用于自主车辆的气流控制系统和气候控制方法与流程

本文件总体涉及机动车辆设备领域，并且更具体地，涉及用于自主车辆的气流控制系统和气候控制方法。

背景技术：

预期适用于共乘的自主车辆将成为未来交通系统的关键组成部分，尤其包括在大城市、大都市区环境中。在客户招停(hail)之间的停车时间期间，这种车辆可位于充电站处，对车载能量存储装置进行再充电，从而允许自主车辆的操作。在正常工况下，进一步预期共乘自主车辆将花费大量停留时间而没有任何车载乘员。为了节省能量，用于机动车辆的乘客舱的气候控制系统将被配置为节省能量，而不是将乘客舱维持在机动车辆的任何乘客或乘员的预定的舒适温度范围内。然而，一旦自主车辆被欢呼以接载乘客，气候控制系统将被配置为快速地调节空气并使乘客舱的空气温度处于预定的舒适温度范围内，之后响应于所述招停来接载乘客。在某些情况下，这将需要非常快速地加热或冷却乘客舱中的空气。

本文件涉及一种新的且改进的气流控制系统，所述气流控制系统使背压最小化并提供特别快速的加热或冷却速率，直到乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围。此时，气流控制系统以第二加热或冷却速率提供加热和冷却，所述第二加热或冷却速率适于维持预定的舒适温度范围并使自主车辆的任何乘客或乘员的舒适度最大化。

技术实现要素：

根据本文描述的目的和益处，提供了一种新的且改进的气流控制系统。该气流控制系统包括：集气室，所述集气室具有空气入口和第一空气出口；通风口；空气引导件，所述空气引导件承载在通风口上；以及致动器，所述致动器使通风口在关闭第一空气出口的第一位置与打开第一空气出口的第二位置之间移位。

第一空气入口可以与第一空气出口相对。此外，集气室可包括第二空气出口和第三空气出口。第二空气出口可以与第三空气出口相对。此外，空气入口和第一空气出口可以在第一轴线上对准，而第二空气出口和第三空气出口可以在第二轴线上对准，其中第一轴线垂直于第二轴线。

空气引导件可具有人字形形状。此外，空气引导件可以承载在通风口的第一侧上。当通风口处于第一位置时，空气引导件可适于将通过空气入口从空气调节系统传递到集气室中的空气导向第二空气出口和第三空气出口。相反，当通风口处于第二位置时，从集气室通过第一空气出口传递的空气的第一部分可由空气引导件引导通过空气引导件与通风口的第一侧之间的空气通道，从集气室通过第一空气出口传递的空气的第二部分可被引导到空气通道的第一侧，并且从集气室通过第一空气出口传递的空气的第三部分可被引导到空气通道的第二侧。

气流控制系统还可包括控制器。该控制器可适于控制致动器的操作并使通风口在第一位置与第二位置之间移位。另外，气流控制系统还可包括乘客舱占用监测装置。此外，气流控制系统可包括(a)乘客舱空气温度监测装置、(b)环境空气温度监测装置、或(c)乘客舱空气温度监测装置和环境空气温度监测装置。

控制器可适于响应于以下者来使通风口移位到第二位置：(a)来自乘客舱占用监测装置的指示未占用的乘客舱的第一信号，(b)用于乘坐的招停，以及(c)来自乘客舱空气温度监测装置的指示在响应于所述招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内的第二信号。

此外，控制器可适于响应于空气温度达到预定的舒适温度范围来将通风口移位到第一位置，以将空气温度维持在预定的舒适温度范围内。

在至少一个可能的实施例中，第一空气出口具有第一横截面积ca1，而空气入口具有第二横截面积ca2，其中ca1≥ca2。以这种方式，系统背压可以被最小化以允许快速加热和冷却以使乘客舱快速地处于预定的舒适温度范围内，同时自主车辆在途中响应于用于乘坐的招停来接载乘客。

根据另一方面，提供了一种用于自主车辆的气候控制方法。该方法包括以下步骤：(a)通过控制器打开具有第一背压p1的第一空气出口以提供第一加热或冷却速率r1，直到自主车辆的乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围，以及(b)响应于乘客舱中的温度达到预定的舒适温度范围来通过控制器关闭第一空气出口并且引导空气通过具有第二背压p2的至少第二空气出口以提供第二加热或冷却速率r2，其中p1<p2并且r1>r2。

气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器以响应于未占用的乘客舱来打开第一空气出口。气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器以响应于来自未来乘客的用于自主车辆的乘坐的招停来打开第一空气出口。

气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器以响应于在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内来打开第一空气出口。

更进一步，气候控制方法可包括以下步骤：配置控制器以响应于以下者来打开第一通风口开口：(a)未占用的乘客舱，(b)用于乘坐的招停，以及(c)在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内。

在以下描述中，示出并描述了用于自主车辆的气流控制系统和相关气候控制方法的若干优选实施例。应当认识到，气流控制系统和气候控制方法能够具有其他不同的实施例，并且它们的若干细节能够在各种明显的方面进行修改，而不脱离如在以下权利要求中所阐述并描述的气流控制系统和气候控制方法。因此，附图和描述应被视为在本质上是说明性的而不是限制性的。

附图说明

并入本文并形成说明书一部分的附图示出了用于自主车辆的气流控制系统和相关气候控制方法的若干方面，并且与说明书一起用于解释其某些原理。

图1是气流控制系统的示意性框图。

图2a是气流控制系统的通风口的示意图，其中通风口位于仪表盘或仪表板上并且处于关闭第一空气出口的第一位置。

图2b是气流控制系统的示意图，其中通风口处于第一位置并且示出了所产生的气流。

图3a是类似于图2a的视图，但示出处于第二位置的通风口，所述第二位置打开仪表盘或仪表板顶部处的第一空气出口。

图3b是进一步示出当通风口处于第二位置时的气流的视图。

现在将详细参考用于自主车辆的气流控制系统和相关气候控制方法的优选实施例，所述实施例的示例在附图中示出。

具体实施方式

现在参考附图，其示出新的且改进的气流控制系统10。该气流控制系统10在适用于运输乘客的基本上任何类型的机动车辆中都是有用的，并且特别适用于在被配置为用作共乘车辆(ridesharevehicle)的自主车辆中使用。这种自主车辆可能随时被潜在乘客招停。在接收到这样的招停之后，自主车辆将接载乘客并将乘客带到期望的目的地。

如图1、图2a和图2b示意性地示出，气流控制系统10包括集气室12，所述集气室12具有用于接收来自机动车辆的气候控制系统的调节空气的空气入口14、第一空气出口16、第二空气出口18以及第三空气出口20。在所示实施例中，空气入口14与第一空气出口16相对，并且第二空气出口18与第三空气出口20相对。

更具体地，在所示实施例中，空气入口14和第一空气出口16在第一轴线a1上对准，而第二空气出口18和第三空气出口20在第二轴线a2上对准，其中第一轴线垂直于第二轴线。更具体地，第一轴a1通常沿自主车辆的垂直轴线或沿z轴线，而第二轴线a2根据sae车辆轴线系统，通常与自主车辆的横向或y轴线对准。

气流控制系统10还包括通风口22和致动器24，所述致动器24用于使通风口在关闭第一空气出口16的第一位置与打开第一空气出口的第二位置之间移位。致动器24可包括任何类型的致动器，其适于使通风口22在关闭第一空气出口16的第一位置与打开第一空气出口16的第二位置之间移位。

气流控制系统10还包括控制器26，所述控制器26适于控制致动器24的操作，以选择性地使通风口22在第一位置与第二位置之间移位。控制器26可包括根据来自适当控制软件的指令操作的计算装置，诸如专用微处理器或电子控制单元(ecu)。因此，控制器26可包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个网络接口，它们都通过通信总线彼此通信。

气流控制系统10还可包括各种装置，所述装置向控制器26提供关于与气流控制系统10和自主车辆相关联的各种环境条件和操作参数的数据。那些各种装置可包括但不必限于图1所示的那些，包括gps/geolocator部件28、占用监测装置30、乘客舱空气温度监测装置32和环境空气温度监测装置34。

更具体地，gps/geolocator部件28可以是本领域中已知的用于确定自主车辆的当前位置的类型。占用监测装置30可包括位于自主车辆中的每个就座位置处的重量传感器、相机或可用于监测自主车辆的乘客舱的占用的任何其他装置。

乘客舱空气温度监测装置32可包括能够监测乘客舱内的空气温度的任何装置。环境空气温度监测装置34可包括能够监测自主车辆在其中运行的环境的环境空气温度的任何装置。gps/geolocator部件28、占用监测装置30、乘客舱空气温度监测装置32、环境空气温度监测装置34和适于向气流控制系统10提供适当的操作数据或信息的基本上任何其他监测装置全部都连接以向控制器26提供数据信号。

在许多可能的实施例中的一个中，控制器26适于控制致动器24的操作并响应于以下者来使通风口22移位到第二位置：(a)来自乘客舱占用监测装置30的指示未占用的乘客舱的第一信号，(b)从潜在乘客接收到请求乘坐自主车辆到达特定位置并经由无线通信网络传送给控制器的招停，以及(c)来自温度监测装置32的指示在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内的第二信号。

为此，控制器26将使用来自gps/geolocator部件28的数据，所述数据指示自主车辆的当前位置和自主车辆将响应于招停来接载乘客的给定位置，以及通过来自适当的信息网络的无线通信和来自旅行数据库的街道信息获得的当前的交通状况和当前天气状况，以确定自主车辆将响应于招停来接载乘客的估计时间。这建立了控制器估计的气流控制系统10可用于在响应于招停来接载乘客之前使自主车辆的乘客舱的空气温度处于预定的舒适温度范围内的时间量。在某些情况下，将需要最大程度的加热或冷却才能实现这一目标。

如图2a、图2b、图3a和图3b中最佳示出的，空气引导件36承载在通风口22的第一侧或内侧38上。在所示实施例中，空气引导件36具有人字形形状。如图2a和图2b中最佳示出的，当通风口22处于关闭集气室12的第一空气出口16的第一位置时，空气引导件36将通过空气入口14从气候控制系统传递到集气室12中的空气导向第二空气出口18和第三空气出口20。更具体地，该空气af1的第一部分由空气引导件36的第一面40通过第二空气出口18引导到第一空气管道42中。同时，气流af2的第二部分由第二面44通过第三空气出口20引导到第二管道46中。第一管道42和第二管道46向下游通向通风口调风器(未示出)，所述通风口调风器在特别适于维持机动车辆中乘客的舒适性的特定位置处引导空气。因此，例如，通风口调风器可以在机动车辆内的各种就座位置处指向乘客。为了到达那些位置，第一管道42和第二管道46可能被引导沿着车顶内衬和/或沿着机动车辆的两侧处的位于通风口开口下方的门槛板穿过机动车辆的挡风玻璃和前侧窗户之间的a柱，其中封装空间用于限制第一管道和第二管道的有效横截面积，从而在气流控制系统中产生限制加热和冷却效率的背压。

相反，如图3a和图3b所示，当通风口22处于打开第一空气出口16的第二位置时，从集气室12通过第一空气出口16传递的空气的第一部分fp从仪表板/仪表盘50穿过空气引导件36与通风口的第一侧38之间的空气通道48向上引导。从集气室12通过第一空气出口16传递的空气的第二部分sp通过空气引导件36的第一面40引导到空气通道48和机动车辆的第一侧，并且从集气室通过第一空气出口传递的空气的第三部分tp通过空气引导件的第二面44引导到机动车辆中的空气通道的第二侧。

因此，应当理解，当需要最大加热和冷却时，控制器26适于将通风口22移位到第二位置，从而通过第一空气出口16从仪表板/仪表盘50向上输送最大量的调节空气。为此，第一空气出口16可具有第一横截面积ca1，而空气入口14具有第二横截面积ca2，其中ca1≥ca2。以这种方式，第一空气出口16基本上消除了原本会限制气流控制系统的加热或冷却效率的任何背压，从而以最快速的方式对乘客舱进行加热或冷却，而不考虑提供指向就座位置的加热或冷却。通过绕过由第二空气出口18和第三空气出口20供给的气流控制系统的第一管道42和第二管道46，有利地避免了由这些管道中固有的背压引入的低效率。因此，当自主车辆没有乘员并且存在有限的时间以使乘客内的空气温度达到预定的舒适温度范围时，建立并保持最大加热和冷却速率r1。

相反，一旦已经建立了预定的舒适温度范围并且乘客或乘员坐在自主车辆中，控制器26就适于将通风口22移位到关闭第一空气出口16的第一位置。在该位置中，空气引导件36将来自集气室的气流通过第二空气出口18和第三空气出口20引导到第一管道42和第二管道46中，所述第一管道42和第二管道46将空气输送到通风口调风器(未示出)，由此将该空气引导给机动车辆的坐在就座位置的乘客或乘员。以这种方式，气流控制系统用于将乘客舱中的空气温度维持在机动车辆乘客/乘员所期望的预定的舒适温度范围。

与以上描述一致，针对自主车辆提供了一种新的且改进的气候控制方法。该方法包括以下步骤：(a)通过控制器26打开具有第一背压p1的第一空气出口16以提供第一加热或冷却速率r1，直到自主车辆的乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围，以及(b)响应于乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围来通过控制器26关闭第一空气出口并且引导空气通过具有第二背压p2的至少第二空气出口18(并且在所示实施例中，第三空气出口20)以提供第二加热或冷却速率r2，其中p1<p2并且r1＞r2。

气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器26以响应于未占用的乘客舱来打开第一空气出口16。另选地或另外地，气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器26以响应于来自未来乘客的乘坐的招停来打开第一空气出口16。另选地或另外地，气候控制方法还可包括以下步骤：配置控制器26以响应于在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内来打开第一空气出口16。因此，气候控制方法可包括以下步骤：配置控制器26以响应于以下者来打开第一空气出口16：(a)未占用的乘客舱(如由占用监测装置30检测的)，(b)用于乘坐的招停，以及(c)在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内。

已经出于说明和描述的目的呈现了前述内容。前述内容并不意图是详尽的或将实施方案限于所公开的精确形式。根据上述教导内容，可以进行显见的修改和变化。例如，虽然在本文件中示出并描述的气流控制系统的实施例被设置在仪表板/仪表盘50中，但它可以设置在其他位置处，诸如控制台或辅助气候控制系统的一部分。所有这些修改和变化都在对所附权利要求在根据它们被公平、合法、公正地授予的外延加以解释时所确定的本发明的范围内。

根据本发明，提供一种用于自主车辆的气候控制方法，所述气候控制方法具有以下步骤：通过控制器打开具有第一背压p1的第一空气出口以提供第一加热或冷却速率r1，直到自主车辆的乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围；以及响应于乘客舱中的空气温度达到预定的舒适温度范围来通过控制器关闭第一空气出口并且引导空气通过具有第二背压p2的至少第二空气出口以提供第二加热或冷却速率r2，其中p1<p2并且r1＞r2。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，包括配置控制器以响应于未占用的乘客舱来打开第一空气出口。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，包括配置控制器以响应于用于乘坐的招停来打开第一空气出口。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，包括配置控制器以响应于在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内来打开第一空气出口。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于，包括配置控制器以响应于以下者来打开第一空气出口：(a)未占用的乘客舱；(b)用于乘坐的招停；以及(c)在响应于招停来接载乘客之前需要最大程度的加热或冷却以使乘客舱内的空气温度处于预定的舒适温度范围内。