在热量需求期间使用排气传感器控制再循环门的制作方法

本发明总体涉及用于控制车辆乘客舱的加热的车辆hvac系统，并且更具体地涉及用于控制车辆hvac系统上的再循环门的多传感器系统。

背景技术：

传统设计的车辆暖通空调(hvac)系统不能在极冷的环境中快速加热车辆。在极端温度期间行驶时，车辆用户通常需要快速加热车辆中的乘客舱以避免危险情况。乘客希望在尽可能短的时间内达到舒适的程度。

因此，需要开发一种改进的系统，其能够比市场上的现有可用选择更快速和更有效地加热车辆的乘客舱。

技术实现要素：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于机动车辆的乘客舱的加热系统。加热系统包括鼓风机马达、一个或多个通风管道和加热器芯。加热系统还包括与湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器通信的控制器。控制器配置为根据湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器的引发而打开和关闭再循环门。

本发明的第一方面的实施例可包括以下特征中的任何一个或组合：

·环境温度传感器连接到一个或多个通风管道；

·控制器电连接到湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器；

·打开再循环门以使气流再循环进入乘客舱；

·关闭再循环门以使新鲜气流循环进入乘客舱；

·湿度传感器是相对湿度传感器；

·控制器与加热器芯和鼓风机马达通信；

·排气传感器是实时传感器；

·乘客舱有多个加热区；和

·乘客舱具有多个加热区，每个加热区具有位于加热区中的一个或多个排气传感器。

根据本发明的另一方面，提供了一种向机动车辆的乘客舱提供加热空气的方法。该方法包括使新鲜气流循环通过再循环门。该方法还包括使用车速传感器、湿度传感器、环境温度传感器和排气传感器监测车速值、内部湿度值、外部温度值和排气温度值。该方法还包括当车速值、内部湿度值、外部温度值和排气温度值中的每一个达到阈值时，将新鲜气流切换为再循环气流。

本发明的第二方面的实施例可包括以下特征中的任何一个或组合：

·探测车速值何时超过40英里/小时；

·探测相对湿度值何时高于50％；

·探测外部温度值何时低于3℃；和

·探测排气温度值何时高于70℃。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于机动车辆的乘客舱的加热系统。加热系统包括连接到湿度传感器、环境温度传感器和排气传感器的控制器。控制器配置为根据湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器的引发而打开和关闭再循环门。

本发明的第三方面的实施例可包括以下特征中的任何一个或组合：

·车速传感器；

·关闭再循环门以使气流再循环进入乘客舱；

·打开再循环门以使新鲜气流循环进入乘客舱；和

·排气传感器连接到一个或多个管道。

根据本发明，提供一种用于机动车辆的乘客舱的加热系统，包含：

鼓风机马达；

一个或多个通风口；

加热器芯；和

与湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器通信的控制器，

其中控制器配置为根据湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器的引发而打开和关闭再循环门。

根据本发明的一个实施例，环境温度传感器连接到一个或多个通风口。

根据本发明的一个实施例，控制器电连接到湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器。

根据本发明的一个实施例，再循环门打开以使气流再循环到乘客舱中。

根据本发明的一个实施例，再循环门关闭以使新鲜气流循环到乘客舱中。

根据本发明的一个实施例，湿度传感器是相对湿度传感器。

根据本发明的一个实施例，控制器与加热器芯和鼓风机马达通信。

根据本发明的一个实施例，排气传感器是实时传感器。

根据本发明的一个实施例，乘客舱具有多个加热区。

根据本发明的一个实施例，乘客舱具有多个加热区，每个加热区具有位于加热区中的一个或多个排气传感器。

根据本发明，提供一种向机动车辆的乘客舱提供热空气的方法，方法包含：

使新鲜气流循环通过再循环门；

使用车速传感器、湿度传感器、环境温度传感器和排气传感器监测车速值、内部湿度值、外部温度值和排气温度值；和

当车速值、内部湿度值、外部温度值和排气温度值中的每一个都达到阈值时，将新鲜气流切换到再循环气流。

根据本发明的一个实施例，方法还包含：

探测车速值何时高于40英里/小时。

根据本发明的一个实施例，方法还包含：

探测相对湿度值何时高于50％。

根据本发明的一个实施例，方法还包含：

探测外部温度值何时低于3℃。

根据本发明的一个实施例，方法还包含：

探测排气温度值何时高于70℃。

根据本发明，提供一种用于机动车辆的乘客舱的加热系统，包含：

控制器，控制器连接到湿度传感器、环境温度传感器和排气传感器；和

其中控制器配置为根据湿度传感器、车速传感器、环境温度传感器和排气传感器的引发而打开和关闭再循环门。

根据本发明的一个实施例，加热系统还包含：

车速传感器。

根据本发明的一个实施例，再循环门关闭以使气流再循环到乘客舱中。

根据本发明的一个实施例，再循环门打开以使新鲜气流循环到乘客舱中。

根据本发明的一个实施例，排气传感器连接到一个或多个管道。

本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求和附图时，将理解和领会本发明的这些和其他方面、目的和特征。

附图说明

在附图中：

图1是根据本公开的一个方面的与hvac系统接合的车辆的等距侧后透视图；

图2是根据本公开的一个方面的hvac系统的局部示意性剖视图；

图3是根据本公开的一个方面的hvac系统中的仪表板的局部示意性独立视图；

图4是根据本公开的一个方面的hvac系统中的控制器的示意性流程图；

图5是示出根据本公开的一些方面的用于在hvac系统中提供最大热量的方法的示意流程图；和

图6是示出根据本公开的一些方面的将加热的空气提供给机动车辆的乘客舱的方法的示意流程图。

具体实施方式

出于描述的目的，本文中术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词应涉及如图1中装置的取向。然而，应该理解，除非明确地指出相反，否则该装置可以采用各种替代方位和步骤顺序。还应理解，附图中示出的以及以下说明书中描述的具体装置和过程仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求另有明确说明，否则与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被视为限制。

当如本文所使用的术语“和/或”用于两个或更多个项目的列表中时，表示所列项目中的任何一个可以单独使用，或者所列出的两个或更多个的任何项目可以组合使用。例如，如果将组合物描述为含有组分a、b和/或c，组合物可单独含有a；单独含有b；单独含有c；a和b组合；a和c组合；b和c组合；或a、b和c组合。

参考图1-5，附图标记10通常表示用于机动车辆18的乘客舱14的加热系统。加热系统10包括鼓风机马达22、一个或多个通风口26、加热器芯30和与湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46和排气传感器50通信的控制器34。控制器34配置为根据湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46和排气传感器50的引发而打开和关闭再循环门54。在一些方面，如本文所使用的加热系统10被理解为暖通空调(hvac)系统58的部件或部分。取决于本申请，所公开的加热系统10在本文中可以是独立的加热系统，或者可以与其他已知的hvac58部件(包括例如空调系统、通风系统、排气系统和/或过滤系统)结合。

现在参考图1，机动车辆18包括配置为容纳一个或多个乘客的乘客舱14。乘客舱14可以是封闭的，以将用于一个或多个乘客的内部环境与机动车辆18外部的外部环境分开。在一些情况下，一个或多个乘客可能希望或期望乘客舱内的空气质量与外部环境相比得到改善。机动车辆18示出为小型客车，但是车辆18的类型并不意味着限制，并且车辆18可以另外是例如小型货车、载重货车、商用车辆或任何其他轮式机动车辆。

参考图2，hvac系统58可以通过使用加热系统10来至少部分地调节和/或过滤新鲜的外部空气(环境空气)和/或车厢空气(再循环空气)。环境空气可以首先通过车厢空气过滤器62，其中再循环门54可以定位为控制环境空气和/或再循环空气输入到hvac系统58的管道系统70中。使用连接到风扇74的鼓风机马达22使空气通过hvac系统58的管道系统70进行循环。一旦空气循环通过再循环门54，空气可以继续通过可包括蒸发器排水管82的蒸发器芯78(车厢空调)。然后空气可以继续通过管道系统70到混合挡板86上，混合挡板86引导空气通过加热器芯30(车厢加热器)或到一个或多个通风口26。一个或多个通风口26可包括例如除霜通风口26a、主上通风口26b、和/或地板通风口26c。经调节的(加热或冷却的)和/或过滤的空气可以通过使用第一模制挡板94和/或第二模制挡板98被引导到一个或多个通风口26。图2中所示用于hvac系统58的管道系统70和部件仅仅是示例性的，连接性和部件可以根据期望的应用以本领域已知的任何配置来设置。

仍然参考图2，hvac系统58(或更具体地，加热系统10)包括控制器34和多个传感器110(图4中所示)。控制器34被示出为电连接到湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46和一个或多个排气传感器50。在一些方面，如图2所示，数据可以沿单向路径被从各个传感器110引导到控制器34。在其他方面，数据可以沿双向路径(未示出)被从各个传感器110引导到控制器34或引导返回。本文使用的术语“传感器110”被定义为包括一个或多个湿度传感器38、一个或多个车速传感器42、一个或多个环境温度传感器46、以及一个或多个排气传感器50。传感器110的数量、位置、组合和类型可以根据机动车辆18可以使用的期望应用和/或环境而变化。在一些方面，hvac系统58(或者更具体地，加热系统10)包括至少一个湿度传感器38、至少一个车速传感器42、至少一个环境温度传感器46和多个排气传感器50。再循环门54的位置可以根据从湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46和排气传感器50发送到控制器34的阈值和数据，在100％新鲜空气模式和100％再循环空气模式之间移动以优化加热。

湿度传感器38配置为探测乘客舱14内的相对湿度，以降低位于乘客舱中挡风玻璃或其他玻璃表面上起雾的风险。在一些方面，湿度传感器38是内部湿度传感器。相对湿度(rh)是在给定温度下水蒸气的分压与水的平衡蒸气压之比。相对湿度取决于乘客舱14的温度和压力，因此环境温度传感器46在一些方面可以帮助确定相对湿度。由湿度传感器38探测和/或测量的相对湿度的阈值可以大于35％、大于40％、大于45％、大于50％、大于55％或大于60％。在一些方面，由湿度传感器38探测和/或测量的相对湿度的阈值大于50％。当由湿度传感器38探测和/或测量的相对湿度大于阈值并且至少一个车速传感器42、至少一个环境温度传感器46和/或多个排气传感器50中的每一个都低于它们各自的阈值时，再循环门54被触发或打开以供加热系统10使用再循环空气来优化加热。在一些方面，第二湿度传感器(未示出)可用于提供关于环境相对湿度值的输入/信息，第二湿度传感器可与多个传感器110和控制器34结合使用以控制新鲜空气和/或再循环空气的使用以优化加热。

车速传感器42配置为探测机动车辆18的实时速度或速率。在一些方面，车速传感器42是一种使用齿环和敏感元件(pickup)的测量机动车辆18的车轮旋转的速度的转速计。探测机动车辆18的速度的类型或装置并不意味着限制，并且车速传感器42可以是本领域中已知的用于探测机动车辆18的速度的任何传感器。在一些方面，对于由车速传感器42探测和/或测量的速度的阈值可以小于25英里/小时(mph)、小于30英里/小时(mph)、小于35英里/小时(mph)、小于40英里/小时(mph)、小于45英里/小时(mph)、或小于50英里/小时(mph)。在一些方面，对于由车速传感器42探测和/或测量的速度的阈值小于40mph。当由车速传感器42探测和/或测量的速度小于阈值、至少一个湿度传感器38高于其阈值、并且至少一个环境温度传感器46和多个排气传感器50每个都低于它们各自的阈值时，再循环门54被触发或打开以供加热系统10使用再循环空气来优化加热。

环境温度传感器46(也称为温度计或热电偶)配置为探测机动车辆18的实时外部温度或环境温度。温度计具有两个重要元件：(1)其中一些物理变化随温度发生的温度传感器(例如玻璃水银温度计的球部)，和(2)将这种物理变化转换成电信号和/或数值的一些装置(例如标记在玻璃水银温度计上的可见标度)。探测机动车辆18外部的环境温度的类型或手段并不意味着限制，并且环境温度传感器46可以是本领域中已知的探测环境温度的任何传感器。在一些方面，对于由环境温度传感器46探测和/或测量的温度的阈值可以小于-5℃、小于-4℃、小于-3℃、小于-2℃、小于-1℃、小于0℃、小于1℃、小于2℃、小于3℃、小于4℃或小于5℃。在一些方面，由环境温度传感器46探测和/或测量的温度阈值小于-3℃。当由环境温度传感器46探测和/或测量的温度小于阈值、至少一个湿度传感器38高于其阈值、并且至少一个车速传感器42和多个排气传感器50每个都低于它们各自的阈值时，再循环门54被触发或打开以供加热系统10使用再循环空气来优化加热。

排气传感器50(也称为温度计或热电偶)配置为探测从机动车辆18的相应通风口26和/或管道系统70循环流出或通过其循环的空气的实时空气温度。如上所述，机动车辆中可以存在许多不同的通风口26，例如除霜通风口26a、主上通风口26b和/或地板通风口26c。通风口26的数量、几何形状、位置和一般美观可以根据乘客舱14所需的循环而变化。在一些方面，机动车辆18中的每个通风口26可以具有连接到相应通风口26的内壁的一个排气传感器50。在一些方面，排气传感器50可以位于管道系统70中的距离通风口26的出口0.20米到0.75米或0.25米到0.50米的范围处。探测从相应的通风口26循环出的空气的温度的类型或手段并不意味着限制并且排气传感器50可以是本领域已知的探测循环空气环境的温度的任何传感器。在一些方面，对于由排气传感器50探测和/或测量的温度的阈值可以小于55℃、小于60℃、小于65℃、小于70℃、小于75℃、小于80℃、或小于85℃。在一些方面，对于由排气传感器50探测和/或测量的温度的阈值小于70℃。当由排气传感器50探测和/或测量的温度小于阈值、至少一个湿度传感器38高于其阈值、并且至少一个车速传感器42和环境温度传感器46每个都低于它们各自的阈值时，再循环门54被触发或打开以供加热系统10使用再循环空气来优化加热。

乘客舱14中的每个通风口26中的至少一个排气传感器50的定位可以很好地用于双区或多区气候控制的机动车辆18。在一些方面，乘客舱14可以具有多个加热区。在另外的方面，乘客舱14可以具有多个加热区，其中每个加热区具有位于相应通风口26中加热区中的一个或多个排气传感器50。排气传感器50可以连接到相应通风口26的管道系统70，管道系统70定位成使得通风口26的端部处的通风插入件或控制喷嘴(未示出)不会干扰或损坏排气传感器50。定位在每个通风口26中或与每个通风口26连接的排气传感器50单独连接到控制器34，使得由排气传感器50产生的温度输入/信息可以与至少一个湿度传感器38、至少一个车速传感器42和至少一个环境温度传感器46结合使用。在一些方面，排气传感器50可以与至少一个车速传感器42和至少一个环境温度传感器46结合使用。在一些方面，排气传感器50可以与至少一个湿度传感器38和至少一个环境温度传感器46结合使用。在一些方面，排气传感器50可以与至少一个湿度传感器38和至少一个车速传感器42结合使用。

现在参考图3，hvac系统58被示出为包括仪表板102和多个主上通风口26b的hvac壳体90的局部示意图。通风口26的数量、几何形状、位置和一般美观可以根据机动车辆18中乘客舱14所需的循环而变化。一个或多个通风口26示出为从定位成朝向乘客舱14的hvac系统58延伸，以循环经调节和/或过滤的空气。地板通风口26c将空气循环到用于前部座椅乘客的脚部空间中，后部地板通风口将空气循环到机动车辆18的后部中的地板部分，并且后侧通风口将空气直接循环到后部座位区域的中间部分中。一个或多个通风口26的位置和定位可以根据相应机动车辆18中的乘客舱14的期望循环和尺寸而变化。

参考图4，示出了用于hvac系统58的与一个或多个选择器106(也称为控制主机)、一个或多个传感器110、鼓风机马达22和加热器芯30通信的控制器34的示意流程图。控制器34包括存储可由处理器118执行的指令的存储器114。另外，控制器34分别从湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46、和/或排气传感器50接收关于相对湿度、车速、环境温度和排气的输入/信息。控制器34还可以在用户选择期望循环方法(包括加热方法106a、冷却方法106b或通风方法106c)时，从选择器106接收输入/信息。一经选择要使用的期望循环方法，选择器106就将关于循环方法的输入/信息发送到控制器34，在控制器34中处理器118控制鼓风机马达22和相应的再循环挡板致动器122和/或混合挡板86(图2)。当两个、三个或四个传感器110探测到与相对湿度、车速、环境温度和排气有关的存储阈值时，传感器110将输入/信息发送到控制器34，在控制器34中处理器118将启动加热器芯30和鼓风机马达22，以使热空气循环到乘客舱14中。根据从两个、三个或四个传感器110到控制器42的输入，进入管道系统70(图2)的输入空气可以是100％新鲜空气、100％再循环空气、或新鲜空气和再循环空气的任意组合。

现在参考图5，加速乘客舱14的加热的一种方式是激活位于加热系统10和/或hvac系统58中的再循环挡板致动器122(图4)。在这些方面，首先起动或者启动机动车辆18(步骤204)并且用户在非除霜模式下请求最大热量(步骤208)。一经请求最大热量，就将从一个或多个湿度传感器38(步骤212)、车速传感器42(步骤216)、环境温度传感器46(220)和/或排气传感器50(步骤224)收集和/或测量数据/信息的组合，并且该数据/信息的组合与本文列出用于每个参数的各个阈值进行比较。再循环门54的定位可以确定进入乘客舱14的进入空气的成分(在100％新鲜空气和100％再循环空气之间)以优化加热。再循环门54将根据传感器110的读数，来定位在100％新鲜空气选项或100％再循环空气选项上。当系统处于用于除雾目的的除霜模式时，再循环门54将不会在湿度传感器阈值之上打开。当对于每个相应的传感器110满足阈值时(步骤228)，将定位或打开再循环门54以接合100％再循环空气选项以最大化地加热乘客舱14(步骤232)。如果相应传感器110不满足标准或阈值中的任何一个(步骤236)，则加热系统10将在每个传感器110都满足所有阈值之前启动再循环门54以关闭或移动到100％新鲜空气选项(步骤240)。

该要求保护的加热系统10提供的优点包括引入排气传感器50。排气传感器将用于代替使用发动机冷却剂温度作为用于打开再循环门54的一组标准的组成部分。因为标准车辆通常只能在某些车辆速度下加热到某个发动机冷却剂温度，所以在这些情况下再循环门54将受到很大限制。然而，如果设置了排气传感器50，则无论发动机冷却剂温度如何，空气和乘客舱14都将继续变暖。另外，保持再循环门54打开更长时间也将对燃料经济性产生积极影响。

现在参考图6，示出了使用加热系统10来向图1-5中提供的机动车辆18的乘客舱14提供热量的方法300。方法300可以从步骤304开始，步骤304包括用户在非除霜模式中选择最大热量选项以加热机动车辆18的乘客舱14。

接下来，步骤308包括提供通过再循环门54的新鲜气流的循环。在一些方面，新鲜气流可以包括来自机动车辆18外部的100％新鲜空气(环境空气)。

接下来，提供步骤312：使用湿度传感器38、车速传感器42、环境温度传感器46和排气传感器50来监测湿度值、车速值、外部温度值和排气温度值。

接下来，提供步骤316：当车速值、内部湿度值、外部温度值和排气温度值中的每一个都达到阈值时将新鲜气流切换到再循环气流。

应当理解，可以以任何组合使用的概述和教导先前讨论的加热系统10和/或hvac系统58的描述同样适用于使用加热系统10来为机动车辆18的乘客舱14提供热量的方法300。

本领域普通技术人员将理解，所描述的装置和其他部件的构造可以不限于任何特定材料。除非本文另有说明，否则本文公开的装置的其他示例性实施例可由多种材料形成。

为了本公开的目的，术语“连接”(其全部形式，连接、连接着、被连接等)通常是指两个部件(电的或机械的)直接或间接地彼此连接。这种连接本质上可以是静止的，或者本质上是可移动的。这种连接可以通过两个部件(电的或机械的)和与彼此或该两个部件整体形成单一整体的任何附加中间构件来实现。除非另有说明，这种连接可以是本质上固定的或者可以是本质上可移除的或可释放的。

还重要的是应注意到，示例性实施例中所示的装置的元件的构造和设置仅仅是说明性的。虽然在本公开中仅详细描述了本发明的几个实施例，但是审查本公开的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值，安装设置，材料的使用，颜色，方向等)，而不脱离所述主题的新颖性教导和益处。例如，显示为整体形成的元件可以由多个部件构成，或者显示为多个部件的元件可以是整体形成的，接口的操作可以相反或以其他方式变化的，系统的结构和/或部件或连接器或其他元件的长度或宽度可以变化，并且在元件之间提供的调节位置的性质或数量可以变化。应当注意，系统的元件和/或总成可以由以各种的颜色、纹理和组合中的任何一种的提供足够的强度或耐久性的各种材料中的任何一种构成。因此，所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在期望的和其他示例性实施例的设计、操作条件和设置中进行其他替换、修改、改变和省略。

应当理解，所描述的过程中的任何描述的过程或步骤可以与其他公开的过程或步骤组合以形成本装置范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程用于说明的目的，而不应被解释为限制性的。

还应当理解，在不脱离本发明的概念的情况下，可以对上述结构和方法进行变化和修改，并且还应当理解，这样的概念旨在被以下权利要求覆盖，除非这些权利要求用其语言另有明确说明。

上述描述仅被认为是所示实施例的描述。对于本领域技术人员以及制造或使用该装置的人员来说，装置的修改将是可能的。因此，应当理解，附图中所示和以上描述的实施例仅仅是为了说明的目的，并非旨在限制由根据专利法原理解释的包括等同原则的所附权利要求所限定的装置的范围。