[发明专利]用于多区和高性能操作的未分区的HVAC模块控制

说明书

发明领域

本发明涉及用于向车辆舱提供温度控制的HVAC单元。

背景技术

在机动车辆中，在仪表板下方或前面，有限的空间被分配用于加热、通风和空气调节(HVAC)系统。在具有被紧凑地设计成安装在所分配的空间内的单区系统的车辆中，有时期望提供附加的温度受控制区域。具有多个温度受控制区域的系统允许驾驶员和乘客在其相应的区域具有对温度的单独控制，藉此最大化每个个体的舒适。甚至进一步延伸区域系统(即，对后座区域的单独控制)也可能是期望的。

单区系统一般被设计成最佳地利用给定类型的车辆中的可用空间的量以及符合该空间的形状。当设计双区系统时，其通常必须符合相同的尺寸和形状，藉此需要添加附加功能而没有利用任何额外的空间。此外，当针对特定车辆线提供双区系统时，经常期望也提供给客户较为便宜的单区系统的选项。然而，不同系统的设计和工具加工(tooling)对于某些车辆模型而言有时是禁止的。

针对用在车辆中而产生的HVAC模块通常向单区或向双区提供温度控制，即，整个HVAC模块专用于一个或另一个。具有针对附加区域提供温度控制的能力的HVAC模块针对精确数量的区域进行特定设计、工具加工和制造。多区模块的产品产量(或车辆的数量)通常远低于单区或双区模块的产品产量(或车辆的数量)。由此，针对如此少的车辆设计这种多区模块要昂贵许多。此外，对于制造单元和制造工艺通常被迫建立完全不同的HVAC模块以实现附加的温度受控制区域而言将是破坏性的。

现有技术的HVAC单元提供被馈送到多个区域的经温度调节的空气的多个、单独的流。Kinmartin等人的美国专利号7,832,464B2提供包括限定冷偏差入口、热偏差入口和第二区域入口的壳体的独立的混合阀子组件，以及将壳体附连至HVAC模块的外壳的机制，其中混合阀子组件的冷偏差入口、热偏差入口和第二区域入口分别与HVAC模块的冷偏差出口、热偏差出口和第二区域出口密封地接合。混合阀子组件可提供温度受控制的空气的一个或多个流。因此，不同的混合阀子组件可被附连至一个通用的HVAC模块以提供不同数量的温度区域。

现有技术的HVAC单元提供被馈送到多个区域的经温度调节的空气的多个、单独的流。Auer等人的美国专利号6,772,833B2提供包括安装在外壳内的蒸发器、加热器芯、鼓风机、多个混合室以及插件的HVAC单元。该插入控制来自混合室的经调节的空气的流动由此将经温度调节的空气的单独的流提供至多个区域。

美国专利号6,772,833B2和7,832,464B2在此整体结合于此。

尽管现有技术提供了能够产生空气的多个温度受控制的流以被馈送至多个车辆区域的HVAC单元，然而对于每一离散数量的温度受控制的流，必须设计和工具加工不同的HVAC单元，即，对于用于不同区域的每一数量的独立地温度受控制的流，设计和工具加工完全不同的HVAC单元。

传统的加热、通风和空气调节(HVAC)模块使用延伸到HVAC模块中的蒸发器的分隔墙来提供多个流的经调节的气流。这些多个流的气流被用于在相关联的车辆乘客隔间中实现多区气候控制。在现代客运车辆中频繁地采用基于这种类型的HVAC模块的双区或三区气候控制系统。归因于操作能力和包装限制，在大型车辆(诸如运动型多用途车(SUV)和微型客车)中偶尔采用两个单独的和分区的HVAC模块以实现多区操作，其中一个模块被安装在车辆仪表盘的区域中并且另一个在后备箱的区域中。

然而，传统的、分区的、双HVAC模块方法的实现是有问题的。例如，它们可需要主车辆中的过度包装空间、更多的空气管道、更多的线和配件、更多的制冷剂(通常约再多2磅)、更多的冷却剂、更多的质量、较高的操作噪声级别、较高成本以及常常转变为提高的质量和保修问题的增加的系统复杂性。这种系统需要更多能量和较大的支撑部件，诸如压缩机、水泵、冷凝器、交流发电机(alternator)、线组和管道。因此，双模块方法导致增加的车辆燃料消耗以及增加的废气排放。所有这些项目显著有助于整体车辆成本和操作成本。

发明简述

本发明涉及具有足够能力来代替目前在大型车辆气候控制系统内所采用的双模块的高性能HVAC模块。通过利用HVAC设计(诸如无刷电机架构、低压降热交换器部件和精制滚动设计)领域中的进步的优势，单个前模块能够提供大型SUV或微型客车的空气调节的全部所需气流。实现本发明的一个HVAC模块在室外空气(OSA)模式中在13伏特(VDC)下提供520立方英尺每分钟(CFM)气流。