用于车辆气候控制系统的辅助加热子系统及方法
【专利摘要】提供一种用于包括空气流量控制门的车辆气候控制系统的辅助加热子系统。辅助加热子系统包括配置用于控制辅助加热子系统的控制器、响应于该控制器的辅助加热元件、以及用于响应于控制器而定位门的致动器。在操作中，控制门的位置以提高辅助加热元件的操作效率。
【专利说明】
用于车辆气候控制系统的辅助加热子系统及方法
技术领域
[0001]本公开总体涉及机动车辆领域，以及更具体地，涉及用于车辆气候控制系统的辅助加热子系统和相关的辅助加热方法。
【背景技术】
[0002]辅助机动车辆的标准或传统气候控制系统的广义概念在本领域中是陈旧的。例如，美国专利6，124,570公开了一种用于机动车辆的加热和空调系统，该系统包含在气候控制部件定位为最大加热输出时激活的辅助电加热元件。
[0003]本公开涉及一种新的并且改良的辅助加热子系统以及辅助加热方法，其包含以计算装置为形式的控制器，该计算装置提供用于更有效并高效地为机动车辆辅助加热。
【发明内容】
[0004]依据本文所描述的目的和益处，提供一种用于包括空气流量控制门的车辆气候控制系统的辅助加热子系统。该辅助加热子系统包括配置用于控制辅助加热的控制器、响应于控制器的辅助加热元件、以及用于响应于控制器定位空气流量控制门的致动器。在操作中，控制器响应的致动器在必要时移动门，以提高辅助加热元件的操作效率。空气流量控制门可以包含新鲜空气进气门、温度混合门、或新鲜空气进气门和温度混合门二者。
[0005]在一个可行的实施例中，子系统进一步包括向控制器提供环境温度数据的环境温度传感器。在一个可行的实施例中，子系统包括向控制器提供客舱温度数据的客舱温度传感器。在一个可行的实施例中，子系统包括向控制器提供太阳辐射数据的太阳辐射传感器。
[0006]在一个可行的实施例中，子系统包括向控制器提供发动机冷却剂温度数据的发动机冷却剂温度传感器。在另一可行的实施例中，子系统包括向控制器提供环境湿度数据的环境湿度传感器。在又一可行的实施例中，子系统包括向控制器提供客舱湿度数据的客舱湿度传感器。
[0007]在又一可行的实施例中，控制器包括用于接收来自车辆气候控制系统的温度设定点数据的温度设定点部件。在又一可行的实施例中，控制器包括用于接收来自车辆气候控制系统的门位置数据的门位置部件。在又一可行的实施例中，控制器包括用于接收来自车辆气候控制系统的风扇速度数据的风扇速度部件。因此，在一个可行的实施例中，控制器响应于来自环境温度传感器、客舱温度传感器、太阳辐射传感器、发动机冷却剂温度传感器、以及车辆气候控制系统的数据输入而提供更有效和高效的辅助加热元件操作。
[0008]依据另外的方面，提供一种用于向车辆气候控制系统传递辅助加热的方法。该方法可以概括地描述为包含以下步骤:通过环境温度传感器监控环境温度并向控制器提供环境温度数据、通过控制器激活辅助加热元件、以及当辅助加热元件被激活时通过控制器控制的致动器来移动车辆气候控制系统的空气流量控制门。
[0009]在一个可行的实施例中，方法进一步包括通过客舱温度传感器来监控客舱温度并向控制器提供客舱温度数据。在一个可行的实施例中，方法进一步包括通过太阳辐射传感器来监控太阳辐射并向控制器提供太阳辐射数据。
[0010]在一个可行的实施例中，方法进一步包括通过发动机冷却剂温度传感器来监控发动机冷却剂温度并向控制器提供发动机冷却剂温度数据。在又一可行的实施例中，方法进一步包括通过环境湿度传感器来监控环境湿度并向控制器提供环境湿度数据。在又一可行的实施例中，方法进一步包括通过客舱湿度传感器来监控客舱湿度并向控制器提供客舱湿度数据。
[0011]在又一可行的实施例中，方法包括向控制器的温度设定点部件提供温度设定点数据。在又一可行的实施例中，方法包括向控制器的门位置部件提供门位置数据。在又一可行的实施例中，方法包括向控制器的风扇速度部件提供风扇速度数据。
[0012]在下面的说明中，示出并描述了辅助加热子系统及方法的一些优选实施例。应当意识到的是，辅助加热子系统及方法能够具有其他的、不同的实施例，并且它们的一些具体细节能够在各种各样的、明显的方面进行修改而不脱离如前所述的以及在后面的权利要求中所描述的子系统及方法。相应地，附图和说明书本质上应当被视为说明性的而不是限制性的。
【附图说明】
[0013]包含于本文中并形成说明书的一部分的附图，示出了辅助加热子系统及方法的一些方面，并连同说明书一起用于解释它们的某些原理。在附图中:
[0014]图1是机动车辆气候控制系统的示意性框图，该气候控制系统是包含本文主旨的辅助加热的类型；
[0015]图2是辅助加热子系统的示意性框图；
[0016]图3是在辅助加热子系统中使用的控制器的一个可行的实施例的示意性框图；
[0017]图4是在辅助加热子系统中使用的控制器的另一可行的实施例的示意性框图。
[0018]现在将详细地参照呈现的辅助加热子系统的优选实施例，其示例在附图中进行说明。
【具体实施方式】
[0019]现在参照图1，示意性地说明了机动车辆气候控制系统10。对于本说明，行动箭头A表示车辆气候控制系统10的空气流动通道。
[0020]如图所述，系统10包括进气歧管或进气道14。进气道14包括新鲜空气入口11、再循环空气入口 13以及用于控制新鲜空气流量并将空气再循环进入进气道的进气门15。应当领会的是，可以定位门15以关闭和封闭新鲜空气入口 11，并仅允许再循环空气进入进气道14，或者关闭和封闭再循环空气入口 13，并仅允许新鲜空气进入进气道。作为选择地，还可以在任意数量的中间位置提供门15，以便如果需要的话允许新鲜空气和再循环空气的各种混合进入进气道14。
[0021]风扇16从进气道14吸入空气，并随后推动该空气穿过蒸发器芯18和加热器芯26。穿过蒸发器芯18的空气被冷却并通过与车辆空调系统的制冷液热交换来除湿。正如本领域内公知的那样，该制冷液通过管路22、23、24在压缩机19、冷凝器20和蒸发器芯18之间流动。更具体地，冷的制冷剂从冷凝器20通过管路23传送至蒸发器芯18。该冷的制冷剂干燥空气并从空气中吸收热量，该空气由风扇16推动穿过蒸发器芯18并随后通过管路24返回至压缩机19。压缩之后，制冷剂通过管路22到达冷凝器20，在冷凝器20中该制冷剂在再循环返回至蒸发器芯18前再次冷却。
[0022]穿过加热器芯26的空气通过与热的发动机冷却剂热交换而被加热。应当领会的是，加热器芯26由管路28和30连接至发动机和散热器系统33。在冬天，热的发动机冷却剂穿过管路28从发动机栗送到加热器芯26，在加热器芯26中于空气穿过管道30返回发动机/散热器之前以热交换的方式加热被推动穿过加热器芯的空气。
[0023]来自蒸发器芯18和加热器芯26的空气由风扇16推动穿过气流限制器32直至提供与车辆中的一个或更多数量的排气道34，以便清除挡风玻璃上的雾气和/或加热车辆客舱。在夏天，要么空气流绕过加热器芯26、要么没有热的发动机冷却剂从发动机/散热器系统33循环穿过加热器芯26。蒸发器芯18和加热器芯26下游的温度混合门31控制从蒸发器芯和加热器芯向气流限制器32的空气流。可以定位该温度混合门31以封闭来自蒸发器芯18的任何空气流或来自加热器芯26的任何空气流。如果需要，温度混合门31还可以采用混合来自芯
18、26 二者的空气流的任何数量的中间位置。
[0024]本公开涉及用于在任何所需的时间补充由车辆气候控制系统提供的热量的辅助加热子系统50，任何所需的时间包括特别是在穿过发动机/散热器系统33和加热器芯26流动的冷却剂变暖之前。图2中示意性地说明了该辅助加热子系统50。如图所述，辅助加热子系统50包括配置成控制辅助加热子系统的控制器52。该控制器52可以包含运行适当控制软件的专用微处理器或电子控制单元(ECU)。因此，如图3所述，在一个可行的实施例中，控制器52包括至少一个处理器54、至少一个存储器56和网络接口 58，所有全部通过通信总线60彼此通信。
[0025]在图4所述的另一可行的实施例中，控制器52包括一个或更多处理器62、一个或更多存储器64、一个或更多网络接口 66、人机界面68、例如具有触摸屏功能的多功能显示器这样的显示器装置70、以及甚至语音处理器72，所有全部通过通信总线77彼此通信。在该实施例中，人机界面68和显示器装置70允许操作者在需要时输入气候控制指令和检查气候控制系统状态。语音处理器72甚至可以允许车辆气候控制系统10和/或辅助加热子系统的语音控制。
[0026]如图2进一步所述，辅助加热子系统还包括由车辆电池和充电系统77提供电能的辅助电加热元件76。如图2进一步所述，辅助加热子系统50还包括致动器78，该致动器78用于响应于来自控制器52的指令而定位空气流量控制门15、31。为了提供辅助加热子系统50的最高操作效率并获得由辅助加热元件76生成的热量的最大利益，控制器52配置成:(a)凭借进气门15关闭新鲜空气入口，(b)定位温度混合门31以封闭来自加热器芯26的空气流，或
(c)当辅助加热元件被激活时，使用新鲜空气进气门关闭新鲜空气入口并使用温度混合门封闭来自加热器芯的空气流。
[0027]在说明的实施例中，辅助加热子系统50进一步包括用于向控制器52提供环境温度数据的环境温度传感器80。另外，子系统50包括用于向控制器52提供客舱温度数据的客舱温度传感器82。
[0028]仍然进一步地，子系统50包括用于向控制器52提供太阳辐射数据的太阳辐射传感器84。进一步地，子系统50包括用于向控制器52提供发动机冷却剂温度数据的发动机冷却剂温度传感器86。另外，子系统50包括用于向控制器52分别提供环境湿度和客舱湿度数据的环境湿度传感器88和客舱湿度传感器90。
[0029]同样如图2所述，控制器52包括用于接收来自温度设定点界面92的温度设定点数据的温度设定点部件94，车辆操作者利用温度设定点界面92选择机动车辆所需的客舱温度。另外，控制器52包括用于接收来自风扇速度界面96的风扇速度数据的风扇速度部件98，车辆操作者利用风扇速度界面96设定机动车辆气候控制系统10的风扇16的速度。仍然进一步地，控制器52包括用于接收来自进气门和/或温度混合门位置传感器100或其他用来监控进气门15和/或温度混合门31位置的装置的门位置数据的门位置部件102。
[0030]说明的辅助加热子系统50依照向车辆气候控制系统10提供辅助加热的方法来作用。方法可以概括地描述为包含通过环境温度传感器80来监控环境温度并向控制器52提供环境温度数据的步骤。另外，方法包括通过控制器来激活辅助加热元件76并且当辅助加热元件在必要时被激活时通过控制器控制的致动器78来移动空气流量控制门15和/或31，以便使辅助加热元件的操作效率和有效性最大化的步骤。
[0031 ] 方法进一步包括通过客舱温度传感器82来监控客舱并向控制器52提供客舱温度数据，以及通过太阳辐射传感器84向控制器提供太阳辐射数据。另外，方法包括通过发动机冷却剂温度传感器86来监控发动机冷却剂温度并向控制器52提供发动机冷却剂温度。
[0032]进一步地，方法还包括通过环境湿度传感器88来监控环境湿度，以及通过客舱湿度传感器90来监控客舱湿度，并向控制器52提供环境和客舱湿度数据。
[0033]另外，向控制器52的温度设定点部件94提供温度设定点数据、向控制器的风扇速度部件98提供风扇速度数据、以及向该控制器的门位置部件102提供门位置数据。控制器52配置为响应于来自各种传感器和界面80、82、84、86、88、90、92、96、100的数据输入而提供更有效和高效的辅助加热元件76的操作。
[0034]在一个可行的实施例中，在发动机冷却剂温度保持低于预定目标温度并且辅助加热元件76被激活的整个期间，温度混合门31关闭并封闭来自加热器芯26的空气流。这防止依然冷的发动机冷却剂冷却空气并降低辅助加热元件76的操作效率和有效性。当来自各种传感器和界面80、82、84、86、88、90、92、96、100数据输入满足预定条件并且辅助加热需求降低时，提供至辅助加热元件76的电力将通过多个继电器或脉冲宽度调制(PWM)减少。一旦提供至辅助加热元件76的电力减少至零，客舱温度将仅凭借在加热器芯26内通过温度混合门31与发动机冷却剂的热交换来保持，并且如果操作者希望新鲜空气循环进入机动车辆的客舱，则进气门15将被打开以允许新鲜空气入口 11的开放。
[0035]尽管辅助加热系统50的说明性实施例包括环境温度传感器80、客舱温度传感器82、太阳辐射传感器84、发动机冷却剂传感器86、环境湿度传感器88和客舱湿度传感器90以及温度设定点部件94、风扇速度部件98、和进气门位置部件102，应当领会的是，辅助加热子系统50可以基于特定的车辆应用程序而包括这些传感器和部件的任意各种组合。
[0036]以上呈现的内容目的在于说明和描述。并非旨在穷举或将实施例限制到所公开的精确形式。根据上述教导，明显的修改和变化是有可能的。当根据所附权利要求公平、合法以及公正地享有的宽度来解释时，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围之内。
【主权项】
1.一种用于包括空气流量控制门的车辆气候控制系统的辅助加热子系统，包含: 控制器，所述控制器配置用于控制所述辅助加热子系统； 响应于所述控制器的辅助加热元件；以及 致动器，所述致动器用于响应于所述控制器而定位所述空气流量控制门； 由此所述辅助加热元件更有效率地被操作。2.根据权利要求1所述的子系统，其中所述空气流量控制门是从由新鲜空气进气门、温度混合门或新鲜空气进气门和温度混合门构成的一组门中选择的。3.根据权利要求2所述的子系统，进一步包括向所述控制器提供环境温度数据的环境温度传感器。4.根据权利要求3所述的子系统，进一步包括向所述控制器提供发动机冷却剂温度数据的发动机冷却剂温度传感器。5.根据权利要求4所述的子系统，进一步包括向所述传感器提供客舱温度数据的客舱温度传感器。6.根据权利要求5所述的子系统，进一步包括向所述控制器提供太阳辐射数据的太阳福射传感器。7.根据权利要求6所述的子系统，进一步包括向所述控制器提供环境湿度数据的环境湿度传感器。8.根据权利要求7所述的子系统，进一步包括向所述控制器提供客舱湿度数据的客舱湿度传感器。9.根据权利要求8所述的子系统，其中所述控制器包括用于接收来自所述车辆气候控制系统的温度设定点数据的温度设定点部件。10.根据权利要求9所述的子系统，其中所述控制器包括用于接收来自所述车辆气候控制系统的门位置数据的门位置部件。11.根据权利要求10所述的子系统，其中所述控制器包括用于接收来自所述车辆气候控制系统的风扇速度数据的风扇速度部件，由此所述控制器响应于来自所述环境温度传感器、所述客舱温度传感器、所述太阳辐射传感器、所述发动机冷却剂温度传感器和所述车辆气候控制系统的数据输入而提供更有效和高效的所述辅助加热元件的操作。12.一种向车辆气候控制系统提供辅助加热的方法，包含: 通过环境温度传感器来监控环境温度，并向控制器提供环境温度数据； 通过所述控制器来激活辅助加热元件；以及 当所述辅助加热元件被激活时，通过控制器控制的致动器来移动所述车辆气候控制系统的空气流量控制门。13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过客舱温度传感器来监控客舱温度，并向所述控制器提供客舱温度数据。14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过太阳辐射传感器来监控太阳辐射，并向所述控制器提供太阳辐射数据。15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过发动机冷却剂温度传感器来监控发动机冷却剂温度，并向所述控制器提供发动机冷却剂温度数据。16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过环境湿度传感器来监控环境湿度，并向所述控制器提供环境湿度数据。17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括通过客舱湿度传感器来监控客舱湿度，并向所述控制器提供客舱湿度数据。18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括向所述控制器的温度设定点部件提供温度设定点数据。19.根据权利要求12所述的方法，进一步包括向所述控制器的门位置部件提供门位置数据。20.根据权利要求12所述的方法，进一步包括向所述控制器的风扇速度部件提供风扇速度数据。
【文档编号】G05D23/20GK106054962SQ201610165593
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月22日 公开号201610165593.6, CN 106054962 A, CN 106054962A, CN 201610165593, CN-A-106054962, CN106054962 A, CN106054962A, CN201610165593, CN201610165593.6
【发明人】艾伦·古陶斯基, 柯蒂斯·马克·琼斯, 蒂娜·玛丽·毛雷尔
【申请人】福特全球技术公司