環(huán)境控制系統(tǒng)及其操作方法以及環(huán)境控制頭單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于混合動力電動車輛的環(huán)境控制系統(tǒng)及其操作方法以及環(huán)境控制頭單元。環(huán)境控制系統(tǒng)包括環(huán)境控制頭，環(huán)境控制頭包括至少一個舒適度等級指示器的顯示，并且設置了燃料經濟性指示器。舒適度等級指示器顯示與所有天氣條件的相對熱舒適度對應的多個舒適度等級設置。每個舒適度等級設置與溫度范圍對應，從而一旦獲得了舒適度范圍，則環(huán)境控制系統(tǒng)將抵制消耗附加的能量，由此保持或改善當前的燃料經濟性狀態(tài)。燃料經濟性指示器提供舒適度等級設置對燃料經濟性的影響的直接指示。
【專利說明】環(huán)境控制系統(tǒng)及其操作方法以及環(huán)境控制頭單元
[0001]本申請是申請日為2010年3月12日、申請?zhí)枮?01010132977.0、發(fā)明名稱為“用
于混合動力電動車輛的環(huán)境控制系統(tǒng)”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于車輛的具有燃料經濟性顯示的環(huán)境控制頭(climatecontrol head)設計，更具體地講，涉及一種具有與車輛乘坐者舒適度等級設置對應的燃料經濟性指示器的環(huán)境控制頭。
【背景技術】
[0003]當今，自動環(huán)境控制在車輛中日益普遍。在一些車輛中，駕駛者僅僅通過環(huán)境控制頭單元選擇溫度設置，控制系統(tǒng)對環(huán)境控制系統(tǒng)進行操作以實現(xiàn)期望的溫度。環(huán)境控制系統(tǒng)可控制風扇的功能(例如風扇開/關、風扇速度)和空氣調節(jié)(Α/C)系統(tǒng)的功能。這樣的環(huán)境控制系統(tǒng)還可控制各種空氣阻尼器或氣流門的位置和運動，以控制空氣穿過蒸發(fā)器芯(evaporator core)或加熱器芯(heater core)的運動,控制空氣在車輛中的再循環(huán),控制新鮮空氣的吸入，或者它們的一些組合。
[0004]傳統(tǒng)的自動溫度控制頭設計允許用戶設置極端溫度設置點，所述極端溫度設置點通常導致很大的燃料經濟性代價。例如，乘坐者可在溫暖環(huán)境條件下將自動溫度控制設置在極端低設置，同時打開車窗。在這種情況下，空氣調節(jié)系統(tǒng)使用空氣調節(jié)壓縮機和冷凝器，以實現(xiàn)車輛的乘客艙室的制冷。但是，空氣調節(jié)壓縮機的操作使用相對大的能量。同時，當車窗打開時，Α/C系統(tǒng)的一些制冷能力損失。
[0005]自動溫度設置越低，則壓縮機越困難，并且加熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC)鼓風機必須運行，以獲得極端設置。在混合動力電動車輛(HEV)的情況下，電動壓縮機的操作通常需要啟動引擎，以確保電池不被過放電。HEV的一個優(yōu)勢在于通過使用電動機動力驅動車輛實現(xiàn)的燃料節(jié)省，同時使得關閉引擎的時間最大化。因此，環(huán)境控制系統(tǒng)的低效率操作抵消了通過驅動HEV獲得的一些優(yōu)勢。駕駛者并不直接得知對燃料經濟性的這種影響。
[0006]因此，存在對這樣一種用于車輛環(huán)境控制的系統(tǒng)和方法的需要，所述系統(tǒng)和方法打破滿足車輛乘客的舒適度需求與最小化環(huán)境控制系統(tǒng)消耗的總動力之間的平衡。此外，存在這樣的需要，即，為車輛乘客提供環(huán)境控制頭，該環(huán)境控制頭與環(huán)境控制系統(tǒng)一起操作，以最小化環(huán)境控制系統(tǒng)的低效率操作，同時提供直接的燃料經濟性反饋。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明提供一種用于混合動力電動車輛的環(huán)境控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括環(huán)境控制頭單元和控制器。環(huán)境控制頭包括一個或多個舒適度等級指示器，被配置為顯示當前選擇的舒適度等級設置；至少一個燃料經濟性指示器，被配置為顯示當前選擇的舒適度等級設置對燃料經濟性的影響。控制器電連接到環(huán)境控制頭單元，并且被配置為:從環(huán)境控制系統(tǒng)接收與當前選擇的舒適度等級設置對應的至少一個輸入；至少部分基于當前選擇的舒適度等級設置確定對燃料經濟性的影響；將與確定的對燃料經濟性的影響對應的輸出發(fā)送到環(huán)境控制頭單元，使得燃料經濟性指示器顯示對燃料經濟性的所述影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是示出根據(jù)本申請實施例的用于車輛的環(huán)境管理的系統(tǒng)的簡化示例性示意圖；
[0009]圖2是根據(jù)本申請實施例的環(huán)境控制頭的簡化示例性正視圖；
[0010]圖3是示出根據(jù)本申請實施例的環(huán)境控制舒適度設置度量的簡化示例性表；
[0011]圖4a是示出根據(jù)本申請實施例的舒適度等級設置對燃料經濟性的影響的簡化示例性關系圖；
[0012]圖4b是示出根據(jù)本申請實施例的舒適度等級設置對燃料經濟性的影響的另一簡化示例性關系圖；
[0013]圖4c是示出根據(jù)本申請實施例的舒適度等級設置對燃料經濟性的影響的另一簡化示例性關系圖。
【具體實施方式】
[0014]通常，使用各種致動器調節(jié)供應到車輛的艙室的空氣的溫度和流動，來實現(xiàn)車輛中的艙室溫度以及擋風玻璃的溫度和除霧的控制。圖1示意性地示出了根據(jù)本申請實施例的用于車輛的環(huán)境管理的示例性環(huán)境控制系統(tǒng)10。車輛可包括加熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC)系統(tǒng)，總體上以標號20指示。HVAC系統(tǒng)可包括氣流門的布置，氣流門包括面板-除霜、面板-地板以及外部再循環(huán)空氣致動器或門22、24和28。
[0015]這些門可以是空氣分布系統(tǒng)的一部分，所述空氣分布系統(tǒng)將調節(jié)的氣流引導至車輛的乘客艙室29內的不同位置，諸如通常所知的擋風玻璃、地板或儀表盤?？砂凑請D1所示的傳統(tǒng)方式通過位于不同的真空、部分真空和非真空位置之間的真空電機驅動門22、門24和門28，或者可通過電動伺服電機驅動門22、門24和門28。還可設置溫度控制混合門26，溫度控制混合門26可由電動伺服電機(未示出)驅動。溫度控制混合門26提供熱空氣混合，以獲得期望的目標排放空氣溫度，當空氣從HVAC系統(tǒng)20排出進入乘客艙室29時，可反映空氣的溫度。
[0016]HVAC系統(tǒng)20還可包括可變速度風扇系統(tǒng)(這里也稱為HVAC鼓風機)30，可變速度風扇系統(tǒng)30包括產生氣流的鼓風機葉輪32。HVAC系統(tǒng)20還可包括加熱系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)在圖1中示出為加熱器芯34和空氣調節(jié)(Α/C)系統(tǒng)35，空氣調節(jié)系統(tǒng)35包括蒸發(fā)器芯36和壓縮機37。壓縮機37可以是電動壓縮機，而不是由引擎機械驅動的壓縮機。這可以提供對HVAC系統(tǒng)20的操作的更多控制，這是因為電動壓縮機可被配置為用于可變速度操作，而與機械壓縮機不同(機械壓縮機的速度不可避免地與引擎的速度相關)?？諝庹{節(jié)系統(tǒng)35可包括本領域普通技術人員已知的其它各種部件。
[0017]加熱器芯34和蒸發(fā)器芯36分別對風扇系統(tǒng)30產生的氣流進行加熱和冷卻。產生的氣流可通過氣流分布系統(tǒng)和相關的管道38被分布。HVAC系統(tǒng)20可控制氣流的溫度、方向以及新鮮空氣與再循環(huán)空氣的比率。HVAC系統(tǒng)20還可包括與壓縮機37通信的低壓循環(huán)開關39。低壓循環(huán)開關39可在特定條件下使壓縮機37去激活。另外，當蒸發(fā)器芯溫度下降低于預定值時，壓縮機37可被去激活，這有助于防止蒸發(fā)器芯36凍結。
[0018]HVAC系統(tǒng)20的操作可被電子控制器40控制?？刂破?0可根據(jù)各種輸入產生用于控制HVAC系統(tǒng)20的信號。此外，控制器40可從多個環(huán)境控制裝置(諸如傳感器、其它控制模塊等)接收輸入。除了從各種環(huán)境控制裝置接收輸入之外，控制器40還可通過輸入裝置從車輛乘坐者接收輸入，輸入裝置可以是如圖2所示的控制頭42。
[0019]圖2更詳細地示出了示例性的環(huán)境控制頭42。如上所述，控制頭42可用作在車輛儀表盤中通常使用的車輛乘客的輸入裝置，允許各種環(huán)境控制功能的手動選擇。模式選擇器開關44允許乘坐者選擇氣流將被引導至其的位置。環(huán)境控制頭42還可包括風扇選擇器開關46，風扇選擇器開關46用于提供開-關、手動和自動風扇速度控制。再循環(huán)開關48允許艙室空氣、所有新鮮空氣或其組合的全部再循環(huán)。可設置自動模式開關50，自動模式開關50允許環(huán)境控制系統(tǒng)10基于環(huán)境條件和/或車輛操作特性來自動調節(jié)乘客艙室溫度以及控制各種環(huán)境控制功能。
[0020]另外，環(huán)境控制頭42可包括Α/C開關52，A/C開關52允許乘坐者手動選擇空氣調節(jié)。Α/C開關52可包括指示器54，當Α/C系統(tǒng)在手動模式或自動模式下操作時，指示器54發(fā)光。此外，還可設置啟動除霧開關56。一些自動環(huán)境控制系統(tǒng)監(jiān)控車輛艙室的溫度和濕度等級，以確定是否需要擋風玻璃的除霧操作。當確定需要自動除霧操作時，空氣調節(jié)系統(tǒng)通常操作，以向擋風玻璃提供相對干的空氣，從而快速實現(xiàn)除霧操作。與Α/C開關52類似，當執(zhí)行自動除霧操作時，指示器58可發(fā)光。
[0021]包括上述特征的控制頭42僅僅是根據(jù)本申請的實施例可被使用的控制頭的示例。包括其它模擬或數(shù)字控制頭的其它控制頭也可被使用，并且在不脫離本申請的范圍的情況下，所述其它控制頭可包括處理除了這里描述的特征之外的替換特征或附加特征。
[0022]根據(jù)本申請的特定實施例，環(huán)境控制頭42可包括一個或多個舒適度等級開關60，所述一個或多個舒適度等級開關60可在手動模式和自動模式下提供乘客艙室29的一般舒適度控制。舒適度等級開關60可被設置在自動溫度控制開關的位置。乘坐者可選擇舒適度等級設置，而不選擇特定溫度。在這點上，可提供在圖3中詳細描述的舒適度等級設置的范圍，以提供更有效的環(huán)境控制。
[0023]舒適度等級開關60可包括用于雙區(qū)域環(huán)境控制的駕駛者舒適度等級選擇器和乘客舒適度等級選擇器。乘坐者可使用每個舒適度等級開關60，以選擇期望的艙室舒適度等級，相應的舒適度等級指示器62可使用顯示面板64顯示所述艙室舒適度等級。環(huán)境控制系統(tǒng)10然后可運行以自動實現(xiàn)和保持乘坐者設置的舒適度等級。舒適度等級指示器62可包括最小舒適度等級和最大舒適度等級以及一個或多個中間舒適度等級。顯示面板64還顯示當前的艙室溫度、當前的外部環(huán)境溫度、風扇動力、氣流方向等。
[0024]另外或可選擇地，顯示可包括燃料經濟性指示器66，燃料經濟性指示器66顯示舒適度等級設置以及其它環(huán)境控制功能(諸如HVAC鼓風機和再循環(huán)門位置)對燃料經濟性的影響。對于在Α/C模式下使用電動壓縮機的HEV，舒適度等級、HVAC鼓風機和再循環(huán)門位置決定了壓縮機功率消耗。在加熱模式下，當電動壓縮機沒有操作時，燃料經濟性指示器66可顯示利于HVAC鼓風機速度、再循環(huán)門位置和加熱器芯34對燃料經濟性的影響。因此，燃料經濟性指示器66可幫助車輛操作者在操作車輛的同時得知控制頭設置選擇對燃料經濟性的影響。與舒適度等級設置的實現(xiàn)特定結合的這種瞬時反饋可允許車輛操作者獲得乘坐者舒適度和燃料經濟性之間的平衡。
[0025]現(xiàn)在轉到圖3，圖3示出了描述根據(jù)本申請實施例的由系統(tǒng)10采用的環(huán)境控制舒適度等級度量70的示例性表68。如圖3所示，熱舒適度等級72的范圍限定了從位于一端的“冷”到位于另一端的“熱”的相對熱舒適度的圖譜。每個相對熱舒適度等級72對應于以舒適度等級設置1-9為例示出的舒適度等級設置74。應該注意，在不脫離本申請的范圍的情況下，可設置更多或更少的舒適度等級。
[0026]被顯示為舒適度等級5的最大舒適度等級設置76可對應于熱舒適度的相對高等級(即，沒有熱的不舒適)。因此，舒適度等級5可與例如大約72° F相等。由于環(huán)境控制頭提供舒適度等級的選擇(而不是特定的溫度值)，所以應該理解，特定的舒適度等級設置可對應于溫度范圍。例如，舒適度等級5可對應于69° F至75° F的溫度范圍。在不脫離本申請的范圍的情況下，可基于各種設計要求、偏好和/或其它系統(tǒng)參數(shù)來改變特定的舒適度等級溫度范圍。如圖所示，舒適度等級5可落在熱舒適度等級的圖譜的中部。這是因為舒適度等級5可與包括冷溫度極值和熱溫度極值的相對熱舒適度等級的范圍內的熱舒適的最佳等級相對應。
[0027]同樣可設置最小舒適度等級設置78。最小舒適度等級設置78可對應于熱舒適度的相對低等級。由于在暖溫度和涼溫度可發(fā)生熱不舒適，所以在圖3的表68中設置的舒適度等級度量70的兩端顯示了最小舒適度等級設置78。為了進行討論，當例如可采用加熱器芯34使得乘客艙室29溫暖時，舒適度等級設置1-5可對應于相對涼的環(huán)境溫度中的舒適度等級。類似地，當例如可采用Α/C系統(tǒng)35來對乘客艙室29制冷時，舒適度等級設置5-9可對應于相對溫暖的環(huán)境溫度中的舒適度等級。但是，應該理解，在沒有加熱器或空氣調節(jié)器的操作的情況下(例如，在中等環(huán)境條件下)，可類似地采用舒適度等級設置74。為此，舒適度等級設置I可與限定較涼環(huán)境條件下的相對極端不舒適的最小舒適度等級相對應，而舒適度等級設置9可與限定較暖環(huán)境條件下的相對極端不舒適的最小舒適度等級相對應。
[0028]中間舒適度等級可被設置為具有相應的中間舒適度等級設置80。例如，在較涼的條件下，可選擇舒適度等級2-4。舒適度等級設置的每個遞增可與熱舒適度的遞增相對應，如圖3所示。類似地，在較暖的條件下，可選擇舒適度等級6-8。在該示例中，舒適度等級設置的每個遞增可與熱舒適度的遞減相對應。
[0029]返回圖2，可使用舒適度等級開關60選擇期望的乘坐者舒適度等級。如果乘坐者期望將熱舒適度最大化，則舒適度等級開關60可被相應操作，直到舒適度等級指示器62達到與舒適度等級設置5對應的最大設置。另一方面，如果乘坐者期望犧牲附加的舒適度以提高燃料經濟性，則可使用提供當前選擇的舒適度等級的舒適度等級指示器62對舒適度等級開關60進行相應操作。熱舒適度等級的減小與圖3的舒適度等級度量70從舒適度等級設置5的偏離相對應。如上所述，取決于周圍環(huán)境條件和/或環(huán)境控制系統(tǒng)是在加熱模式下操作還是在空氣調節(jié)模式下操作，所述偏離可在一個方向上發(fā)生。
[0030]雖然舒適度等級I和9被描述為最小舒適度等級，但是應該注意，在不脫離本申請的范圍的情況下，替換的舒適度等級設置也可表示最小舒適度等級。例如，在圖譜的一端，舒適度等級度量70上的舒適度等級3可被設置為最小舒適度等級設置78。因此，在較涼的環(huán)境溫度下，選擇最小舒適度等級設置78可允許相對中等的乘客不舒適(即，涼)。同樣地，在圖譜的另一端，舒適度等級度量70上的舒適度等級7可被設置為最小舒適度等級設置78。在較暖的環(huán)境溫度下，選擇最小舒適度等級設置78也可允許相對中等的乘客不舒適(即，暖)。如果需要舒適度等級指示器62的分辨率與舒適度等級度量70對應，則可調整舒適度等級指示器62的分辨率。
[0031]如上所述，舒適度等級設置通常與乘客艙室29內的相對熱舒適度對應。因此，應該理解，雖然在不舒適方面描述了最小舒適度等級，但是即使在舒適度等級度量70的端部也可保留一般舒適度的一些等級。此外，即使一般舒適度的一些等級可被保留，但是可不采用傳統(tǒng)的自動溫度控制來對舒適度等級設置74編號。因此，控制頭42不給出環(huán)境控制系統(tǒng)10自動保持特定溫度的暗示。相反，通過提供舒適度等級，可提高燃料經濟性性能，而不用與低效率的自動溫度控制競爭。
[0032]為此，如上所述，每個舒適度等級設置74可對應于溫度范圍。因此，在乘客艙室溫度達到相應的舒適度范圍之后，各種環(huán)境控制系統(tǒng)裝置(諸如HVAC鼓風機30、電動壓縮機37、加熱器芯34等)可幾乎不消耗附加的能量。例如，當空氣調節(jié)系統(tǒng)35運行時，系統(tǒng)10可抵制增大壓縮機速度以重新獲得舒適，這可有助于提高或保持燃料經濟性。
[0033]在這點上，圖4a至圖4c示出了舒適度等級設置74和燃料經濟性之間的示例性關系。如圖所示，不同的舒適度等級設置對燃料經濟性具有不同的影響。可通過舒適度等級指示器62和燃料經濟性指示器66的組合將這些影響告之乘坐者。例如，圖4a顯示了最大舒適度等級設置76處的舒適度等級指示器62，而燃料經濟性指示器66顯示了最小燃料經濟性讀數(shù)。當乘坐者下調舒適度等級設置74時，燃料經濟性指示器66可開始指示燃料經濟性的增大(例如，通過向右移動)，如圖4b所示。如果乘坐者期望將燃料經濟性最大化，則可選擇最小舒適度等級設置78。因此，圖4c顯示了當舒適度等級指示器62位于其最小值時，燃料經濟性指示器66可位于其最大值。因此，燃料經濟性指示器66可向車輛操作者提供舒適度等級選擇對燃料經濟性消耗的影響的直接指示。
[0034]雖然已經詳細描述了實施本發(fā)明的最佳方式，但是本發(fā)明相關領域的技術人員應該認識到用于實施權利要求所限定的本發(fā)明的各種替換設計和實施例。
【權利要求】
1.一種用于操作環(huán)境控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 從熱舒適度選擇器接收與熱舒適度選擇器設置對應的輸入； 顯示與熱舒適度選擇器設置對應的熱舒適度指示器； 在調節(jié)環(huán)境控制系統(tǒng)之前，立即基于熱舒適度選擇器設置來顯示燃料經濟性影響指示器的變化， 其中，當所述輸入指示在空氣調節(jié)模式和加熱模式下當前的熱舒適度選擇器設置增大時，燃料經濟性影響指示器指示燃料經濟性減?。划斔鲚斎胫甘驹诳諝庹{節(jié)模式和加熱模式下當前的熱舒適度選擇器設置減小時，燃料經濟性影響指示器指示燃料經濟性增大。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括: 接收指示加熱、通風和空氣調節(jié)(HVAC)鼓風機速度以及再循環(huán)門位置的輸入； 至少部分基于HVAC鼓風機速度以及再循環(huán)門位置來計算熱舒適度選擇器設置對燃料經濟性的影響。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中，對燃料經濟性的所述影響與電動壓縮機的功率消耗相關，所述功率消耗至少部分基于熱舒適度選擇器設置、所述HVAC鼓風機速度以及再循環(huán)門位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，環(huán)境控制系統(tǒng)被配置為在空氣調節(jié)模式下操作，使得熱舒適度選擇器設置的減小與乘客艙室溫度的增大對應。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中，環(huán)境控制系統(tǒng)被配置為在加熱模式下操作，使得熱舒適度選擇器設置的減小與乘客艙室溫度的減小對應。
6.—種環(huán)境控制頭單兀，包括: 至少一個熱舒適度選擇器，被配置為接收指示熱舒適度改變請求的輸入； 至少一個熱舒適度指示器，與所述熱舒適度選擇器關聯(lián)，被配置為基于熱舒適度改變請求指示當前的熱舒適度選擇器設置； 燃料經濟性影響指示器，被配置為在調節(jié)環(huán)境控制系統(tǒng)之前立即至少部分基于當前的熱舒適度選擇器設置來顯示熱舒適度改變請求對燃料經濟性的影響， 其中，當所述輸入指示請求在空氣調節(jié)模式和加熱模式下增大當前的熱舒適度選擇器設置時，燃料經濟性影響指示器指示燃料經濟性減小；當所述輸入指示請求在空氣調節(jié)模式和加熱模式下減小當前的熱舒適度選擇器設置時，燃料經濟性影響指示器指示燃料經濟性增大。
7.根據(jù)權利要求6所述的環(huán)境控制頭單元，其中，當在空氣調節(jié)模式下操作時，當前的熱舒適度選擇器設置的減小與乘客艙室溫度的增大對應。
8.根據(jù)權利要求7所述的環(huán)境控制頭單元，其中，當在加熱模式下操作時，當前的熱舒適度選擇器設置的減小與乘客艙室溫度的減小對應。
【文檔編號】B60W10/00GK104029580SQ201410281054
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2010年3月12日 優(yōu)先權日:2009年4月23日
【發(fā)明者】哈利姆·維賈亞, 格哈德·A·達吉, 韋恩·弗蘭克·比舍爾, 克里斯多佛·馬克·格雷納 申請人:福特全球技術公司