环境控制系统及其操作方法以及环境控制头单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于混合动力电动车辆的环境控制系统及其操作方法以及环境控制头单元。环境控制系统包括环境控制头，环境控制头包括至少一个舒适度等级指示器的显示，并且设置了燃料经济性指示器。舒适度等级指示器显示与所有天气条件的相对热舒适度对应的多个舒适度等级设置。每个舒适度等级设置与温度范围对应，从而一旦获得了舒适度范围，则环境控制系统将抵制消耗附加的能量，由此保持或改善当前的燃料经济性状态。燃料经济性指示器提供舒适度等级设置对燃料经济性的影响的直接指示。
【专利说明】环境控制系统及其操作方法以及环境控制头单元
[0001]本申请是申请日为2010年3月12日、申请号为201010132977.0、发明名称为“用
于混合动力电动车辆的环境控制系统”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种用于车辆的具有燃料经济性显示的环境控制头(climatecontrol head)设计，更具体地讲，涉及一种具有与车辆乘坐者舒适度等级设置对应的燃料经济性指示器的环境控制头。
【背景技术】
[0003]当今，自动环境控制在车辆中日益普遍。在一些车辆中，驾驶者仅仅通过环境控制头单元选择温度设置，控制系统对环境控制系统进行操作以实现期望的温度。环境控制系统可控制风扇的功能(例如风扇开/关、风扇速度)和空气调节(Α/C)系统的功能。这样的环境控制系统还可控制各种空气阻尼器或气流门的位置和运动，以控制空气穿过蒸发器芯(evaporator core)或加热器芯(heater core)的运动,控制空气在车辆中的再循环,控制新鲜空气的吸入，或者它们的一些组合。
[0004]传统的自动温度控制头设计允许用户设置极端温度设置点，所述极端温度设置点通常导致很大的燃料经济性代价。例如，乘坐者可在温暖环境条件下将自动温度控制设置在极端低设置，同时打开车窗。在这种情况下，空气调节系统使用空气调节压缩机和冷凝器，以实现车辆的乘客舱室的制冷。但是，空气调节压缩机的操作使用相对大的能量。同时，当车窗打开时，Α/C系统的一些制冷能力损失。
[0005]自动温度设置越低，则压缩机越困难，并且加热、通风和空气调节(HVAC)鼓风机必须运行，以获得极端设置。在混合动力电动车辆(HEV)的情况下，电动压缩机的操作通常需要启动引擎，以确保电池不被过放电。HEV的一个优势在于通过使用电动机动力驱动车辆实现的燃料节省，同时使得关闭引擎的时间最大化。因此，环境控制系统的低效率操作抵消了通过驱动HEV获得的一些优势。驾驶者并不直接得知对燃料经济性的这种影响。
[0006]因此，存在对这样一种用于车辆环境控制的系统和方法的需要，所述系统和方法打破满足车辆乘客的舒适度需求与最小化环境控制系统消耗的总动力之间的平衡。此外，存在这样的需要，即，为车辆乘客提供环境控制头，该环境控制头与环境控制系统一起操作，以最小化环境控制系统的低效率操作，同时提供直接的燃料经济性反馈。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种用于混合动力电动车辆的环境控制系统，该系统包括环境控制头单元和控制器。环境控制头包括一个或多个舒适度等级指示器，被配置为显示当前选择的舒适度等级设置；至少一个燃料经济性指示器，被配置为显示当前选择的舒适度等级设置对燃料经济性的影响。控制器电连接到环境控制头单元，并且被配置为:从环境控制系统接收与当前选择的舒适度等级设置对应的至少一个输入；至少部分基于当前选择的舒适度等级设置确定对燃料经济性的影响；将与确定的对燃料经济性的影响对应的输出发送到环境控制头单元，使得燃料经济性指示器显示对燃料经济性的所述影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是示出根据本申请实施例的用于车辆的环境管理的系统的简化示例性示意图；
[0009]图2是根据本申请实施例的环境控制头的简化示例性正视图；
[0010]图3是示出根据本申请实施例的环境控制舒适度设置度量的简化示例性表；
[0011]图4a是示出根据本申请实施例的舒适度等级设置对燃料经济性的影响的简化示例性关系图；
[0012]图4b是示出根据本申请实施例的舒适度等级设置对燃料经济性的影响的另一简化示例性关系图；
[0013]图4c是示出根据本申请实施例的舒适度等级设置对燃料经济性的影响的另一简化示例性关系图。
【具体实施方式】
[0014]通常，使用各种致动器调节供应到车辆的舱室的空气的温度和流动，来实现车辆中的舱室温度以及挡风玻璃的温度和除雾的控制。图1示意性地示出了根据本申请实施例的用于车辆的环境管理的示例性环境控制系统10。车辆可包括加热、通风和空气调节(HVAC)系统，总体上以标号20指示。HVAC系统可包括气流门的布置，气流门包括面板-除霜、面板-地板以及外部再循环空气致动器或门22、24和28。
[0015]这些门可以是空气分布系统的一部分，所述空气分布系统将调节的气流引导至车辆的乘客舱室29内的不同位置，诸如通常所知的挡风玻璃、地板或仪表盘。可按照图1所示的传统方式通过位于不同的真空、部分真空和非真空位置之间的真空电机驱动门22、门24和门28，或者可通过电动伺服电机驱动门22、门24和门28。还可设置温度控制混合门26，温度控制混合门26可由电动伺服电机(未示出)驱动。温度控制混合门26提供热空气混合，以获得期望的目标排放空气温度，当空气从HVAC系统20排出进入乘客舱室29时，可反映空气的温度。
[0016]HVAC系统20还可包括可变速度风扇系统(这里也称为HVAC鼓风机)30，可变速度风扇系统30包括产生气流的鼓风机叶轮32。HVAC系统20还可包括加热系统，加热系统在图1中示出为加热器芯34和空气调节(Α/C)系统35，空气调节系统35包括蒸发器芯36和压缩机37。压缩机37可以是电动压缩机，而不是由引擎机械驱动的压缩机。这可以提供对HVAC系统20的操作的更多控制，这是因为电动压缩机可被配置为用于可变速度操作，而与机械压缩机不同(机械压缩机的速度不可避免地与引擎的速度相关)。空气调节系统35可包括本领域普通技术人员已知的其它各种部件。
[0017]加热器芯34和蒸发器芯36分别对风扇系统30产生的气流进行加热和冷却。产生的气流可通过气流分布系统和相关的管道38被分布。HVAC系统20可控制气流的温度、方向以及新鲜空气与再循环空气的比率。HVAC系统20还可包括与压缩机37通信的低压循环开关39。低压循环开关39可在特定条件下使压缩机37去激活。另外，当蒸发器芯温度下降低于预定值时，压缩机37可被去激活，这有助于防止蒸发器芯36冻结。
[0018]HVAC系统20的操作可被电子控制器40控制。控制器40可根据各种输入产生用于控制HVAC系统20的信号。此外，控制器40可从多个环境控制装置(诸如传感器、其它控制模块等)接收输入。除了从各种环境控制装置接收输入之外，控制器40还可通过输入装置从车辆乘坐者接收输入，输入装置可以是如图2所示的控制头42。
[0019]图2更详细地示出了示例性的环境控制头42。如上所述，控制头42可用作在车辆仪表盘中通常使用的车辆乘客的输入装置，允许各种环境控制功能的手动选择。模式选择器开关44允许乘坐者选择气流将被引导至其的位置。环境控制头42还可包括风扇选择器开关46，风扇选择器开关46用于提供开-关、手动和自动风扇速度控制。再循环开关48允许舱室空气、所有新鲜空气或其组合的全部再循环。可设置自动模式开关50，自动模式开关50允许环境控制系统10基于环境条件和/或车辆操作特性来自动调节乘客舱室温度以及控制各种环境控制功能。
[0020]另外，环境控制头42可包括Α/C开关52，A/C开关52允许乘坐者手动选择空气调节。Α/C开关52可包括指示器54，当Α/C系统在手动模式或自动模式下操作时，指示器54发光。此外，还可设置启动除雾开关56。一些自动环境控制系统监控车辆舱室的温度和湿度等级，以确定是否需要挡风玻璃的除雾操作。当确定需要自动除雾操作时，空气调节系统通常操作，以向挡风玻璃提供相对干的空气，从而快速实现除雾操作。与Α/C开关52类似，当执行自动除雾操作时，指示器58可发光。
[0021]包括上述特征的控制头42仅仅是根据本申请的实施例可被使用的控制头的示例。包括其它模拟或数字控制头的其它控制头也可被使用，并且在不脱离本申请的范围的情况下，所述其它控制头可包括处理除了这里描述的特征之外的替换特征或附加特征。
[0022]根据本申请的特定实施例，环境控制头42可包括一个或多个舒适度等级开关60，所述一个或多个舒适度等级开关60可在手动模式和自动模式下提供乘客舱室29的一般舒适度控制。舒适度等级开关60可被设置在自动温度控制开关的位置。乘坐者可选择舒适度等级设置，而不选择特定温度。在这点上，可提供在图3中详细描述的舒适度等级设置的范围，以提供更有效的环境控制。
[0023]舒适度等级开关60可包括用于双区域环境控制的驾驶者舒适度等级选择器和乘客舒适度等级选择器。乘坐者可使用每个舒适度等级开关60，以选择期望的舱室舒适度等级，相应的舒适度等级指示器62可使用显示面板64显示所述舱室舒适度等级。环境控制系统10然后可运行以自动实现和保持乘坐者设置的舒适度等级。舒适度等级指示器62可包括最小舒适度等级和最大舒适度等级以及一个或多个中间舒适度等级。显示面板64还显示当前的舱室温度、当前的外部环境温度、风扇动力、气流方向等。
[0024]另外或可选择地，显示可包括燃料经济性指示器66，燃料经济性指示器66显示舒适度等级设置以及其它环境控制功能(诸如HVAC鼓风机和再循环门位置)对燃料经济性的影响。对于在Α/C模式下使用电动压缩机的HEV，舒适度等级、HVAC鼓风机和再循环门位置决定了压缩机功率消耗。在加热模式下，当电动压缩机没有操作时，燃料经济性指示器66可显示利于HVAC鼓风机速度、再循环门位置和加热器芯34对燃料经济性的影响。因此，燃料经济性指示器66可帮助车辆操作者在操作车辆的同时得知控制头设置选择对燃料经济性的影响。与舒适度等级设置的实现特定结合的这种瞬时反馈可允许车辆操作者获得乘坐者舒适度和燃料经济性之间的平衡。
[0025]现在转到图3，图3示出了描述根据本申请实施例的由系统10采用的环境控制舒适度等级度量70的示例性表68。如图3所示，热舒适度等级72的范围限定了从位于一端的“冷”到位于另一端的“热”的相对热舒适度的图谱。每个相对热舒适度等级72对应于以舒适度等级设置1-9为例示出的舒适度等级设置74。应该注意，在不脱离本申请的范围的情况下，可设置更多或更少的舒适度等级。
[0026]被显示为舒适度等级5的最大舒适度等级设置76可对应于热舒适度的相对高等级(即，没有热的不舒适)。因此，舒适度等级5可与例如大约72° F相等。由于环境控制头提供舒适度等级的选择(而不是特定的温度值)，所以应该理解，特定的舒适度等级设置可对应于温度范围。例如，舒适度等级5可对应于69° F至75° F的温度范围。在不脱离本申请的范围的情况下，可基于各种设计要求、偏好和/或其它系统参数来改变特定的舒适度等级温度范围。如图所示，舒适度等级5可落在热舒适度等级的图谱的中部。这是因为舒适度等级5可与包括冷温度极值和热温度极值的相对热舒适度等级的范围内的热舒适的最佳等级相对应。
[0027]同样可设置最小舒适度等级设置78。最小舒适度等级设置78可对应于热舒适度的相对低等级。由于在暖温度和凉温度可发生热不舒适，所以在图3的表68中设置的舒适度等级度量70的两端显示了最小舒适度等级设置78。为了进行讨论，当例如可采用加热器芯34使得乘客舱室29温暖时，舒适度等级设置1-5可对应于相对凉的环境温度中的舒适度等级。类似地，当例如可采用Α/C系统35来对乘客舱室29制冷时，舒适度等级设置5-9可对应于相对温暖的环境温度中的舒适度等级。但是，应该理解，在没有加热器或空气调节器的操作的情况下(例如，在中等环境条件下)，可类似地采用舒适度等级设置74。为此，舒适度等级设置I可与限定较凉环境条件下的相对极端不舒适的最小舒适度等级相对应，而舒适度等级设置9可与限定较暖环境条件下的相对极端不舒适的最小舒适度等级相对应。
[0028]中间舒适度等级可被设置为具有相应的中间舒适度等级设置80。例如，在较凉的条件下，可选择舒适度等级2-4。舒适度等级设置的每个递增可与热舒适度的递增相对应，如图3所示。类似地，在较暖的条件下，可选择舒适度等级6-8。在该示例中，舒适度等级设置的每个递增可与热舒适度的递减相对应。
[0029]返回图2，可使用舒适度等级开关60选择期望的乘坐者舒适度等级。如果乘坐者期望将热舒适度最大化，则舒适度等级开关60可被相应操作，直到舒适度等级指示器62达到与舒适度等级设置5对应的最大设置。另一方面，如果乘坐者期望牺牲附加的舒适度以提高燃料经济性，则可使用提供当前选择的舒适度等级的舒适度等级指示器62对舒适度等级开关60进行相应操作。热舒适度等级的减小与图3的舒适度等级度量70从舒适度等级设置5的偏离相对应。如上所述，取决于周围环境条件和/或环境控制系统是在加热模式下操作还是在空气调节模式下操作，所述偏离可在一个方向上发生。
[0030]虽然舒适度等级I和9被描述为最小舒适度等级，但是应该注意，在不脱离本申请的范围的情况下，替换的舒适度等级设置也可表示最小舒适度等级。例如，在图谱的一端，舒适度等级度量70上的舒适度等级3可被设置为最小舒适度等级设置78。因此，在较凉的环境温度下，选择最小舒适度等级设置78可允许相对中等的乘客不舒适(即，凉)。同样地，在图谱的另一端，舒适度等级度量70上的舒适度等级7可被设置为最小舒适度等级设置78。在较暖的环境温度下，选择最小舒适度等级设置78也可允许相对中等的乘客不舒适(即，暖)。如果需要舒适度等级指示器62的分辨率与舒适度等级度量70对应，则可调整舒适度等级指示器62的分辨率。
[0031]如上所述，舒适度等级设置通常与乘客舱室29内的相对热舒适度对应。因此，应该理解，虽然在不舒适方面描述了最小舒适度等级，但是即使在舒适度等级度量70的端部也可保留一般舒适度的一些等级。此外，即使一般舒适度的一些等级可被保留，但是可不采用传统的自动温度控制来对舒适度等级设置74编号。因此，控制头42不给出环境控制系统10自动保持特定温度的暗示。相反，通过提供舒适度等级，可提高燃料经济性性能，而不用与低效率的自动温度控制竞争。
[0032]为此，如上所述，每个舒适度等级设置74可对应于温度范围。因此，在乘客舱室温度达到相应的舒适度范围之后，各种环境控制系统装置(诸如HVAC鼓风机30、电动压缩机37、加热器芯34等)可几乎不消耗附加的能量。例如，当空气调节系统35运行时，系统10可抵制增大压缩机速度以重新获得舒适，这可有助于提高或保持燃料经济性。
[0033]在这点上，图4a至图4c示出了舒适度等级设置74和燃料经济性之间的示例性关系。如图所示，不同的舒适度等级设置对燃料经济性具有不同的影响。可通过舒适度等级指示器62和燃料经济性指示器66的组合将这些影响告之乘坐者。例如，图4a显示了最大舒适度等级设置76处的舒适度等级指示器62，而燃料经济性指示器66显示了最小燃料经济性读数。当乘坐者下调舒适度等级设置74时，燃料经济性指示器66可开始指示燃料经济性的增大(例如，通过向右移动)，如图4b所示。如果乘坐者期望将燃料经济性最大化，则可选择最小舒适度等级设置78。因此，图4c显示了当舒适度等级指示器62位于其最小值时，燃料经济性指示器66可位于其最大值。因此，燃料经济性指示器66可向车辆操作者提供舒适度等级选择对燃料经济性消耗的影响的直接指示。
[0034]虽然已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但是本发明相关领域的技术人员应该认识到用于实施权利要求所限定的本发明的各种替换设计和实施例。
【权利要求】
1.一种用于操作环境控制系统的方法，所述方法包括: 从热舒适度选择器接收与热舒适度选择器设置对应的输入； 显示与热舒适度选择器设置对应的热舒适度指示器； 在调节环境控制系统之前，立即基于热舒适度选择器设置来显示燃料经济性影响指示器的变化， 其中，当所述输入指示在空气调节模式和加热模式下当前的热舒适度选择器设置增大时，燃料经济性影响指示器指示燃料经济性减小；当所述输入指示在空气调节模式和加热模式下当前的热舒适度选择器设置减小时，燃料经济性影响指示器指示燃料经济性增大。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括: 接收指示加热、通风和空气调节(HVAC)鼓风机速度以及再循环门位置的输入； 至少部分基于HVAC鼓风机速度以及再循环门位置来计算热舒适度选择器设置对燃料经济性的影响。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，对燃料经济性的所述影响与电动压缩机的功率消耗相关，所述功率消耗至少部分基于热舒适度选择器设置、所述HVAC鼓风机速度以及再循环门位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，环境控制系统被配置为在空气调节模式下操作，使得热舒适度选择器设置的减小与乘客舱室温度的增大对应。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，环境控制系统被配置为在加热模式下操作，使得热舒适度选择器设置的减小与乘客舱室温度的减小对应。
6.—种环境控制头单兀，包括: 至少一个热舒适度选择器，被配置为接收指示热舒适度改变请求的输入； 至少一个热舒适度指示器，与所述热舒适度选择器关联，被配置为基于热舒适度改变请求指示当前的热舒适度选择器设置； 燃料经济性影响指示器，被配置为在调节环境控制系统之前立即至少部分基于当前的热舒适度选择器设置来显示热舒适度改变请求对燃料经济性的影响， 其中，当所述输入指示请求在空气调节模式和加热模式下增大当前的热舒适度选择器设置时，燃料经济性影响指示器指示燃料经济性减小；当所述输入指示请求在空气调节模式和加热模式下减小当前的热舒适度选择器设置时，燃料经济性影响指示器指示燃料经济性增大。
7.根据权利要求6所述的环境控制头单元，其中，当在空气调节模式下操作时，当前的热舒适度选择器设置的减小与乘客舱室温度的增大对应。
8.根据权利要求7所述的环境控制头单元，其中，当在加热模式下操作时，当前的热舒适度选择器设置的减小与乘客舱室温度的减小对应。
【文档编号】B60W10/00GK104029580SQ201410281054
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2010年3月12日 优先权日:2009年4月23日
【发明者】哈利姆·维贾亚, 格哈德·A·达吉, 韦恩·弗兰克·比舍尔, 克里斯多佛·马克·格雷纳 申请人:福特全球技术公司