电动车辆用独立空调控制系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年8月31日提交的申请号为10-2021-0115767的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
3.本公开涉及一种电动车辆用独立空调控制系统。更具体地，本公开涉及一种电动车辆用独立空调控制系统，其具有相互分离的暖通空调(hvac，加热、通风和空气调节，pe室位置)和室内分配器，并且能够通过利用一个鼓风机来执行4区域(前排左右座椅和后排左右座椅)控制。
背景技术：
4.近来，电动车辆正在成为环保技术的实施和解决能源枯竭等问题的社会性的焦点。电动车辆利用从电池接收电力并且输出动力的马达来操作。因此，不排出二氧化碳，噪音很小，而且马达的能源效率高于发动机的能源效率，因此电动车辆作为环保车辆备受瞩目。
5.实现这种电动车辆的核心技术是与电池模块相关的技术，而近年来，对电池的轻量化、小型化、短充电时间等方面进行了积极的研究。电池模块只有在最佳温度环境下使用时，才能保持最佳的性能和较长的使用寿命。然而，由于驱动时产生的热和外部的温度变化，难以在最佳温度环境下使用电池模块。
6.由于电动车辆没有像内燃机那样在单独的发动机中燃烧时产生的废热源，因此在冬季通过使用电加热装置执行车辆室内加热，并且在寒冷天气条件下需要预热以增强电池的充电和放电性能，因此配置并使用了单独的冷却水加热式电加热器。也就是说，采用了一种除了用于车辆室内空调的冷却/加热系统之外还运行用于调节电池模块的温度的冷却/加热系统以保持电池模块的最佳温度环境的技术。
7.换言之，构建了两个独立的冷却/加热系统，一个用于室内冷却/加热，而另一个用于调节电池模块的温度。
8.然而，当冷却/加热系统通过这种方法运行时，无法有效管理能量，因此，巡航距离短，无法进行长距离行驶。并且行驶距离在夏天冷却时减少30％以上，在冬天加热时减少40％以上，这在内燃机中不存在的冬天加热问题变得更加严重。现有技术中的电动车辆的电池冷却/预热系统利用室内空气在空调操作时执行冷却，在加热操作时执行预热，但是在冷却/预热时消耗的动力增加，在用空气冷却/预热电池时与使用液体(冷却水)相比需要增加电池单元之间的空间，并且由于封装空间增加和额外的重量增加，电池单元数量的增加存在限制，并且在通过电池单元时空气温度逐渐升高，并且入口电池单元和出口电池单元之间的温度偏差严重，因此难以使电池以最大效率工作。
9.因此，当需要电池升温时，通过利用单独的电气装置使冷却水温度升高并且由此电池被预热，使得电池温度保持在38℃至42℃以最佳效率操作，但是室内加热用电加热器
和用于电池升温的电加热器是分别独立应用的，导致成本上升和在加热器运行中产生大量浪费能量的因素。
10.下面将参照图1简要描述其配置。
11.车辆用加热装置包括内置在主体10中的蒸发器20、ptc加热器30、接收驾驶座和乘客座(passenger’s seat，副驾驶座)中的每一个的设定温度的输入单元40、感测通过ptc加热器30的左侧和右侧的空气温度的左侧和右侧温度感测单元50和60、基于从输入单元40输入的设定温度和由左侧和右侧温度感测单元50和60中的每一个测量的测量温度来输出用于控制ptc加热器30的pwm控制信号的控制单元70以及根据控制单元70输出的pwm控制信号来调节供应给ptc加热器30的电力的电源单元80。
12.在hvac主体10的上部一侧形成有用于冷却/加热车辆内部的通风排出通道11，在上部另一侧形成有用于去除窗户上产生的冰霜的除霜排出通道12，在后部形成有用于向底部排出空气的底部排出通道13，并且在前部形成有引入外部空气的空气流入口14。
13.利用如上所述构造的ptc加热器的车辆用加热装置是通过利用正温度系数(positive temperature coefficient，ptc)加热器，分别输出左侧和右侧热源部以不同地应用ptc加热器的左侧和右侧温度来调节排出到驾驶座和乘客座的空气温度，由此，加热器单元的尺寸减小并且组件数量减少，从而容易制造并且减轻重量的技术。
14.利用ptc加热器的车辆用加热装置改进了ptc加热器30的控制方法，而无需混合门来独立调节驾驶座和乘客座的温度。
15.因此，上述技术的问题是，仅可以对前排座椅进行独立的温度控制而不能够对后排座椅进行独立的温度控制的问题。
16.另外，由于没有用于控制直接通过蒸发器20的冷风的旁通门(bypass door)，因此存在调节温度时室内舒适度(保持头部凉爽和足部温暖)劣化的问题。
17.此外，由于仅使用ptc加热器，因此在温和条件下电力效率(电费，electric mileage)较低。
18.如图2所示，所述发明包括具有形成在一侧的空气流入口15和形成在另一侧的多个空气排出口16的主体10、安装在hvac主体10内部的空气通道上的热交换器即安装在hvac主体10内的空气流动方向的上游侧的加热器30以及安装在下游侧并且具有用于引入和排出制冷剂的入口和出口管道的蒸发器20，并且在通过加热器30时变成暖风的空气通过蒸发器20后根据空调模式(通风模式、双层模式、地板模式、混合模式和除霜模式)直接被排出到打开的空气排出口16并且被供应到车辆室内的各部分以执行对车辆室内的加热。
19.用于打开和关闭排出口的模式门17设置在排出口16中，并且模式门17由滑动门部17a和与滑动门部17a齿轮结合的齿轮轴17b构成。
20.即使如上所述构造的空调也存在作为基本问题的仅可以对前排座椅进行独立的温度控制而不能够对后排座椅进行独立的温度控制的问题。
21.本公开的背景部分中包括的信息仅用于增强对本公开的一般背景的理解并且不可以被视为承认或以任何形式暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。
技术实现要素：
22.本公开的各个方面旨在提供一种空调系统，该空调系统采用用于对前排左右座椅
和后排左右座椅中的每一个进行温度控制(为方便起见，在下文中称为“4区域)的4区域hv ptc加热器并且采用用于提高室内舒适度的旁通门和用于在温和条件下提高电力效率的内部冷凝器(internal condenser)。
23.本公开包括：暖通空调(hvac)主体；设置在hvac主体中的蒸发器、ptc加热器、接收驾驶座和副驾驶座或乘客座中的每一个的设定温度的输入单元、感测通过ptc加热器的左侧和右侧的空气温度的左侧和右侧温度感测单元、基于从输入单元输入的设定温度和由左侧和右侧温度感测单元中的每一个测量的测量温度来输出用于控制ptc加热器的控制信号的控制单元；以及根据控制单元的输出控制信号来调节供应给ptc加热器的电力的电源单元，根据控制单元的控制信号向驾驶座和副驾驶座或乘客座排出暖风或冷风的hvac空调控制系统被配置为由设置在hvac主体内的分隔壁(partition，分隔部)和室内分配器分隔以能够通过利用一个鼓风机来控制使4区域(前排左右座椅和后排左右座椅)，分隔壁水平且气密地设置在hvac主体内设置的蒸发器和加热器之间的中间位置，并且室内分配器包括设置在前排座椅排出口处的前排座椅阀和设置在后方座排出口处的后排座椅阀，以将从hvac主体输出的风分配到各排出口。
24.根据具有这种构造的本公开的示例性实施例，在冷却和加热时可以获得以下效果。
25.第一，在最大(max)冷却条件下，通过蒸发器的冷风通过利用三通阀来防止热制冷剂流向内部冷凝器，4区域hv ptc加热器关闭以确保冷却性能，并且旁通门打开以最小化移动到通风口的通风阻力，并且前排座椅风量控制门和后排座椅风量控制门完全打开以确保风量最大。
26.第二，在一般冷却条件下，使整体风的温度升高，并且在各区域的温度不同时，通过使用4区域hv ptc加热器使各区域达到目标最终温度，并且通过改变前排座椅风量控制门和后排座椅风量控制门中的至少一个的角度来形成风的阻力以控制各区域的风量。
27.第三，在最大(max)加热条件下，通过蒸发器的冷风在通过内部冷凝器和4区域hv ptc加热器时产生的风的温度升高以使风在最大加热温度下排出。
28.第四，在一般加热条件下，通过改变三通阀的开度来使内部冷凝器的温度升高，通过蒸发器的冷风在通过前排座椅风量控制门时使整体风的温度升高，并且在各区域的温度不同时，通过使用4区域hv ptc加热器使各区域达到目标最终温度。
29.通过改变前排座椅风量控制门和后排座椅风量控制门的角度来形成风的阻力以控制各区域的风量。
30.本公开的方法和设备具有在本文中包含的附图和下列一起用于解释本公开的特定原理的具体实施方式中将更详细地阐述或从其明显的其他特征和优点。
附图说明
31.图1是示意性地示出现有技术的利用ptc加热器的车辆用加热装置的配置的示图。
32.图2是示意性地示出现有技术的另一车辆用空调装置的示图。
33.图3是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的电动车辆用独立空调控制系统的示图。
34.图4是示出根据本公开的示例性实施例的在电动车辆用独立空调控制系统的max
冷却条件下的风量移动路径的示图。
35.图5是示出根据本公开的示例性实施例的在电动车辆用独立空调控制系统的一般冷却条件下的风量移动路径的示图。
36.图6是示出根据本公开的示例性实施例的在电动车辆用独立空调控制系统的max加热条件下的风量移动路径的示图。
37.图7是示出根据本公开的示例性实施例的在电动车辆用独立空调控制系统的一般加热条件下的风量移动路径的示图。
38.可以理解的是，附图不一定按比例绘制，这呈现了说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本公开的如本文中所包括的例如包括具体的尺寸、方向、位置和形状的具体设计特征将部分由特定意图的应用和使用环境确定。
39.在附图中，贯穿附图的数个图，附图标记适用于本公开的相同或等效的部件。
具体实施方式
40.现在将详细地参考本公开的多个实施例，多个实施例的示例在附图中示出且在下面进行描述。在将结合本公开的示例性实施例描述本公开时，将理解的是，本说明书并非旨在使本公开限于本公开的那些示例性实施例。另一方面，本公开旨在不仅覆盖本公开的示例性实施例，而且覆盖可以包括在由所附权利要求书限定的本公开的精神和范围内的各种替代、修改、等效和其它实施例。
41.在下文中，将参照附图更全面地描述本公开的各个示例性实施例，以便本领域技术人员容易实施。然而，本公开可以以各种不同的形式实现并且不限于本文中描述的示例性实施例。
42.将省略与描述无关的部分以清楚地描述本公开，并且在整个说明书中相同的元件将由相同的附图标记表示。
43.本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应被解释为限于典型或字典含义，而应基于发明人能恰当地定义术语的概念以最好的方式描述他或她自己的发明的原则，被解释为具有符合本公开的技术精神的含义和概念。
44.在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
45.本公开的各个实施例涉及一种电动车辆用独立空调控制系统(或电动车辆用前后座独立空调控制系统)，电动车辆用独立空调控制系统主要包括：暖通空调(heating，ventilation，&air conditioning，hvac)主体10；内置在hvac主体10中的蒸发器20、ptc加热器30、接收驾驶座和乘客座(或副驾驶座)中的每一个的设定温度的输入单元40、感测通过ptc加热器30的左侧和右侧的空气温度的左侧和右侧温度感测单元50和60、基于从输入单元40输入的设定温度和由左侧和右侧温度感测单元50和60中的每一个测量的测量温度来输出用于控制ptc加热器30的pwm控制信号的控制单元70；以及根据控制单元70输出的pwm控制信号来调节供应给ptc加热器30的电力的电源单元80，并且根据控制单元70的控制信号向驾驶座和副乘客座(或副驾驶座)排出暖风或冷风的hvac空调控制系统的配置与现有的空调系统的配置相同。
46.然而，本公开的特征在于，由设置在hvac主体10内的分隔壁100和室内分配器200分隔以能够利用一个鼓风机来控制前排左右座椅和后排左右座椅(以下称为“4区域
(zone)”)。
47.如图3所示，分隔壁100水平且气密地设置在hvac主体10内设置的蒸发器20和加热器30之间的中间位置，并且在室内分配器200中，模式门212设置在前排座椅排出口210中以将从hvac主体输出的风分配到各排出口。
48.例如，分隔壁100是用于分隔上侧部分和下侧部分的分隔壁，是使通过hvac鼓风机马达(未示出)的风通过蒸发器20或加热器30而顺畅地输送到各区域(zone)的分隔壁。
49.由分隔壁100分隔的风的温度通过蒸发器20和加热器30来调节，并且通过调节前排座椅风量控制门211和后排座椅风量控制门221的角度来形成风的阻力以实现各区域的独立风量控制。
50.室内分配器200包括前排座椅风量控制门211、设置在前排座椅排出口210处的模式门212以及设置在后排座椅排出口220处的后排座椅风量控制门221，以将从hvac主体10输出的风输送到各排出口即前排座椅排出口210。
51.前排座椅风量控制门211设置在加热器30侧的分隔壁的顶部，以通过调节门的角度对hvac主体10内的风的流动产生阻力，来实现前排座椅排出口210的独立风量控制，并且后排座椅风量控制门221设置在加热器30侧的分隔壁的底部的室内分配器200中，以通过调节门的角度对室内分配器内的风的流动产生阻力，来实现后排座椅排出口220的独立风量控制。
52.另一方面，用于加热通过蒸发器20中的热泵系统的风的内部冷凝器300设置在蒸发器20和加热器30之间。
53.此外，旁通门111设置在内部冷凝器300的上部，使得冷风在最大冷却期间直接通过。
54.前排座椅风量控制门211设置在加热器30侧的分隔壁的顶部，以通过调节门的角度对hvac主体10内的风的流动产生阻力，来实现前排座椅排出口210的独立风量控制。
55.后排座椅风量控制门221设置在加热器30侧的分隔壁的底部的室内分配器200中，以通过调节门的角度对室内分配器内的风的流动产生阻力，来实现后排座椅排出口220的独立风量控制。
56.三通阀400设置在蒸发器20和加热器30之间以在冷却期间阻断流向内部冷凝器300的热制冷剂。
57.另一方面，加热器30采用4区域hv ptc加热器，其以分隔壁100为中心上下分隔，并且能够调节上部左右区域和下部左右区域中的每一个区域的加热步骤。
58.下面参照附图对如上所述构造的hvac空调控制系统的操作进行描述。
59.在最大(max)冷却条件下
60.如图4所示，通过蒸发器20的冷风通过利用三通阀400来阻止热制冷剂流向内部冷凝器300，4区域hv ptc加热器30关闭(off)以确保冷却性能，并且旁通门111打开(open)以最小化移动到通风口(排出口)的通风阻力，并且前排座椅风量控制门211和后排座椅风量控制门221完全打开以确保风量最大。
61.在这种情况下，模式门212也处于完全打开状态。
62.在一般冷却条件(当4个区域的温度和风量不同时)下
63.如图5所示，通过改变三通阀400的开度来使内部冷凝器300的温度升高，在前排座
椅风量控制门211关闭时通过蒸发器20时使整体风的温度升高，并且在各区域的温度不同时，可以通过使用4区域hv ptc加热器30使各区域达到目标最终温度，此外，通过改变前排座椅风量控制门211和后排座椅风量控制门221的角度来形成风的阻力以控制各区域的风量。
64.在最大(max)加热条件(当4个区域的温度/风量不同时)下
65.如图6所示，通过蒸发器20的冷风在通过内部冷凝器300和4区域hv ptc加热器30时接收蒸发器20和内部冷凝器300的热而使风的温度升高以使风在最高加热温度下排出。
66.在这种情况下，前排座椅风量控制门211和后排座椅风量控制门221完全打开以确保风量最大。
67.在一般加热条件下
68.如图7所示，通过改变三通阀400的开度来使内部冷凝器300的温度升高，通过蒸发器20的冷风在通过前排座椅风量控制门211时使整体风的温度升高，并且在各区域的温度不同时，可以通过利用4区域hv ptc加热器30使各区域达到目标最终温度。
69.因此，在根据本公开的示例性实施例的电动车辆用独立空调控制系统中，hvac主体和室内分配器是分离的，并且4区域控制(前排左右座椅和后排左右座椅)可以通过利用一个鼓风机来实现。
70.此外，与诸如“控制器”、“控制设备”、“控制单元”、“控制装置”、“控制模块”或“服务器”等的控制装置有关的术语是指包括存储器和处理器的硬件装置，处理器被配置为执行被描述为算法结构的一个或多个步骤。存储器存储算法步骤，处理器执行算法步骤以根据本公开的多个示例性实施例执行方法中的一个或多个过程。根据本公开的示例性实施例的控制装置可以通过非易失性存储器和处理器实施，该非易失性存储器被配置为存储用于控制车辆的各种组件的操作的算法或关于用于执行算法的软件命令的数据，该处理器被配置为使用存储器中存储的数据执行上面描述的操作。存储器和处理器可以是单独的芯片。可选地，存储器和处理器可以集成为一个芯片。处理器可以被实施为一个或多个处理器。处理器可以包括各种逻辑电路和运算电路，可以根据从存储器提供的程序处理数据，并且可以根据处理结果来生成控制信号。
71.控制装置可以是由预定程序操作的至少一个微处理器，该预定程序可以包括用于实施本公开的上述多个示例性实施例中包括的方法的一系列命令。
72.上述发明也可以被实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是任何数据存储装置，该任何数据存储装置可以存储此后可以由计算机系统读取的数据并且存储和执行此后可以由计算机系统读取的程序指令。计算机可读记录介质的示例包括硬盘驱动器(hdd)、固态驱动器(ssd)、硅磁盘驱动器(sdd)、只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘、光数据存储装置等并且作为载波(例如，在因特网上传输)实施。程序指令的示例包括诸如由编译器生成的那些的机器语言代码，以及可以由计算机使用解释器等执行的高级语言代码。
73.在本公开的多个示例性实施例中，上述每个操作可以由控制装置执行，并且该控制装置可以由多个控制装置或集成的单个控制装置配置。
74.在本公开的多个示例性实施例中，控制装置可以以硬件或软件的形式来实施，或者可以以硬件和软件的组合来实施。
75.本公开的范围包括用于有利于根据多个实施例的方法的操作以在设备或计算机上执行的软件或机器可执行命令(例如，操作系统、应用程序、固件、程序等)，包括其上存储的此类软件或命令并且在设备或计算机上可执行的非暂时性计算机可读介质。
76.此外，说明书中包括的诸如“单元”、“模块”等术语是指用于处理至少一种功能或操作的单元，该功能或操作可以通过硬件、软件或其组合来实施。
77.为了方便解释和在所附权利要求书中准确的定义，术语“上方的”、“下方的”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背面”、“在内部”、“在外部”、“向内”、“向外”、“里面的”、“外面的”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”用于参考如附图中所示的此类特征的位置来描述示例性的实施例的特征。将进一步理解的是，术语“连接”或它的派生词既指直接连接又指间接连接。
78.为了说明和描述，已提出本公开的预定示例性实施例的前述描述。它们不旨在详尽无遗或使本公开限于公开的准确形式，显然，根据以上教导可以进行多种修改和变型。示例性实施例被选择并且被描述以解释本公开的某些原则和它们的实际应用，以使本领域其他技术人员能够实现和利用本公开的多个示例性实施例，以及多个示例性实施例的各种替代和修改。旨在由所附权利要求书及其等效内容限定本公开的范围。