CN1144003C

CN1144003C - 可调温度座椅气温控制系统

Info

Publication number: CN1144003C
Application number: CNB951949810A
Authority: CN
Inventors: R3; 蒂萨·R·卡鲁纳斯里; F; 戴维·F·盖洛普; R��ŵ��˹; 戴维·R·诺尔斯; �ٰ��T��; 克里斯蒂安·T·格里高里
Original assignee: Amerigon Inc
Current assignee: Gentherm Inc
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: EP0775284B1; EP0775284A4; DE69523606T2; WO1996005475A1; DE69523606D1; ATE208029T1; CN1158655A; KR100372088B1; JP3920329B2; EP0775284A1; JPH10504977A; US5626021A; AU3243795A

Abstract

一种温度环境控制系统(238)包括一个可调温度座椅(240)，至少一个热泵(246)，至少一个热泵温度传感器(286)，和一个控制器(290)。每个热泵都包括一些珀尔帖热电组件(248)，用于对主热交换器(250)中空气进行温度调节；和一个主热交换器风扇(254)，用于把经调节的空气从主热交换器引到可调温度座椅。可通过一个控制开关(284)或控制信号手控地调节珀尔帖组件和各主风扇。此外，温度环境控制系统可包括一些附加温度传感器(288)，用于监测乘客周围环境空气的温度和引向乘客的经调节空气的温度。控制器被配置成根据温度环境控制逻辑，自动调节珀尔帖组件和/或各主风扇的操作。

Description

可调温度座椅气温控制系统

本发明，一般地说涉及一种可调温度座椅；更准确地说，涉及一种方法和设备，用于控制加热介质或冷却介质的流动和温度，这种介质是直接地或间接地通过座椅对就座于这种座椅中的人进行供热或冷却。

一般说来，通过调节人员周围环境的空气温度，对建筑物、住处、汽车等中人员借助对流来进行冷却或供热。对流加热或冷却的效率主要取决于，调节接触和围绕人体所有部位的空气的温度的能力。在象人员不静止或固定于一个位置，而更确切地说，人员走来走去，使人员可最大限度接触经温度处理过的空气的住处、办公室、和其他类似房屋之类的应用中，通常认为通过对流来加热和冷却人员是有效的。

在象汽车、飞机、公共汽车等其他应用中，人员通常固定于一个位置，以其身体的大部分表面帖靠座椅的表面，从而与调温空气的效应无缘。在这类应用中，由于对接触人员身体的表面面积有一些限制，故为了对人员供热或冷却而采用把调温空气分配到交通工具座舱的方法的效果是不佳的。此外，座椅的表面在与人员初始接触时处于接近室温的温度，因此，额外地需要对人员以有效的方式提供迅速的温度补偿。

为了在这类应用中解决提供有效的人员供热或冷却问题，已把座椅制成可提供加热或冷却介质的内部流动，并且可把这种介质通过座位表面分配到与座椅接触的人体表面。一种优先选用的加热和冷却介质是空气。一种以这一方式制造的座椅可通过对流来提高对乘客供热和冷却的效率，其方法是对一般与分布于整个交通工具座舱的调温空气脱离接触的人员表面，直接分配调温空气。

授予Feher的美国专利No.4,923,248公开了一种座椅座垫和靠背，它包括一个内部压力通风系统，用于把调温空气从一个珀尔帖热电组件通过座椅垫表面分配到人员的邻接表面。用一个风扇吹动珀尔帖组件散热片上的环绕空气，可提供调温空气。通过改变驱动珀尔帖组件的电力极性，可实现对人员的供热或冷却。

授予Feher的美国专利No.5,002,336公开一种联合座椅和靠背结构，它包括一个内部压力通风系统，用于通过座椅接收和分配调温空气，并且把它们分配到人员的相邻表面。象美国专利No.4,923,248一样，调温空气是由一个珀尔帖热电组件提供的，并且由一个电风扇通过内部压力通风系统来分配。

授予Feher的美国专利No.5,117,638公开一种选择地冷却或加热的座椅结构和设备，用于提供调温空气。该座椅结构包括一个内部压力通风系统，一个塑料软块(mash)层，一个金属网层，和一个多孔的外层。用于提供调温空气的设备是热交换器，它包括一个珀尔帖热电组件和一个风扇。通过转接驱动珀尔帖组件的电力极性，可实现对人员的供热或冷却。

虽然本领域已知的座椅结构能够满足这样一种要求，即能够提供一种较有效的对人员进行供热或冷却的方法，但无法以既能使人员最舒适而又能最有效地利用电力的方式向人员提供调温的空气。此外，本领域已知的座椅结构也不可能把调温空气引导到与人员接触的第二介质，去实现传导换热。

随着对我们的环境的日益了解和认识到需要保存资源，已迫使我们需要用象电力之类的环境友好动力源驱动的交通工具，去取代象汽车之类由碳氢化合物驱动的交通工具。只有在以电力驱动的交通工具能够用一种等于或好于它所取代的碳氢化合物驱动汽车的方式来操纵和维修时，用电力驱动交通工具取代现有的碳氢化合物汽车才会成为现实。因此，使电力交通工具以有效方式运作，对电力交通工具的成功来说是重要的。

为了使电驱动交通工具的电效率最高，必须使电动交通工具的电驱动辅助设备以最大电效率工作。目前已知的向人员提供调温空气的座椅不是用电有效方式操作的。在这种座椅中用珀尔帖热电设备调节的空气温度，是通过用一个电阻器消耗过剩电力，即通过使用一个电位计来调节的。用消耗过剩电力的作法取代恰好提供操作珀尔帖热电设备所需电力数量的作法，使这类座椅不适合象电交通工具之类的电力敏感的应用，以及关心电力效率的其他应用。

本领域已知的为了向人员提供调温空气而制造的座椅，在人员可以或者选择产生加热空气或者选择产生冷却空气方面是可调的。然而，本领域已知的座椅，在热电设备失灵或用户入睡的情况下，不能够自动地调节分配给人员的冷却或加热空气的温度或流率。热电设备的电失灵可能导致该设备的异常加热，使热电设备本身损坏。电失灵可能导致把热空气分配给人员，并导致不舒适。此外，在人员入睡情况下脱离控制的最大加热或最大冷却的初始温度设定，可能损坏热电设备本身，或可能使人不舒适，甚至使人受伤。

本领域已知的座椅，虽然能通过人员调节而改变空气对座椅底部或座椅背部的分布，但不许人员独立地改变通到或通过座椅背部或座椅底部的空气的温度。在人员由于特殊医疗条件或受伤而需要一种选择性的治疗的情况下，可能希望有一种能够有选择地加热座椅的一个部位而冷却其他部位的方案。例如，在冷天会希望把热空气分配到座椅靠背，使人舒适，并且把冷空气分配到座椅底座，以有助于医治一条在最近受伤的腿。

此外，本领域已知的座椅不能通过实心的座椅表面提供传导冷却，而完全依靠对流换热。本领域已知的座椅通过置于座位表面内的电阻丝而提供传导加热。然而，这样的座椅不能提供传导冷却。传导加热和冷却是把热或冷流从座椅表面转移到就座人员接触部位的有效方法。

因此，希望提供的可调温度座椅包括一种控制系统和方法，用于对坐于座椅上的人员调节其调温空气的温度与流率。希望控制系统以电有效方式操作座椅，使它很适合用于电力敏感应用，例如电驱动交通工具。希望控制系统以一种消除设备损坏、人员不舒适或受伤可能性的方式操作座椅。希望控制系统可以把加热或冷却的空气独立地分配到座椅靠背和座椅底座中。希望可调温度座椅包括一个能够对就坐人员提供传导换热和对流换热的控制系统。还希望控制系统容易用最小的人员输入进行操作。

因此，在本发明的实践中，提供一种供可调温度座椅用的温度环境控制系统。温度环境控制系统包括一个适合把调温空气分配到就坐人员的可调温度座椅，至少一个用于调节环境空气温度并将此空气传给座椅的热泵，一个温度传感器，和一个被配置成根据温度环境控制逻辑监测温度和调节热泵操作的控制器。

每个热泵都包括一些珀尔帖热电组件，用于选择地加热或冷却一个主热交换器中的环境空气。用一个主交换器风扇把经加热或冷却的空气通到座椅中。每个热泵还包括一个废热交换器，用于从珀尔帖组件中去除不需要的热或冷。用一个废热交换器风扇把不需要的热或冷送到外部环境中。

每个主风扇都可用一个风扇开关进行手工调节，以各种预定的速度操作。每个珀尔帖组件都可用一个温度开关进行手工调节，以各种加热或冷却模式操作。在一个相当于特定操作加热或冷却模式的负载周期，激励每个珀尔帖组件的电功率，使电效率最佳化。每个加热泵可以通过一些单独的风扇和温度开关独立地操作，或通过一个共同的风扇和温度开关同时操作。换句话说，当通过触发一个人员存在开关而占有一个可调温度座椅时，可用控制器自动地操作每个热泵。

在已选定一个初始风扇速度和珀尔帖温度设置以后，控制器就监测从每个热泵转播的温度信息。此外，还可把控制器通过使用附加的温度传感器而配置成，监测在可调温度座椅人员周围的空气的环境温度，以及引向可调温度座椅人员的调节空气的温度。控制器根据一种温度环境控制逻辑调节每个主交换器风扇、每个废热交换器风扇、和每个珀尔帖组件的操作。控制逻辑用于使人员舒适感最大，并使万一系统失灵时的设备损坏、人员不舒适感或甚至人员受伤的可能性减至最小。

控制逻辑用于在热泵温度超过某一预定的最高温度或预定的最低温度，从而指示可能热泵失灵时，中断或限制加到珀尔帖组件和/或每个主交换器风扇上的功率。此外，控制逻辑还用于在送往可调温度座椅中人员的调节空气温度超过某一预定的最高或最低温度时，调节加到珀尔帖组件上的功率。

控制逻辑还用于当送往人员的冷却空气温度超过某一预定的最低冷却温度，并且在预定时期里该温度尚未被调节时，在操作的冷却模式期间限制加到珀尔帖组件上的功率，从而把涉及过冷人员后背可能使人员不舒适感减至最小。此外，控制逻辑也用于当在围绕可调温度座椅人员的环境空气与送往该人员的调节空气之间的温度差值大于某一预定值时，在操作的冷却模式期间限制加到珀尔帖组件上的功率。

通过以下结合说明书、权利要求书和附图的说明，会使发明的这些和其他一些特点和优点更加明确。在附图中：

图1是一个可调温度座椅的实施例的断面半示意图；

图2是一个根据本发明的温度环境控制系统的第一实施例的示意图；

图3是一个说明图2所示本发明实施例的温度环境控制逻辑的流程图；

图4是一个根据本发明的温度环境控制系统的第二实施例的示意图；

图5是一个说明图4所示本发明实施例的温度环境控制逻辑的流程图；

图6是一个根据本发明的温度环境控制系统的第三实施例的示意图；

图7是一个说明图6所示本发明实施例的温度环境控制逻辑的流程图；

图8是一个根据本发明的温度环境控制系统的替代实施例的示意图；

图9是一个没有对流换热通道的可调温度座椅的第二实施例的断面半示意图；

图10是一个包括一些用于引起传导换热的空气通道的可调温度座椅的第三实施例的断面半示意图；

图11是一个根据本发明的温度环境控制系统的第四实施例的示意图；

图12是一个说明图11所示本发明第四实施例所用第一控制方法的冷却模式逻辑的流程图；

图13是一个说明图11所示本发明第四实施例所用的第一控制方法的加热模式逻辑的流程图；

图14是一个说明图11所示本发明第四实施例所用的第二控制方法的加热模式逻辑的流程图；

图15是一个说明图11所示本发明第四实施例所用的第三控制方法的冷却模式逻辑的流程图。

在实施本发明过程中提供的一个温度环境控制系统(TCCS)，可用于控制通过一个可调温度座椅(VTS)分配并且引向就坐人员的传热介质(最好是空气)的温度。TCCS可用在各种VTS应用中，其中需要人员持续坐一段时期，例如坐在汽车、火车、飞机、公共汽车、牙科椅、理发式样椅等中、或者其中人员只希望增加舒适程度，例如他/她在工作中或在家中坐在办公椅、家用后靠椅等上。根据本发明的实践配置TCCS，以便用一种向坐在VTS中的人员提供最大程度舒适的方式进行操作，其方法是使椅中人对通过坐椅表面且引向椅中人的空气，可以手工地调节其流速与温度。

TCCS被配置成：当它检测到引向椅中人的空气的温度高于某一预定的最高温度设置点，或者低于某一预定的最低温度设置点时，就自动地取代手控流率和温度设置。这样，就在椅中人入睡时或在产生调温空气的设备失灵时，也能使椅中人最舒适和最安全。TCCS还包括一些计时器，并且被配置成，在正常操作期间自动地取代手控流率和温度设置，以防背部不舒适。此外，产生调温空气的设备是用一种使电效率最大的方式操作的，使它很适合用于那些对电消耗敏感的应用，例如电驱动的交通工具。

图1示出一个VTS 10的实施例，它包括一个座椅靠背12和一个座椅底座14，用于接纳就坐位置上人员的支承体。图1示出一个VTS的简化断面图，用于说明和理解。因此，要知道，可以按照不同于表述的其他实施例，构造VTS。可把VTS建成具有一个外表面套16，该套由容许空气流过其表面的适宜材料，例如多孔的乙烯基、布、皮革或类似物制作。在该外表面的下面可以安放一个衬垫层17，以增加椅中人的舒适感。

VTS可建成具有一个金属框架(未示出)，该框架通常确定座椅形状：VTS还具有一些座椅底座和座椅靠背的软垫18，该软垫由泡沫材料等制成。在每个座椅软垫内部都安置一些空气通道20，这些通道从衬垫层17通过座椅软垫延伸，并到达一个座椅底座空气入口22，或一个座椅靠背空气入口24。虽已特别描述一个VTS的特殊实施例，但须知，根据本发明的TCCS是意味着可操作任何类型的有相同一般特作征的VTS。

图2示出包括一个VTS10的根据本发明的TCCS的第一实施例。通过座椅并到达椅中人的空气是用热泵进行温度调节的。这个第一实施例包括一个座椅靠背热泵26，用于对通过VTS的座椅靠背12的空气进行温度调节；一个座椅底座热泵28，用于对通过VTS的座椅底座的空气进行温度调节。座椅靠背热泵和座椅底座热泵中每一个都分别至少包括一个热电设备30和32，用于温度调节，即选择地加热或冷却空气。一种优选的热电设备是一种珀尔帖(Peltier)热电组件。每个热泵可能包括一个以上的珀尔帖热电组件。一种优选的热泵约包含三个珀尔帖热电组件。

每个热泵都包含一个主热交换器34和36，其中装有从珀尔帖组件表面垂挂的一些空气温度调节散热片(未示出)；和一个废热交换器39和40，其中装有从相对于主热交换器的珀尔帖组件表面延伸的一些热交换器散热片(未示出)。来自主热交换器风扇42和44的一个出口连接于每个主热交换器的一端，分别用于把每个主热交换器中的调温空气送到座椅靠背或座椅底座。每个主交换器风扇可能包括一个具有适宜流率的电风扇，例如轴向风机等。每个主热交换器的出口端连接于一个空气管道46和48，该管道分别连接于座椅靠背空气入口24或座椅底座空气入22。因此，主交换器风扇使每个主热交换器中珀尔帖热电组件所产生的调温空气，流过各个空气管道，经过各自空气入口，进入和经过VTS的各个座椅部分，到达椅中人身上。

来自一个废热交换器风扇50和52的出口连接于每个废热交换器的一端，用于把每个废热交换器中产生的无用废热或废冷送到VTS周围的外部环境中。每个废热交换器可能包含一个具有适宜流率的电风扇，例如轴向风机等。每个废热交换器风扇排出的废空气通常处于不希望的温度，即在冷却模式时是热空气，而在加热模式时是冷空气。因此，从每个废热交换器排出的废空气要专门选定远离任何人的路径，可能通过座椅的侧面或类似地方排走。

在每个热泵中珀尔帖热电组件的主交换器侧，连接一个温度传感器54和56。每个温度传感器可能包含一个热电偶等。

可用一个风扇开关58手工地控制主交换器风扇42和44的操作。在第一实施例中，最好用一个单独的风扇开关同时操作诸主交换器风扇。风扇开关可包含的电开关可配置成提供一个切断位置和一些需要时提供各种风扇速度置位。最好是，把风扇开关配置成具有一个切断位置和三个不同的风扇速度设置，即低、中和高速。风扇开关可安置于VTS之内或附近，使椅中人便于操作。

在需要时能用一个单独的风扇开关(未画出)手工地控制废热交换器风扇50和52的操作。然而，最好是，废热交换器风扇依据主交换器风扇的操作而自动地激发，并以单独的预定速度来操作。因此，在用手工操作风扇开关58时，主热交换器风扇被触发到某一选定的速度，而废热交换器风扇被自动地触发到以最大速度操作。把TCCS配置成以这种方式操作：使珀尔帖组件的热效率最大，并减小系统损坏的可能性。

能够用一个温度开关60来控制珀尔帖热电组件的操作。在第一实施例中，最好是，用一个单独的温度开关来同时操作两个热泵中珀尔帖热电组件。温度开关可包括一个电开关，该开关被配置成提供一个切断位置，和一些需要时提供的各式各样的温度设置。一种优选的风扇开关被配置成具有一个切断位置，4个加热位置，和4个冷却位置。象风扇开关58一样，温度开关60可以置于VTS之内或附近，便于椅中人操作。

当温度开关转向一个冷却位置时，一个位于温度开关附近的LED灯62显示绿色，指示珀尔帖组件正在以冷却模式工作。当温度开关转向一个加热位置时，该LED灯显示红色，指示珀尔帖组件正在以加热模式工作。

通过转接极性和限制送到珀尔帖组件上的电功率量，实现用于珀尔帖组件的不同加热或冷却模式。为了使珀尔帖组件的电效率最佳化，不用电位计去排放通过电阻器的电功率的无用部分，而用预定的负载周期把功率脉冲地送到珀尔帖组件上的方法，实现4种不同的加热和冷却操作模式。因此，通过用某一预定的负载周期把功率脉冲地加到珀尔帖组件上，可实现不同级别的加热或冷却。在一个优选的实施例中，其负载周期约为0.02秒(50hz)，并且通过施加周期时间功率的25％、50％、75％或100％，实现4种不同的级别。在这个实施例中，对于0.02秒的总周期长度来说，使一个25％的负载周期约持续0.005秒，约断开0.015秒，然后重复。一个75％的负载周期约持续0.015秒，约断开0.005秒。

通过转接电功率的极性，实现珀尔帖组件的加热或冷却模式。珀尔帖组件被配置成，在约10伏DC时以加热模式操作，在约6伏DC时以冷却模式操作。可在诸控制件外面安置一个DC转换器，以供应加热和冷却电压。可把珀尔帖组件的总负载周期从0.02秒调节到0.2秒。选择在每种模式中珀尔帖组件的功率，使其效率和供给VTS中人员的总热功率最佳化。

风扇开关58、温度开关60、主交换器风扇42和44、废热交换器风扇50和52、珀尔帖热电组件30和32、LED灯62、和温度传感器54和56的供电线和/或引出线都途径一个控制器64。换句话说，电传输线和信号可以首先途径一个座椅中的印刷电路板来(未示出)，以便向控制器发送信号。控制器包括一个有充分输电能力的功率输入线66，以操作全部上述设备。控制器被配置成，可从风扇开关和温度开关接收椅中人的输入，和从温度传感器接收温度信息。从这输入中，把控制器配置成，根据预定的逻辑调节热泵的操作，以保证椅中人舒适和安全，防止系统损坏。

图3是一个流程图，说明图2所示TCCS第一实施例的温度环境控制逻辑。想用VTS的人通过触发风扇开关58和选择要求的风扇速度，操作主交换器风扇(步骤68)。依据主交换器风扇的触发，也触发废热交换器风扇，以便用最大速度操作(步骤70)。

椅中人可通过把温度开关60置于一种要求的加热模式或冷却模式，触发珀尔帖组件，以便按温度调节VTS中空气(步骤72和74)。可通过选择温度控制开关上的“off”位置，手控地停用珀尔帖组件，在此情况下，按照LED62显示绿色的指示，维持加到风扇上的功率(步骤76)。此外，当把风扇开关手控地置于“off”位置时，通过控制器自动地停用珀尔帖组件(步骤78)。

当把温度开关置于4种冷却模式之一时，LED灯62显示绿色(步骤80)。把由两个热泵26和28中温度传感器54和56检测的温度送到控制器(步骤82)。如果温度低于约303°K(步骤84)，则加到珀尔帖组件上的功率保持导通(步骤86)，除非从椅中人最后调节温度时起经历了6分钟以后(步骤88)，在此情况下，加到珀尔帖组件上的功率被降至25％(步骤90)。当已表明，使用VTS以后椅中人不舒适时，在这些情况下需要把加到珀尔帖组件上的功率降低，以防椅中人后背太冷。然而，如果温度不低于303°K，就保持加到珀尔帖组件上的功率，如椅中人控制所示(步骤86)。

当温度开关置于4种加热模式之一时，LED灯62显示红色(步骤92)。如果温度低于约339°K(步骤94)，则加到珀尔帖组件上的功率保持导通(步骤96)。如果温度处于从339°K到349°K范围以内(步骤92)，则加到珀尔帖组件上的功率被降到25％，直至温度低于339°K为止(步骤98)。希望在这种情况下把加到珀尔帖组件上的功率降低，以防珀尔帖组件过热。

如果珀尔帖组件的主热交换器侧的温度是低于200°K或者高于349°K(步骤100)，则不论珀尔帖组件是否处于加热模式或者冷却模式，控制器都停止使用珀尔帖组件(步骤76)，并且维持主热交换器风扇和废热交换器风扇的操作。出现上述两种温度条件中的任何一种条件都指示系统失灵。在这种条件下，LED灯62呈橙色，指示系统失灵。

第一实施例包括空调温度传感器102和104，在分别流到座椅靠背和座椅底座的调温空气的气流中安置这些传感器，如图2所示。空调温度传感器电连接于控制器64。把图3所示的上述空调温度传感器配置成：在所调空气温度高于约325°K或者低于约297°K的情况下，停用珀尔帖组件。在停用珀尔帖组件时，主热交换器风扇继续运行。

图4示出一个根据本发明实践的TCCS第二实施例。第二实施例除了添加至少一个环境空气温度传感器102，以监测围绕椅中人的VTS外面的空气的温度以外，在所有方面都类似于第一实施例。电连接温度传感器，以便把环境空气温度信息传送到控制器64。可以使用一个以上的环境空气温度传感器，各传感器被置于围绕椅中人的环境中的不同位置，以向控制器提供环境空气温度分布。

TCCS的第二实施例与第一优选实施例之不同还在于，能够用单独的座椅靠背风扇开关104和座椅底座风扇开关106、和单独的座椅靠背温度开关108和座椅底座温度开关110，手控地独立调节用于座椅靠背热泵26和座椅底座热泵28的风扇速度和空气温度。在第二实施例中风扇开关104和106与温度开关108和110都相同于在第一实施例中的上述开关。换句话说，可以把TCCS配置成具有一个单独的风扇开关(未示出)，以控制风扇42和44的速度；和两个温度开关(未示出)，以独立地控制加到各个热泵26和28上的功率。还可以把TCCS配置成具有一个单独的温度开关(未示出)，以同时控制热泵26和28的功率；和两个风扇开关，以独立地控制各个风扇42和44的速度。

LED灯112和114置于温度开关附近，以指示为各个热泵而选择的操作模式，例如在断开位置时，LED灯是断开的；当两个热泵处于冷却模式时，LED灯呈现绿色；当两个热泵处于加热模式时，LED灯呈现红色；当两个热泵中任何一个泵有温度失误或珀尔帖组件失灵时，LED灯快速地在红和绿色中切换，从而呈现橙色。

用这种方式配置手控风扇速度和温度开关，使椅中人能够以不同于座椅底座14的条件操作VTS的座椅靠背12。这可能是合乎下列情况的需要的：医疗条件或受伤要求，椅中人身体的某一特体定部分要保持在不同于人体其他部分的温度，例如腿受伤需要在VTS座椅底部保持冷却空气，而环境温度则要求受热空气通过座椅靠背，使椅中人舒适感最好。

象第一实施例一样，风扇开关104和106、温度开关108和110、主热交换器风扇42和44、废气交换器风扇50和52、珀尔帖热电组件30和32、温度传感器54和56、LED灯112和114、与环境空气温度传感器102的进和/或出电线都是途径控制器64的。

图5是一个流程图，说明图4所示TCCS第二实施例的温度环境控制逻辑。其控制逻辑除了下述不同以外，都类似于图3所示的上述逻辑：从环境温度传感器(步骤116)和所调空气传感器输入附加的温度，和当珀尔帖组件以冷却模式操作时，从座椅靠背热泵26来的所调空气的温度约低于310°K(步骤119)。当所调空气温度约低于310°K时，如果从椅中人最后调节温度时算起已经历6分钟以上(步骤120)，并且所调节的空气调节温度比椅中人周围的环境空气的温度约低3°K或3°K以上(步骤122)，则控制器把加到座椅靠背热泵26中珀尔帖组件上的功率降至约25％(步骤124)。如果其温度约低于310°K，但是从最后手控温度调节算起还不到6分钟，或者所调空气温度比环境温度低不足3°K，则把加到座椅靠背热泵中珀尔帖组件上的功率以椅中人控制的设置保持导通(步骤126)。

象图3所述控制逻辑一样，在这样一些条件下把加到珀尔帖组件上的功率降低的原因在于，调节引向椅中人后背的冷却空气量，以防在使用VTS以后可能出现不舒适感。

第二实施例还包括所调空气温度传感器128和130，在分别通到座椅、靠背和底座的调温空气的气流中安置它们，如图4所示。所调空气温度传感器是电连接于控制器64的。图5所示的上述温度环境控制逻辑被配置成，在引向椅中人的所调空气的温度高于约325°K或低于约297°K的情况下，停用珀尔帖组件。虽然停用珀尔帖组件，但主热交换器风扇继续运行。

图6示出一个根据本发明实践的TCCS第三实施例。第三实施例除了两方面之外，在所有的方面都类似于第一实施例。一个不同是至少添加一个环境空气温度传感器132，以监测围绕椅中人的VTS外面的空气温度。电连接温度传感器，以便把温度信息供给控制器64。可以使用一个以上的环境空气温度传感器，在围绕椅中人的环境中的不同位置安置各个传感器，以便向控制器提供一种环境空气温度分布。

TCCS第三实施例的第二个不同在于，只有一个单独的热泵134用于把调温空气供给座椅靠背12和座椅底座14。这个单独的热泵类似于在上面第一实施例中所述的座椅靠背热泵26和座椅底座热泵28，其中包括一个主热交换器136、一个主交换器风扇138、一个废热交换器140、一个废气交换器风扇142、和一个珀尔帖组件温度传感器143。然而，单独的热泵134包括4个珀尔帖热电组件144，以取代三个珀尔帖热电组件。用一个其一端连接于主热交换器136出口和另一端连接于座椅靠背空气入口24和座椅底座空气入口22的空气歧管146，把来自主热交换器的调温空气通到VTS的座椅靠背12和座椅底座14中。换句话说，TCCS第三实施例可以包括一个类似于上面在第一实施例中所述的装置的双热泵配置。

TCCS第三实施例与第一实施例之不同还在于，主交换器风扇速度和热泵空气温度不是由椅中人用手工调节的。而是由控制器64自动地控制风扇速度和空气温度。此外，在VTS内装有一个椅中人存在开关148，这是在座椅中有人的触发的。椅中人存在开关可以包括一个重量敏感开关等，可装于座椅靠背中或座椅底座中。在一个优选的实施例中，把椅中人存在开关装于座椅底座中，并且电连接于控制器，以传送椅中有人的信息。希望用椅中人存在开关去控制VTS的起动，以便在不占用VTS时和实际上不用它时节约电力；即，希望在例如公共汽车乘客就座应用中，单独地控制各座椅。

图7是一个流程图，说明图6所示TCCS第三实施例的温度环境控制逻辑。由坐于VTS中的人控制主交换器风扇138的启动(步骤150)，触发椅中人存在开关；以及由环境温度传感器把交通工具内的环境条件传送到控制器(步骤148)。为了保证人员就坐于VTS中时有迅速的温度响应，控制器就在人员不存在时用从0.5到1伏范围的稳定态电压把电功率脉冲地送到珀尔帖组件上(步骤152)。在负载周期期间实际施加的电压可能是6伏或12伏。通过对珀尔帖组件保持一个缓慢连续的脉冲功率，使人员就坐于VTS时达到空气调节要求温度的过渡时间显著地减至最短。

在人员就坐于VTS以后，由控制器选择的特定主风扇速度和珀尔帖操作模式就取决于VTS人员周围的环境温度。当环境温度约低于286°K时(步骤154)，控制器选择一种加热操作模式，把100％的功率送到珀尔帖组件上，并以中间速度操作主交换器风扇(步骤156)。在触发主交换器风扇时，还以高速触发废气交换器风扇。

当环境温度处于286°K与290°K之间时(步骤158)，控制器选择一种加热操作模式，把75％的功率加到珀尔帖组件上，并以中间速度操作主交换器风扇(步骤160)。当温度处于290°K与293°K之间时(步骤162)，控制器选择一种加热操作模式，把25％的功率加到珀尔帖组件上，并以中间速度操作主交换器风扇(步骤164)。

当环境温度处于293°K与297°K之间时(步骤166)，控制器在约0.5伏的稳定状态下把功率脉冲地加到珀尔帖组件上，并停用主交换器风扇(步骤168)。

当环境温度处于297°K与300°K之间时(步骤170)，控制器选择一种冷却操作模式，把50％的功率送到珀尔帖组件上，并以中间速度操作主交换器风扇(步骤172)。当温度处于300°K与302°K之间时(步骤174)，控制器选择一种冷却操作模式，把50％的功率送到珀尔帖组件上，并以调整操作主交换器风扇(步骤176)。当环境温度高于302°K时(步骤178)，控制器选择一种冷却操作模式，把100％的功率送到珀尔帖组件上，并以高速操作主交换器风扇(步骤180)。

在加热操作模式(环境温度在293°K范围以内)或者冷却操作模式(环境温度高于297°K)情况下，低于200°K或高于349°K(步骤184)的珀尔帖组件温度(步骤182)使控制器停用珀尔帖组件，并维持主交换器风扇与废气交换器风扇的操作(步骤186)。上述两个条件中的任何一个条件都指示系统失灵。

第三实施例还包括一个空调温度传感器188，在通到座椅的调温空气的气流中安置它，如图6所示。空调温度传感器电连接于控制器64。图7所示的上述温度环境控制逻辑被配置成，在通到座椅和椅中人的所调空气的温度高于约325°K或低于约297°K的情况下，停用珀尔帖组件144。虽然停用珀尔帖组件，但主交换器风扇继续运行。

图6所示的和在上面特别描述的TCCS第三实施例，在象公共汽车、火车、飞机等多个使用人的应用中，用于控制多个VTS。在这样一种应用中，来自各个VTS的主交换器风扇、废热交换器风扇、珀尔帖组件、温度传感器、和重量敏感开关都是电连接于一个公共控制器的。在交通工具内的不同位置可安置多个环境空气温度传感器，以提供整个交通工具内部的准确温度分布。公共控制器被配置成，可调节来自多个环境空气温度传感器的输入。可把公共控制器配置成，按照相同于图7所示的和在上面特述的方式，控制主风扇的速度和珀尔帖组件的操作模式，从而可考虑在交通工具内每个VTS周围的不同环境温度区的可能性。

虽然已在此描述和说明一些温度环境控制系统的有限的实施例，但本专业的技术人员明白，可作许多修改和变更。例如，应很清楚，在本发明范围内，根据本发明的温度环境控制系统可以包括一些装置，用于自动地调节从一个单独热泵到座椅靠背或座椅底座的调温空气流量。

图8说明一个TCCS第三实施例的替代实施例，其中加入阀门190和192的应用，它们分别装在引到座椅靠背和座椅底座的空气歧管146中。根据一个预定的控制逻辑由控制器64来电触发这些阀门。其控制逻辑可以相同于图7所示的和在上面特别描述的用于第三实施例的逻辑，但要加上当椅中人在一段时期里接受过多的冷却空气时，控制器通过关闭阀门190而限制通到座椅靠背的冷却空气流量。本实施例有助于消除在使用VTS以后出现的不舒适感。

图9说明一个VTS194的第二实施例，它包括一个座椅靠背196和一个座椅底座，用于容纳就座部位中人员的支架。VTS194包括一个外表面复盖层200，它由允许空气流过其表面的适当材料制成，这类材料有棉布、多孔乙烯基材料、多孔皮革等。在外表面复盖层200的下面装有一层衬垫202，例如网状泡沫材料，以增加椅中人的舒适感。与图2所示VTS 10的第一实施例不同，VTS 194不包含通过座椅底座和座椅靠背软垫18延伸的空气通道。相反，VTS 194包含从衬垫层202延伸到一个入口分配器206的座椅底座和座椅靠背软垫204，该分配器是沿座椅底座和座椅靠背的后侧表面安置的。

座椅底座和座椅靠背软垫204可由一种能调节流过其中的空气流量的多孔材料，例如泡沫材料制成，使引入各个空气分配器206的受调空气流过座椅靠背和座椅底座软垫，流过衬垫层202，流过表面复盖层200，且流到椅中人的相邻表面。因此，受调空气不是经过置于软垫内的空气通道来流过软垫，而是流过软垫材料本身。这就无需制作那些带有若干通过其中的空气通道的座椅靠背和座椅底座软垫，从而降低涉及VTS制作的成本与时间。

图10说明一个VTS 208的第三实施例，它包括一个座椅靠背210和一个座椅底座212，用于容纳就座部位的人员支架。VTS 208包括一个由非多孔材料，例乙烯基、皮革等材料制作的外表面复盖层214。与VTS的第一和第二实施例不同，为了对椅中人提供加热和冷却，VTS208的第三实施例依赖传导换热，而不是依赖对流换热。

VTS可以包括一个置于外表面复盖层214下面的衬垫层216，用于对椅中人提供附加的舒适感，并改进座椅复盖层下面的空气分布。座椅靠背和座椅底座软垫218是从衬垫层216延伸到各个座椅底座和座椅靠背背侧表面的。在衬垫层216与座椅靠背和座椅底座软垫之间至少插入一个空气通道220，并且它沿着座椅底座和座椅靠背的长度方向延伸。置于座椅底座212内的空气通道220包括一个位于座椅底座一端的空气入口通道222，它通过座椅软垫218延伸到一个位于座椅底座背侧的入口孔224′，和一个位于座椅底座相对端的空气出口通道226，它通过座椅软垫218延伸到一个位于座椅底座背侧的出口孔228。置于座椅靠背210内的空气通道220包括一个位于座椅靠背一端的空气入口通道230，它通过座椅软垫218延伸到一个位于座椅靠背背侧的入口孔232；和一个空气出口通道234，它位于座椅靠背的一个相对端，通过座椅软垫218延伸到一个位于座椅靠背背侧的出口孔236。

VTS 208通过对着衬垫层216的背侧表面再循环调温空气，由传导换热对椅中人进行加热和冷却。换句话说，可以不用衬垫层、用一个最小厚度的衬垫层、或用一个多孔的衬垫层来建造VTS 208，使通过空气通道220再循环的调节空气直接接触表面复盖层214的背侧表面，从而更有利于对坐在表面复盖层前侧表面的人员进行传导换热。正如下面将要较详细讨论的那样，调温空气经过各个空气进入孔224和232而进入座椅底座和座椅靠背，并且当它流过各个空气通道时，穿过和/或通过衬垫层216而进行循环。所调空气经过各个流出孔228和236而流出座椅底座和座椅靠背，在热泵内又受到调节，并又引入各个座椅底座和座椅靠背。

虽然已描述和说明VTS的特殊实施例，但要知道，也可以在本发明的范围内设计VTS的其他实施例。例如，一个VTS的替代实施例可以包括一个混合式结构，它通过对流换热和传导换热对椅中人提供加热和冷却。在这样的实施例中，能够把VTS建造得具有一些置于其中的空气通道，以便通过外表面复盖层的多孔部分把调温空气引到椅中人的相邻表面(例如图1和10中所示的情况)，从而提供对流加热和冷却。在这样的实施例中，VTS还可包括一些沿着外侧表面复盖层的非多孔部分的背侧表面安置的空气通道，以调节调温空气的再循环，从而对椅中人的相邻表面提供传导换热(例如图10中所示的情况)。例如，能够用一种下述的外表面复盖层来配置VTS：该层具有一个便于传导换热的非多孔部分，它位于各个座椅底座和座椅靠背的中心，可确定主要的就座表面；和一个便于对流换热的多孔部分，它位于中心部分的各侧，可确定就座表面的周边部分。

此外，还可把VTS配置成，使用一种不是空气的换热介质，例如水等促进到和从椅中人的传导换热。因此，在这样一种实施例中，液体换热介质会通过座椅而循环，并且接触就座表面的背侧部分。

此外，还能够用一些阀门等来配置VTS的一个替代实施例，以便在VTS的初始操作期间引起对流换热，并且在已达到某一预定的操作状态以后，转换到传导换热，其转换方法是：先把调温空气引到座椅的多孔部分，例如就座表面的侧缘，然后把调温空气的流动路线转换到非多孔部分，例如就座表面的中心部分。

图11说明TCCS 238的第四个实施例，其中包括图10所示的上述VTS 240的第三实施例。TCCS被配置成对通过座椅底座242和座椅靠背244的调温换热介质，最好是空气，调节其再循环，以便对椅中人提供传导加热和冷却。TCCS包括至少一个热泵246，该泵属于那种在图2、4和6中所示的和在上面对TCCS的第一、第二和第三实施例描述过的类型；还包括至少一个珀尔帖热电组件248，一个主热交换器250。一个废热交换器252，和至少一个风扇。因此，主热交换器和废热交换器可以配置成共用一个公共的风扇。在一个优选的实施例中，热泵包括至少一个主交换器风扇254，和一个废气交换器风扇256。

主交换器风扇254具有一个连接于主热交换器250一端的出口，用于把主热交换器内由珀尔帖组件进行过温度调节的空气，传送到一个进入空气歧管258。用一个空气进入管道264把进入空气歧管分别连接到，在座椅底座242和座椅靠背244中的空气进入孔260和262。使调温空气流过空气进入歧管258，并联地流过空气进入管，流过空气进入孔，并流过VTS的座椅底座和座椅靠背。

调温空气的流过各个座椅底座和座椅靠背的路线是，流过至少一个空气进入通道266，它是通过座椅软垫268装于软垫一端的；流过至少一个空气通道270，它装于外表面复盖层272与座椅软垫268之间，并沿着座椅底座和座椅靠背的长度方向延伸；和至少一个空气出口通道274，它通过座椅软垫而装于软垫的相对端。流过空气通道270的调温空气接触复盖层272的背侧表面，使传导的热量通过它的厚度，传到复盖层的前侧表面，并传到椅中人的相邻表面。

调温空气在已与外表面复盖层272进行传导换热以后，分别经过空气流出孔276和278而流出座椅底座和座椅靠背。用空气流出管280把每个空气流出孔连接到主交换器风扇254的进入端或入口282。把流出座椅底座和座椅靠背的调温空气以并联流动方式引到主风扇254的入口282，在此把它用风扇通入主热交换器250，并经再调节，然后又引入VTS中。因此，TCCS 238被配置成，对通过VTS的调温空气提供再循环，以便通过传导换热而调节加热和冷却。

TCCS 238包括一个由椅中人操作的控制开关284，用于根据将在下面详述的冷却和加热控制逻辑，同时触发珀尔帖热电组件248、主交换器风扇254和废气交换器风扇256的操作。控制开关284是一个模拟开关，它能够转接到断开的位置，或者提供一种连续可变温度调节。例如，控制开关可以配置成提供一种在约65°F与75°F之间的不同冷却温度的连续区间，和一种在约76°F与85°F之间的不同加热温度的连续区间。

至少一个热电偶等形式的温度传感器286被连接于热泵246的主热交换器250，用于提供珀尔帖组件248的操作温度指示。还有至少一个热电偶等形式的温度传感器288被置于进入空气歧管258之内，用于提供流出主热交换器250的空气的温度指示。可以在调温空气再循环管道内的其他位置安装温度传感器288，以便在需要时进一步提供温度信息。

从控制器290把电线引到珀尔帖组件248，主交换器风扇254，废热交换器风扇256。该控制器包括一个有充足电负载量的功率输入292，用于操作全部上述设备。控制器被配置成可接收人员通过控制开关284的输入，和可从主交换器温度传感器286和空气调节温度传感器288接收温度信息。从这些输入中，控制器被配置成，根据一个预定的冷却和加热控制逻辑，对热泵246和主热交换器的一个风扇或一些风扇254作出调节，以保证椅中人舒适感和安全，并保护系统不受损坏。

控制器290被配置成，可把从0到12伏范围的DC电压送到珀尔帖组件284。在冷却模式中，控制器能够依据特定设置点的冷却温度和经调节的空气温度，把直至约6伏的DC送到珀尔帖组件上。在加热模式中，控制器能够依据特定设置点的加热温度和经调节的空气温度，把直至约12伏的DC送到珀尔帖组件。控制器290被配置成依据特定的加热或冷却条件，以可变的电压向珀尔帖组件提供DC输出，而不是提供在时间上脉动的固定电压。

控制器290被配置成，可监测珀尔帖组件284的电流引导，并按电源的需要，在引导电流超过某一预定值时，限制珀尔帖组件的功率消耗。控制器监测电流引导，并调节功率消耗，使珀尔帖组件在所有的条件下都以最大允许电流操作。控制器用这种方式保证，珀尔帖组件的操作，按照电源的要求，不超过最大允许电流。当TCCS用于以电源供电的应用，例如电动汽车时，需要调节珀尔帖组件的功率消耗是特别重要的。在这样一种应用中，调节辅助设备特征的功率消耗，对交通工具的路程和驱动性能有直接的影响。

虽然已用VTS 208的第三实施例描述和说明TCCS 238的第四实施例，但要知道，在本发明的范围内，还能够结合TCCS 238，使用VTS的其他实施例。例如，TCCS 238能够用于，对被配置成调节椅中人对流换热的VTS 10和194的第一和第二实施例，分别提供调温空气。为了对这些VTS实施例的应用提供TCCS 238，可能需要修改TCCS 238，方法是从主风扇254的入口282去除空气出口管道280，使热泵产生通过VTS的再循环流。而以这种方式配置的TCC 238可向VTS提供调温空气，然后流过VTS，并以所需设置点的加热或冷却温度把它供给中人。

图12是一个流程图，说明一种用于以冷却操作模式操作TCCS 238的第一种控制方法的冷却模式控制逻辑294。一个希望使用VTS 240的椅中人操作控制开关284去提供所要求的冷却温度，即，把该控制设置成冷却操作模式(步骤296)。换句话说，通过例如根据交通工具内外的预定温差进行热静力学控制，能够自动地选择冷却操作模式。这可激发控制器290，珀尔帖组件248，主交换器风扇254和废气交换器风扇256(步骤298)。废气交换器风扇是以高速操作的(步骤300)。

主风扇以正比于冷却模式设置的速度操作。例如，如果冷却模式设置位置是低，即比较高的冷却温度，则主风扇以低速操作。如果冷却模式设置是高，即比较低的冷却温度，则主风扇以高速操作。并且如果冷却模式设置是中间的，即适中的冷却温度，则主风扇以中等速度操作。

通过接收一个正比于冷却模式设置的功率电平，操作珀尔帖组件(步骤304)。例如，如果冷却模式设置是低，即，比较高的冷却温度，则珀尔帖组件接收一种电平最低的功率。如果冷却模式设置是高，即，比较低的冷却温度，则珀尔帖组件接收一种电平最高的功率。并且如果冷却模式设置是中间的，即，适中的冷却温度，则珀尔帖组件接收一种电平为中等的功率。因此，用于第一种控制方法的冷却模式逻辑根据特定的冷却模式设置，调节主风扇和珀尔帖组件二者的操作。只需要椅中人输入；想要的冷却温度选择。

冷却模式逻辑294监测珀尔帖组件是否已操作一段预定的时间长度(步骤306)。在一个优选的实施例中，预定的时间长度是处于从5至15分钟范围内。如果珀尔帖组件尚未操作一段预定的时间长度，就根据步骤306维持加到珀尔帖组件上的功率。如果珀尔帖组件已操作一段预定量的时间，就把加到珀尔帖组件上的功率降低到原始功率级的约10至25％(步骤308)。希望在一段预定量的时间以后降低供给VTS 240的冷却量，以防过度冷却椅中人的后背，已表明过冷会使椅中人有不舒适感。

如果椅中人在把加到珀尔帖组件上的功率降低以后(步骤306)，接着把控制开关284调节到一个新的Ts，或该控制开关被自动地调节到Ts(步骤310)，则冷却模式逻辑294以一种正比于新冷却模式设置的方式，继续调节主风扇的速度(步骤302)，并以一种正比于新冷却模式设置的方式调节送到珀尔帖组件上的功率电平，但降低功率的范围应在步骤308的10％至25％的范围内(步骤312)。

图13是一个流程图，说明用于按照加热操作模式操作TCCS 238的第一种控制方法的加热模式控制逻辑314。希望使用VTS 240的人员操作控制开关284去提供要求的加热温度，即，把该控制设置成一种加热操作模式(步骤316)。换句话说，如上所述，通过例如根据交通工具内外的预定温差进行热静力学控制，能够自动地选择加热操作模式。这可触发控制器290，珀尔帖组件248，主交换器风扇254，和废气交换器风扇256(步骤318)。

加热模式逻辑以正比于加热模式设置的电平向珀尔帖组件提供电力(步骤320)。例如，如果选择低加热模式设置，即比较低的加热温度，就把最低电平的功率送到泊尔帖组件。如果选择高加热模式设置，即比较高的加热温度，就把最高电平的功率送到珀尔帖组件。加热模式控制逻辑还使主风扇关掉，并以高速操作废气风扇(步骤320)。

加热模式控制逻辑294按照温度传感器288提供的信息，监测在预定阈值温度(Tt)与所调空气温度(Tc)之间的温差(步骤322)。如果Tc小于Tt(步骤324)，即所调空气温度冷于阈值温度，就以它的原始设置维持加到珀尔帖组件上的功率，并且关掉主风扇(步骤320)。如果Tc大于Tt(步骤340)，就以低速操作主风扇(步骤328)。在一个优选的实施例中，预定的阈值温度约为100°F。应当了解，阈值温度是任意的，并且主要随着TCCS的特定应用和VTS的特定实施例而异。希望在保持主风扇关闭的同时，保持加到珀尔帖组件上的功率，直至达到Tt，在主热交换器250内实现快速温升为止，从而提供快速的响应时间，即减小为使Tc达到某一预定设置点加热温度而需要的时间。

在Tc大于Tt，和主风扇被操作以后，加热模式控制逻辑314监测设置点加热温度Ts与Tc之间的温差。如果Tc小于Ts(步骤332)，即所调空气温度低于加热模式设置点温度，则主风扇的速度正比于Tc(步骤334)。例如，当Tc增加时，主风扇速度也增加。主风扇速度随着Tc增加而增加，直至Tc达到Ts为止，这有利于快速的响应时间，以及更大的加热效应，如上所述，如果Tc等于Ts(步骤336)，就以现有的速度设置来维持主风扇的操作(步骤338)。如果Tc大于Ts(步骤340)，则主风扇的速度随着Tc的增加而成比例地增加(步骤342)。例如，当Tc增加时，主风扇的速度也增加。主风扇的速度随着Tc的增加而增加，这有助于消除由热泵产生的剩余热量，从而使所调空气的温度调回到Ts。

加热模式逻辑314利用温度传感器286监测热泵温度(Thp)246，并确定是否Thp超过某一预定的最大温度(Tm)(步骤344)。如果Thp大于Tm，就关掉加到珀尔帖组件上的功率，并且维持主风扇的速度，直至Thp降到Tm以下为止(步骤346)。在一个优选的实施例中，预定的最大温度约为100°F。当热泵温度高于预定的最大温度时，就表示已发生热泵失灵。关掉加到珀尔帖组件上的功率可保证椅中人不会由于这种失灵而受伤害或不舒适。

用于在上面描述和说明的TCCS 238的第二种控制方法包括一种冷却模式控制逻辑，它相同于用于第一控制方法的在图12中说明的上述冷却模式控制逻辑294。图14是一个流程图，说明用于以加热操作模式操作TCCS 238的第二控制方法的加热模式控制逻辑348。希望使用VTS240的椅中人操作控制开关284去提供所要求的加热温度，即把该控制设置成一种加热操作模式(步骤350)。换句话说，如上所述，通过例如根据交通工具内外的预定温差进行热静力学控制，能够自动地选择加热操作模式。这可触发控制器290，珀尔帖组件248，主热交换器风扇254和废热交换器风扇256(步骤352)。

加热模式控制逻辑348以最大电平把功率加到珀尔帖组件上，保持主风扇关机，并以高速操作废热风扇(步骤354)。用温度传感器288监测预定温度(Tt)与所调空气温度(Tc)之间的温差(步骤356)。如果Tc小于Tt(步骤358)，即所调空气温度低于预定温度，就保持加到珀尔帖组件上的功率电平，并关掉主风扇(步骤354)。象用于第一种方法的加热模式控制逻辑(314)一样，在维持主风扇的同时，保持把最大功率加到珀尔帖组件上，直至达到预定的温度为止，这可对从TCCS被触发的时间到所要求的加热设置点温度被达到的时间，提供一种快速的响应。

如果Tc大于Tt(步骤360)，即所调空气的温度高于预定的温度，则主风扇以低速操作(步骤362)，保持用最大功率加到珀尔帖组件上(步骤354)，并且连续地监测Tt与Ts之间的温差(步骤356)。

加热模式控制逻辑348监测设置点加热温度(Ts)与Tc之间的瀑差(步骤364)。如果Tc小于Ts(步骤366)，即所调空气温度低于设置点加热温度，则主风扇速度随着Tc的增加而成比例地增加(步骤368)。例如，当所调空气温度增加时，主风扇速度也增加。而相反，当所调空气温度降低时，主风扇速度也降低。当Tc接近Ts时，就经常地监测二者之间的温差(步骤364)。

如果Tc等于Ts(步骤370)，则以用于TCCS238第四实施例的上述方式，接通和断开加到珀尔帖组件上的功率。并维持主风扇的速度不变(步骤372)。因此，与上述的第一控制方法的加热模式控制逻辑314不同，它以最大电平把功率送到珀尔帖组件，并且对功率进行接通和断开，以进行热输出调节，而不接收那种正比于加热模式置位的功率电平。

加热模式逻辑348使用温度传感器286监测热泵246的温度(Thp)，并确定是否Thp超过某一预定的最大温度(Tm)(步骤374)。如果Thp大于Tm，就断开加到珀尔帖组件上的功率，且维持主风扇的速度，直Thp降至Tm以下为止(步骤376)，在热泵温度高于预定的最大温度时，表示已发生热泵失灵。断开加到珀尔帖组件上的功率可保证椅中人不会由于这种失灵而受伤害或不舒适。

在上面描述和说明的用于TCCS 238的第三种控制方法包括一个加热模式控制逻辑，它相同于用于第二控制方法的图14所示的上述加热模式控制逻辑348。图15是一个流程图，说明一种用于以冷却操作模式操作TCCS 238的第三控制方法的冷却模式控制逻辑378。希望使用VTS240的人操作控制开关284，以提供所要求的冷却温度，即把该控制设置成一种冷却操作模式(步骤380)。换句话说，如上所述，通过例如根据交通工具内外的预定温差进行热静力学控制，就能自动地选择冷却操作模式。这可触发控制器290，珀尔帖组件248，主热交换器风扇254和废热交换器风扇256(步骤382)。

以正比于冷却模式设置的速度操作主风扇(步骤384)。例如，如果冷却模式置位是低，即比较高的冷却温度，则主风扇以低速操作。如果冷却模式设置是高，即比较低的冷却温度，则主风扇以高速操作。并且如果冷却模式设置是中，即适中的冷却温度，则主风扇以中速操作。以高速操作废热风扇(步骤384)。

冷却模式控制逻辑378使用温度传感器288，监测经调节空气温度(Tc)与设置点冷却温度(Ts)之间的温差(步骤386)。如果Tc高于Ts(步骤388)，即经调节空气温度高于设置点冷却温度，则把最大电平的功率送到珀尔帖组件上(步骤390)，并且连续地监测Tc与Ts之间的温差。如果Tc小于Ts(步骤392)，则把最小电平的功率送到珀尔帖组件上(步骤394)，并且连续地监测Tc与Ts之间的温差。如果Tc低于某一预定的最低温度(Tm)(步骤396)，就断开加到珀尔帖组件上的功率，并且主风扇的速度仍不变(步骤398)。在Tc小于Tm时，表示热泵失灵，要关掉珀尔帖组件，以保证椅中人不会由于这种失灵而不舒适或受伤害。

如果Tc等于Ts(步骤400)，则接通和断开加到珀尔帖组件上的功率，以维持Ts，主风扇的速度仍不变(步骤402)，并且连续地监测Tc与Ts之间的温差(步骤386)。因此，在达到Ts以后，就调节加到珀尔帖组件上的功率，而不调节风扇速度，以维持Ts。冷却模式控制逻辑378就监测珀尔帖组件已被操作的时间长度，并且在经历了一段预定量的时间以后，把送到珀尔帖组件上的功率电平降低到其原始功率电平的10％至15％(步骤404)。主风扇的速度仍不变(步骤404)。在一个优选的实施例中，其时间长度为从5至15分钟的范围。希望在一段预定量的时间以后，减小供给VTS 240的冷却量，以防过度冷却椅中人的后背，因为已表明这会使人不舒适。

虽然在上面对第一、第二和第三控制方法的冷却和加热模式控制逻辑，在用于TCCS 238的第四实施例的情况下作了描述；但要知道，第一、第二和第三控制方法还能够用于本发明的其他TCCS实施例。例如，第一、第二和第三控制方法能用于，对一种配置成向椅中人调节对流换热的VTS，提供调温空气，如图中所示。

还要知道，图1、4、6、8和11所示的上述TCCS的诸实施例，都已用一种有种于阐明和理解本发明的形式作了介绍。因此，TCCS可以用不同于所说明的形式进行配置。例如，用于向VTS提供调温空气的热泵能够装在VTS本身的座椅底座和/或座椅靠背内，而不是装在VTS的外面。此外，还能把控制器和控制开关装在VTS本身内。

在上面描述和说明的TCCS实施例还能够配置成，向一个以上的VTS提供调温空气。例如，图1、4、6、8和11所述的TCCS能够，用来自各种TCCS加热和冷却控制逻辑操作的一个或多个热泵的并联空气流，向一些VTS座椅提供调温空气。这种实施例在涉及公共交通的应用中，例如飞机、公共汽车、火车等应用中，是特别有用的，在此一些人员要保持坐一段连续的旅行时期。

除了在上面特别描述和说明的TCCS的诸实施例之外，还要知道，这种TCCS可以包括来自能源管理系统的输入，例如用于电动交通工具的输入。在一些特殊实施例中， TCCS被配置成从这种能源管理系统中接收一个禁止信号。当需要附加数量的能源时，或当电池组正在迅速放电时，例如在大的加速期间，当爬山时，或当电池组变弱或接近它的最小放电电压时，在这些特定的操作条件下，通常由交通工具的能源管理系统触发禁止信号。根据本发明的温度环境控制逻辑能够配置成，在触发禁止信号时停止使用珀尔帖组件，主热交换器风扇和废热交换器风扇。

因此，要知道，在所附的权利要求书的范围内，除了在其中特别叙述的以外，还可实施根据本发明原理的温度环境控制系统。

Claims

1.一种用于控制可调温度乘客座椅中温度环境的系统，该系统包括：

一个乘客座椅，至少有一个通道置于其中，用于通过它们传送调温传热介质；

一个热泵，有一个连接于座椅一个流体入口的流体出口，所述热泵包括至少一个热电组件，并且至少一个传送装置与所述至少一个热电组件流体通道；

一个控制器，用于自动地调节提供给所述至少一个热电组件的功率大小以及所述传送装置的工作速度，以提供调温传热介质到所述座椅。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述传热介质包括空气，以及所述传送装置包括：

至少一个主交换器风扇，用于通过其空气出口把调温后的流体送到座椅中；和

至少一个废热交换器风扇，用于从所述至少一个热电组件中去除无用的热能。

3.根据权利要求2所述的系统，其中传热装置包括一个公用的主交换器和废热交换器风扇。

4.根据权利要求2所述的系统，包括用于从热泵、通过座椅和回到热泵，再循环调温后的空气的装置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中进一步包括一个控制开关，用于同时启动该系统并且选择所需加热或冷却模式。

6.根据权利要求1所述的系统，其中座椅包括一个座椅靠背部分和一个座椅底座部分，其中每个靠背和底座部分都包括连接装于每个座椅部分的一个流体通道的一个流体入口和一个流体出口。

7.根据权利要求6所述的系统，其中热泵的一个流体出口端并联地和每个座椅底座和座椅靠背的流体入口相连，并且其中热泵的一个流体入口端并联地和每个座椅底座和座椅靠背的流体出口相连，以再循环通过座椅的调温后的流体。

8.一种用于控制可调温度乘客座椅中温度环境的方法，该方法包括下列步骤：

选择一种所需的冷却水平；

触发至少一个热电组件，以便把一种传热介质温度调节到所需的冷却温度；

触发至少一个与所述至少一个热电组件流体连通的输送装置，用于从所述至少一个热电组件把调温后的传热介质送到可调温度座椅；

监测调温后的传热介质的温度；和

自动地调节提供给所述至少一个热电组件的功率和输送装置的工作速度，以到达所需的冷却温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中传热介质是空气，而输送装置是风扇。

10.根据权利要求9所述的方法，包括一个以正比于所需冷却水平的速度自动地操作风扇的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，包括一个以正比于所需冷却水平的功率电平自动地操作所述至少一个热电组件的步骤。

12.根据权利要求10所述的方法，包括一个监测经调温的传热介质温度与需冷却温度之间温差的步骤。

13.根据权利要求8所述的方法，包括当经调温的传热介质温度高于所需冷却温度时，把最大电平的电功率引向所述至少一个热电组件。

14.根据权利要求8所述的方法，包括当经调温的传热介质温度低于所需冷却温度时，把最小电平的电功率引向所述至少一个热电组件。

15.根据权利要求8所述的方法，包括当经调温的传热介质温度等于所需冷却温度时，把引向热电组件的电功率接通和断开，以维持所需冷却温度。

16.根据权利要求8所述的方法，包括如果所需冷却温度已被得到一段预定量的时间，就把引向所述至少一个热电组件的电功率量降低。

17.根据权利要求16所述的方法，包括在从10％到25％的范围内把引向所述至少一个热电组件的电功率量减小。

18.一种用于控制可调温度乘客座椅中温度环境的方法，该方法包括下列步骤：

选择一种所需的加热水平；

触发至少一个热电组件，以便把一种传热介质温度调节到所需的加热温度；

触发至少一个输送装置，用于把调温后的传热介质送入可调温度座椅中；

监测经调温的传热介质的温度；和

自动地调节提供给所述至少一个热电组件的功率和输送装置的工作速度，以达到所需的加热温度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中传热介质是空气，且输送装置是风扇。

20.根据权利要求19所述的方法，包括：以最大的电平把电功率引向至少一个热电组件；并且如果调温后的空气的温度低于预定的阀值温度，就不操作风扇。

21.根据权利要求20所述的方法，包括：如果所调空气的温度处于或高于预定的阈值温度，就以低速操作风扇。

22.根据权利要求20所述的方法，包括：监测所需加热温度与所调空气温度之间的温差。

23.根据权利要求22所述的方法，包括：当经调温的空气的温度高于所需加热温度时，就随着调温空气温度的上升而成比例地增加风扇的速度。

24.根据权利要求22所述的方法，包括：当经调温的空气的温度等于所需加热温度时，就接通和断开引向至少一个热电组件的电功率，以维持所需的加热温度。

25.根据权利要求19所述的方法，包括：以正比于所需加热水平的电平把电功率引向至少一个热电组件，并且不操作风扇。

26.根据权利要求25所述的方法，包括：监测预定的阈值温度与经调温的空气的温度之间的温差。

27.根据权利要求25所述的方法，包括：如果所调空气的温度高于预定的阈值温度，就以低速操作风扇。

28.根据权利要求25所述的方法，包括：监测所需的加热温度与所调空气的温度之间的温差。

29.根据权利要求28所述的方法，包括：当经调温的空气的温度低于或高于所需的加热温度时，就以正比于调温空气温度的速度操作风扇。

30.根据权利要求22或25所述的方法，包括：如果热泵的温度高于预定的最高温度，就监测热泵的温度，并且关掉加到热电组件上的电功率。

31.根据权利要求1的系统，其中所述至少一个通道包括置于覆盖所述座椅的外表面附近的通道，用于把热量传送到或排出座椅上的人。