用于减噪地控制汽车供暖、通风和/或空调设备的方法

专利名称：用于减噪地控制汽车供暖、通风和/或空调设备的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制汽车的供暖、通风和/或空调设备，尤其用于控制汽车 HVAC系统的方法。此外，本发明包括一种适用于实施该方法的供暖、通风或空调设备以及一 种控制该设备的计算机程序产品。
背景技术：
空调和通风设备以及HVAC系统越来越多地属于汽车的系列设备。这种空调系统 的控制和操作在此可以人工地，例如借助各种可调节的鼓风级实现，然而也可以自动地，例 如根据使用者调节的额定内部温度进行。供暖、通风和/或空调设备系统，所谓的HVAC系统，一般配备有电子控制单元，该 控制单元例如根据各操作元件，例如鼓风、温度或配气(空气扩散器)开关和调节器的状态 和/或必要时根据给定的工作参数，控制和调节配属于各操作元件的执行机构。常见的空 调设备例如具有调节排气温度的换热器阀门、用于调节空气量的鼓风机和/或用于调整出 气位置的阀门。因此，DE 10164375A1公开了一种用于带有控制单元的空调设备的控制装置，该控 制单元接收输入信号。在此，该控制单元设计为，在接收预先设定的输入信号时将空调设备 转换到低噪声模式，其中，考虑安全技术相关的参数。在此，例如规定，当遇到输入信号，例如来电或去电或交通信号时，空调设备的鼓 风级别减小，因此声强或从空调设备中发出的音量被自动减小。除了鼓风和由此可能产生的可听见的空气流动外，汽车的供暖、通风和/或空调 设备还具有其它的噪声源。因此，空调设备的单个的、经常设计成阀门状的机械式执行机构 例如随着到达终端位置而产生撞击噪声。除此外应当注意的是，从机械的或机电的执行装置自身，尤其当它们被设计为伺 服电机或步进电机时，可以产生一个能够被汽车乘客听见并且使之感到烦躁的噪声。为给空调设备的各机械式或机电式执行装置配设各自的消音装置，无论在制造 上还是装配时都将产生较高的成本和较大的工作强度。此外，这种消噪措施必然伴随着汽 车内部可供支配的安装空间的减少。

发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种供暖、通风和/或空调设备以及一 种用于控制这一设备的方法，使汽车乘客从更小程度上察觉这种由机械和/或机电的执行 装置对所述设备的控制。通过本发明，使在乘客方面仅能些微感知到汽车供暖设备、通风设 备和/或空调设备可能造成干扰的调节噪声，而并不会为此对空调设备进行结构或构造上 的改变。本发明所要解决的技术问题通过一种用于控制汽车的供暖、通风或空调设备的方 法和一种供暖、通风或空调设备解决，其中控制单元在实际值偏离给定额定值的偏差达到
3一个阈值时，产生一个调节所述设备的、用于减小所述偏差的控制信号，其中，所述阈值根 据汽车客舱中存在的或主要的噪声级发生改变。此外本发明还通过一种带有用于实施按本 发明的方法的程序装置的计算机程序产品和一种具有按本发明的供暖、通风或空调设备的 汽车解决。按本发明的方法设计用于控制汽车的供暖、通风或空调设备，尤其是所谓的汽车 的HVAC系统(供暖，通风，空气调节)，其中，在本发明说明书中空调设备应理解为所有适用 于影响汽车客舱室内气候的装置。当前的空调设备尤其也指HVAC系统。空调设备具有一个尤其在自动模式中生成调节该设备或系统的控制信号的控制 单元，该控制信号设计用于减少在汽车客舱中存在的实际值与给定的额定值之间的偏差。 为此目的，控制单元在有规律的时间间隔内对已调节设定的或给定的额定值和汽车客舱中 存在的实际值进行比较。若实际值偏离额定值一个给定的阈值，那么所述控制单元产生一个控制信号，该 控制信号在空调设备内部使额定值和实际值之间的偏差减小，直到该偏差再次位于由所述 阈值定义的限度以内。此外根据本发明规定，所述阈值根据汽车客舱内的噪声级变化。在此，尤其规定，仅在汽车客舱中的噪声级超出给定的阈值时，才随后采取由额定 值和实际值的偏差预定的控制或调节措施，以便使在控制或调节措施的过程中出现的噪声 无法或几乎不被汽车乘客感知到。这反过来意味着，当汽车客舱内只有很小的噪声级时，则阻止或延时地实施空调 设备的这些为最小化额定值和实际值的偏差所作的控制或调节措施。通过该措施可实现，在汽车客舱中的噪声级处于较低水平的情况下，空调设备或 HAVC系统与噪声的产生相关联的调节或控制一直处于停止，直至客舱的噪声级达到给定值 时才启动，此时相应的控制或调节措施几乎不能或不能被听见。在噪声级较长时间停留在压制对空调设备进行控制和调节的级别上时，通过更 改，尤其通过提高所述阈值和额定值与实际值之间的许用偏差，使得对空调设备的控制或 调节措施发生在更晚些的时间点上，亦即当实际值与额定值的偏差超过一个相应变化了的 极限值时。本发明以这种方式为汽车空调设备提供了一种既优化了噪声舒适性又优化了车 内气候舒适性的控制。根据本发明一种有利的设计规定，根据噪声级延迟一定时间地产生控制信号。这 种延时可以组合地，但也可以不同于阈值随噪声的变化而进行。延时例如可以预定为是固 定的，但也可以变化地，尤其是根据各噪声级进行调节。与是否完成了噪声相关的阈值匹配、或者控制或调节措施是否延迟于自动生成或 通过人工操作产生的控制信号进行无关，本发明的目的通常在于，仅当原本在汽车客舱内 存在的噪声级覆盖或高过空调设备的由于控制或调节措施产生的噪声时，才在考虑到车内 气候舒适度的情况下，实施汽车供暖、通风或空调设备的一种可能带来噪声的控制或调节 措施。此外，按本发明的另一种优选实施形式规定，由控制单元产生的控制信号的形式， 持续时间和/或幅度根据噪声级发生变化。若例如存在尤其高的噪声级，则由控制信号触 发的控制或调节措施完全可能伴随着产生较高的噪音，即例如伴随着产生通风蝶阀的可被听见的碰撞声。然而若噪声级处于较低水平，例如在汽车静止时，那么根据本发明可规定，控制信 号在形式或形状，持续时间和/或幅度上这样变化，使得由此引起的调节措施产生更少的 噪声，例如通过使热量交换器阀门或通风蝶阀或类似的机械执行装置更慢地运动。根据本发明特别地规定有利的是，用于额定值和实际值之间的偏差的阈值和/ 或用于延迟执行控制或调节措施的时间值在噪声级提高时减小。反之，同样可以规定，这一 阈值和/或时间值随着噪声级的下降再次变大。通过这种阈值和存在于汽车客舱中的噪声级的动态匹配，在没有明显地在结构上 影响汽车现有的供暖、通风或空调设备的情况下能够抑制干扰汽车乘客的噪音感知。也可 以考虑，通过这类按本发明的控制方法对现有空调系统加以改进。根据本发明的、与噪声级相关的、用于阈值和时间值的调节机制可以以单独的离 散模式，但也可以以连续功能模式实施。在离散模式设计中，例如可以规定，将噪声级例如 细分成三个不同区域，即小，中，大。视当前存在的噪声级位于哪个级别区域而定，阈值和时间值可以分别以固定的给 定量偏离原始数值。典型地为温度调节而设计的阈值例如可以规定为，使额定值和实际值 的偏差的阈值提高到例如4开尔文的水平。亦即，在特别安静的环境中规定所述设备，仅当 与额定值的偏差大于4开时才进行机械式执行件的自动调节和与之关联的调节运动。在中噪声级的情况下可规定，可以容许的阈值减小到例如2开尔文。在大噪声级的情况下，可以进行标准调节和相应同时地使实际值接近额定值。此外可以规定，只要实际值在偏离额定值2开的范围内波动，那么本发明的控制 和调节机制在存在轻声噪声级的情况下阻止了空调设备的控制和调节措施。若额定值和实际值的差值例如在2至4开的范围内，那么在轻声的噪声级的情况 下，规定空调设备至少进行一个短暂的、尽可能最小限度侵入的调节。若最后实际值与额定 值的温度偏差大于4开，为保持可以容许的车内气候舒适性，规定直接地控制、调节和更改 实际值。为了阐述按本发明的控制的功能方式而提及的温度偏差仅为例举，可以认为是任 意的、有利于车内气候舒适性的或对车内气候舒适性来说可以容许的值。按本发明的一种扩展设计，借助发动机转速、汽车速度、风速、降雨强度、通风速 度、空调设备和/或无线电广播或汽车信息娱乐系统的音量调节来确定和/或相应地估计 噪声级。参数如发动机转速，车速以及汽车无线电装置、导航系统或汽车电话的音量调 整在车载网络中本来就可获得，并且可以通过控制单元的耦合经由常见的汽车信息系统， 即，借助控制单元的控制区网络(Controller Area Network)总线或本地互连网络(Local Interconnect Network)总线用于确定、至少用于粗略地估计存在于汽车内部的噪声级。以相似的方式和方法例如可以通过汽车的雨水传感器估计降雨的强度，并且由此 估计汽车内部伴随降雨而产生的噪声。风速典型地与车速相关联。因此，风速同样可以通 过车载网络获得。在此表明有利的是，所有的前述参数本来存在于汽车中或车载电子装置中，因此 除了需要将控制单元耦合到车载网络上外，不必为测定或估计内部客舱噪声级而采取其它结构上的措施。此外按本发明同样地规定，借助传感器测量汽车客舱内的噪声级。用这种方法例 如也可以考虑到由汽车产生的并且在汽车客舱内能够感知的、可以视轮胎和公路路面变化 而变化的滚动噪声。在此表明有利的是，如果汽车客舱内的噪声级借助本来存在于汽车中的麦克风， 即，借助汽车电话的麦克风或布置在汽车中的对讲装置来测量。以这种方式可以相对精确 地测定当前存在的噪声级并且用来与噪声级相关地控制空调设备。此外根据本发明另一种设计规定，根据设备的运行状态在时间上延迟或完全抑制 控制信号的产生。如果空调设备或HVAC系统处于关闭或停止运行状态，这种功能被证明是 尤其有利的，因为在这种情况下跟随控制信号的控制或调节措施本身带来的效果几乎不可 测量。此外有利的是，按照本发明一种优选的设计方案，阈值和/或时间值通过操纵空 调设备的操作装置，即，通过使用者操纵操作元件，被设置到给定的标准值。使用者可以用 这种方式取得对空调设备或HVAC系统的完全和直接的控制。若使用者例如通过操纵操作元件采取一种改变车内气候的措施，那么这相对于抑 制噪声而言更为优选。按另一个独立的方面，本发明涉及一种具有用于调节所述控制单元的程序的计算 机程序产品，该程序设计用于实施前面所述的、用于控制和调节空调设备的控制单元的方 法。此外，本发明在另一个独立的方面中还涉及一种用于汽车客舱的、具有控制单元 的供暖、通风或空调设备，所述控制单元设计成，在实际值与额定值的偏差达到给定的阈值 时，产生一个调节所述设备的、用于减小所述偏差的控制信号。在此，尤其规定，用于额定值 和实际值之间的偏差的阈值能够根据汽车客舱中的噪声级发生变化。用于测定和/或估计噪声级的空调设备的控制单元优选与车载网络耦合。为此， 尤其设计将控制单元连接到汽车控制区网络(Controller Area Network)总线或本地互连 网络(Local Interconnect Network)总线上，以便可获得这些参数，例如发动机转速、车 速、风速、降雨强度、通风速度、汽车信息娱乐系统的音量调节，用以确定或估计空调设备的 控制单元在汽车内部的噪声级。根据本发明另一优选设计规定，所述控制单元或所述可由其产生的信号用于操作 空调设备的机械和/或机电执行装置，尤其用来操作热量交换阀门以及导风阀门或空气转 向阀门并为之而设计。尤其规定，按本发明的供暖、通风或空调设备具有多个单独的、优选可电动操作的 执行装置，其中，可以为每个能够在设备内部翻转或移动地设置的执行元件规定一个专门 为之设置的、例如形式是步进电机或伺服电机的驱动装置。此外，按另一个独立的方面，本发明还涉及一种配设有按本发明的供暖、通风或空 调设备或配有相应的HVAC系统的汽车。


以下根据对各实施形式的说明并参照附图进一步阐述本发明其它的目的，特征以及有利设计。在此，所有在文字说明中复述的、也在附图中示出的特征单独地和有意义地相 互组合构成本发明的主题。在附图中图1是按本发明的供暖、通风或空调设备的示意性框图。图2是按本发明的调节方法的示意性例举功能图。
具体实施例方式在图1中示意性示出的供暖、通风或空调设备，简称HVAC系统12，由控制单元14 控制和调节。该HVAC系统12在此与汽车客舱换气地相连接。在根据图1的方框电路图中 作为独立单元在HVAC系统12旁绘出的控制单元14也可以同样设计为HVAC系统12的集 成的组件。 控制单元14例如与两个操作元件24，26耦合，其中，操作元件24例如设计为鼓风 开关或配气(空气扩散器)开关或相应的调节器或滑阀，而操作元件26则可以设计为温度 开关或温度调节器。此外控制单元14与多个信号发生器或传感器16，18，20，22耦合。这种耦合能够 直接接到控制单元14实现，却也能够间接通过车载网络的控制区网络(Controller Area Network)总线或本地互连网络(Local InterconnectNetwork)总线实现。设计为噪声级传感器的麦克风16例如可以直接给出当前汽车内的噪声级情况。 此外，无线电广播18或相应的信息娱乐系统18的音量可以推断出相应的客舱噪声级。发 动机转速和车速也可以通过相应的传感器20，22并通过车载网络或其它途径直接输入控 制单元14。在图2中示出了按本发明的控制方法的可能设计方案的流程图。步骤110，112， 114例如代表对汽车客舱的温度控制和温度调节。在步骤110中借助合适的温度传感器测 量汽车客舱温度Tist。随后将该实际测量值Tist和给定的温度额定值Ts。u对比。将由此得出的偏差在下一个步骤112中与阈值I；比较。若该偏差在所设定的阈 值L内或小于该阈值I；，则重复进行步骤110。由步骤110，112形成的环路一直运行直至 测出与额定值Ts。n的温度偏差超出所设定的阈值I；为止。在这种情况下，紧接步骤112，在步骤114中由控制单元产生调节空调设备的控制 信号，由此使实际温度接近额定温度，并且因此将偏离额定值的偏差至少减小到由阈值Tq 给定的量。平行于作为步骤110，112，114的闭合回路来实施的温度调节机制，设计阈值I；与 噪声级相关的变化。因此在步骤100中测量在汽车客舱中的噪声级GP并且在随后的步骤 102中和给定的噪声级阈值进行比较。若GP大于G&，则在下一个步骤104中改变阈值IV = 1；-1\。温度阈值I；因而减 小了一个给定值Tl。在这种情况下，汽车客舱中至少超出的较高的噪声级决定了 Tist和 Tsoll之间较小的温度偏差。然而，若在步骤102中确定，所测的噪声级小于噪声级阈值，那么在接下来的步 骤106中，将测得的噪声级GP与另外一个噪声级阈值GPi比较，其中GPi小于GP—若所测的噪声级GP大于GPi，那么紧接着步骤106在步骤100中重新测量噪声级。 若噪声级GP在两个阈值和GPi之间，那么最后温度阈值I；不会发生变化。
然而若所测的噪声级GP在步骤106中小于下方的阈值GPn那么所述方法在步骤 108中通过提高温度阈值IV= 发生改变。在这种情况下，小于下方噪声级阈值GP:的 较低的噪声级GP决定，将温度偏差的阈值I；增大一个给定值1\。以这种方式可以实现，空调设备可能与干扰噪声相关联的温度调节只是在额定值 和实际值的温度偏差大于通常情况时才会发生。附图标记清单
10汽车客舱
12供暖、通风或空调设备
14控制单元
16噪声级传感器
18无线电音量
20发动机转速
22车速
24操作元件
26温度控制装置
权利要求
一种用于控制汽车的供暖、通风或空调设备(12)的方法，其中，控制单元(14)在实际值偏离给定的额定值的偏差达到一个阈值(T0)时，产生一个调节所述设备(12)的、用于减小所述偏差的控制信号，其特征在于，所述阈值(T0)根据汽车客舱内存在的噪声级(GP)发生改变。
2.按权利要求1所述的方法，其中，所述控制信号根据所述噪声级(GP)延迟一个时间 值(t)地产生。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制信号的形式，持续时间和/或幅度根 据所述噪声级(GP)发生改变。
4.按权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述阈值CU和/或所述时间值⑴在 噪声级(GP)上升时减小和/或随着噪声级(GP)的下降而增大。
5.按权利要求1至4之一所述的方法，其中，借助发动机转速、车速、风速、降雨强度、鼓 风机速度和/或汽车信息娱乐系统的音量调节来确定和/或估计所述噪声级(GP)。
6.按权利要求1至5之一所述的方法，其中，所述汽车客舱内的噪声级(GP)借助传感 器来测量。
7.按权利要求6所述的方法，其中，所述噪声级(GP)借助汽车电话的麦克风或对讲装 置的麦克风进行测量。
8.按权利要求1至7之一所述的方法，其中，根据所述设备(12)的运行状态时间上延 迟地产生所述控制信号或抑制其产生。
9.按权利要求1至8之一所述的方法，其中，通过操纵所述设备(12)的操作装置(24， 26)将所述阈值eg和/或时间值⑴设定到给定的标准值。
10.一种计算机程序产品，其有用于实施按照权利要求1至9之一所述的方法的程序。
11.一种用于汽车客舱(10)的供暖、通风或空调设备，其带有控制单元(14)，该控制单 元设计为，在实际值偏离额定值的偏差达到一个给定的阈值CU时产生一个调节所述设备 (12)的、用于减少所述偏差的控制信号，其特征在于，所述阈值CU可根据所述汽车客舱中 存在的噪声级(GP)发生改变。
12.按权利要求11所述的设备，其中，所述用于测定和/或估计所述噪声级的控制单元 (14)与车载网络，尤其与所述汽车的控制区网络(ControllerArea Network)总线和/或本 地互连网络(Local Interconnect Network)总线耦合。
13.按权利要求11或12所述的设备，其中，所述控制单元(14)生成的信号用于操作机 械或机电的执行装置。
14.一种带有按权利要求11至13之一所述的设备的汽车。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制汽车供暖、通风或空调设备(12)的方法，其中，控制单元(14)在实际值偏离给定的额定值的偏差达到一个阈值(T0)时产生一个调节所述设备(12)的、用于减小所述偏差的控制信号，其特征在于，所述阈值(T0)根据汽车客舱内存在的噪声级(GP)发生改变。此外，本发明还涉及一种实施该方法的计算机程序产品，以及一种相应配置的汽车的空调设备。
文档编号B60H1/00GK101947908SQ20101022408
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月10日
发明者弗兰克·乔丹, 马库斯·马瑟斯 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司