板中，不过也可以位于车辆内部的其他地方)。此外，还有显示出使用者手动设定的期望温度的设定信号或设定温度值(消费者优选温度或使用者通过控制界面52选择的Tset)。
[0046] 在调节
电路调节之后，将信号输入至电子控制器作为输入。控制器调整
输入信号，并且提供调整后的
输出信号用于
硬件控制器，该控制器硬件进而控制门22至28、
风机叶轮32以及控制元件，以调节空气温度和流量，并最终使得HVAC系统能够更经济的工作。
[0047] 可以理解的是，虽然描绘了单个门28，可以采用多个门的方法而不会背离本公开发明的精神和范围。通常，基于
气候负载要求以可选的模式操作门28的方法由以下表格设定：
[0048] 气候负载要求 Al门位置(100-完全再循环)
＜80 100
81-151 0-100
＞152 100
[0049] 在上面的图表中，低气候负载要求表示热天时，具有充分光照和完全再循环的热驾驶舱，高气候负载要求表示冷天时具有完全再循环的冷驾驶舱，并且中间气候负载要求表示暖和天气下具有新鲜空气的凉爽驾驶舱。门位置是气候负载要求的函数，并且包括如Tincar、Tamb、Tset、以及Sun Load的可定义变量。如以上表格中所设定，“100”表示“100％完全再循环位置”。在表1的上部分，工作参数是在热天时，具有充分日照的热驾驶舱中可能产生的。在这个阶段期望具有100％完全空气再循环。往以上描绘的表格下部移动，其论证了如何将门选择性地移动至100％的完全再循环和0％的完全新鲜空气之间的任意点。例如，将门位置从75％调节至50％，回到75％，并再返回至100％。然后，通常中间或合适的范围(它们低于100％完全再循环)表示暖和的天气和舒适的驾驶舱。在这种情形下，进入的空气包括新鲜空气。
[0050] 由于驾驶舱和环境气候变得越来越冷(朝向上表中较低部分)，气候负载要求增加，并且空气再循环再次达到100％。
[0051] 可以期望，当保持过渡状态时，工作
软件会具有
迟滞性以防止一个或更多门连续移动。
[0052] 上述Tset来自自动
温度控制中使用者的输入。不过，当车辆中提供手动控制装置时，还可以参照另一种确定气候负载要求的方法。这在以下表格中描述：
[0053]
[0054] 参见该表，在手动温度控制中，示出了关于“全冷”至“全热”范围与相应的“最大制冷”(气候负载要求为0)和“最大制热”(气候负载要求为255)的温度门位置(以百分比)。
[0055] 如以上设定的，在100％再循环和100％新鲜空气之间的选择必须考虑驾驶舱雾化概率。本公开发明的方法提供了基于雾化概率的补偿。在组合图4a-4c的流程图中提出了用于补偿的参数。参见流程图，接收和评定多个参数。例如并且不用于限制，这些参数包括车内温度、湿度等级或露点、日光照射、鼓风机转速、空气传送模式(例如地板或面板模式)、空气进气节气门位置、排放空气温度、发动机冷却液温度、选择的传动齿轮、以及车辆速度。
[0056] 本公开发明的方法考虑了可以校准的特定车辆应变量(雾化表中所示)。在以下提供的只用于非限制性描述目的的表中提出这些应变量和自变量(雾化德尔塔(Δ)温度Fog Delta Temp[℉][Tincar-OAT])：
[0057] Fog Delta Temp(℉)(Tincar-OAT) 雾化表
0 100
20 66
40 47
60 30
80 15
[0058] 结合湿度传感器产生的驾驶舱湿度值，可以执行雾化概率计算。确定驾驶舱雾化风险的另一种方法可以通过利用已知技术直接测量窗户/挡风玻璃和空气露点来进行。
[0059] 雾化概率与门位置关系的示例包括以下：
[0060] 雾化概率 循环风门位置
0-5 100％
6-10 95％
11-79 5％
80-100 0％
[0061] 该图表只用于描述，并且用于给出如何基于雾化概率，利用数据确定循环风门位置的示例。
[0062] 必要的是，采取一个或多个验证测试以确定本公开发明的效益。具体地，可以采取空气泄漏/渗透测试/NVH，其中，评估多个变量，例如车辆速度(例如0-100kph)、鼓风机压力(例如1-7巴)、排放模式(例如面板或地板)、循环风门的位置(例如25％、50％、75％、以及100％，其中100％为完全再循环位置)、以及混合风门的位置(例如0％、25％、50％、75％、以及100％，其中，100％为全热)。
[0063] 进一步的测试是雾化测试以评定雾化可能性，其中评估多个变量，例如Tambient(例如0-100℉)、Tset(例如72℉)、排放模式(例如地板或自动)、鼓风机位置(例如自动)、再循环比例(例如新鲜的、1/4新鲜的、1/2新鲜的、以及3/4新鲜的)、
蒸汽发生器产生的蒸汽量、以及AC是否处于自动或关闭位置。
[0064] 这些只是可以采取的部分测试。以上设定的验证测试只是示例，并非用于限制。
[0065] 本发明在气候控制系统方法中的使用能够优化制热/制冷性能、燃油经济性和/或高压(HV)电池功率消耗。并且具有提供基于工作效率选择完全再循环空气和完全新鲜空气之间任意点的系统的能力，该能力在过去从未被采用过。
[0066] 新车辆项目和同步工程的需求正在减少用于开发新的汽车气候控制方法的时间。即使在最后确定HVAC系统的特性之前，本发明的构造和灵活性也能够开发一系列
基础规则。
[0067] 虽然已经详细描述了执行本发明的最佳模式，熟悉本发明涉及的技术领域的普通技术人员会认识到如以下权利要求所限定的用于实现本发明的多个可选设计和实施例。
