CN103868208B - 一种汽车用智能恒温空调系统以及温控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车用智能恒温空调系统。该汽车用智能恒温空调系统包括变排量压缩机、温度控制器、温度传感器和红外阵列传感器；所述的温度控制器包括MCU，所述的MCU连接有设置在车内的红外阵列传感器、设置在车外的环境温度传感器、冷媒压力传感器、压缩机驱动模块、鼓风机驱动模块、冷却风扇驱动模块和操作面板及显示器，所述的MCU还连接有设置于空调的出风口、回风口温度传感器，用于监测出风口、回风口温度。通过多种传感器多区域检测车内温度，进行温度数据采集，同时对乘员的热量、日晒热量等加以检测，精确控制车内温度，保持在设定温度的平衡点，控制各种制热、制冷装置相互配合运转，降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用智能恒温空调系统，以及采用该汽车用智能恒温空调系统控制温度的方法。
背景技术
汽车用智能恒温空调系统主要功能是取代人的操作，能在夏、冬季透过自动启动汽车冷气或是导入发动机的热风，让车内温度达到设定的舒适温度，进而将车内温度维持在指定的舒适范围之内，以达到舒适化的需求。低档车辆在温度控制上通常检测回风的温度，来判断车内温度是否到达设定的温度，高档一些的车会在乘员舱的前后各增加一个温度传感器，取平均后，来判断车内温度是否到达设定的温度，这种控制模式控制精度不高，温度梯度明显，无法达到乘员舒适的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种温度控制准确的汽车用智能恒温空调系统以及采用该汽车用智能恒温空调系统的控温方法，通过多种传感器多区域检测车内温度，进行温度数据采集，同时对乘员的热量、日晒热量等加以检测，精确控制车内温度，保持在设定温度的平衡点，控制各种制热、制冷装置相互配合运转，降低能耗。
为实现上述目的，本发明汽车用智能恒温空调系统采用的技术方案是：
一种汽车用智能恒温空调系统，包括变排量压缩机、温度控制器、温度传感器和红外阵列传感器；所述的温度控制器包括MCU，所述的MCU连接有设置在车内的红外阵列传感器、设置在车外的环境温度传感器、冷媒压力传感器、压缩机驱动模块、鼓风机驱动模块、冷却风扇驱动模块和操纵面板及显示器，所述的MCU还连接有设置于空调的出风口、回风口温度传感器，用于监测出风口、回风口温度；所述的压缩机驱动模块与变排量压缩机连接，鼓风机驱动模块与鼓风机连接，冷却风扇驱动模块与冷却风扇连接。
所述的MCU还连接有电控水阀驱动、模式电机驱动和循环电机驱动，电控水阀驱动与电控水阀连接，模式电机驱动与模式电机连接，循环电机驱动与循环电机连接。
所述的MCU还连接有霜冻传感器。
所述的变排量压缩机包括压缩机和磁耦合离合器，所述的磁耦合离合器包括与动力装置连接的转子，所述的转子内壁设置有感应线圈，转子为空心状，在转子内部设置有同轴的电磁体，电磁体设置有与压缩机轴连接的转轴，所述的电磁体绕制有与感应线圈配合的励磁线圈，所述的励磁线圈与励磁电压连接，所述的励磁线圈通过设置在转轴上的滑环与励磁电压连接。
所述的励磁线圈构成至少两个磁极，在转子上设置有与励磁线圈的磁极对应的感应线圈。
所述的励磁线圈的外部设置有两个相互扣合的爪极，所述的爪极为桶状，在桶壁上均匀的布置有n个齿状的极齿，n≧2，两个爪极的极齿相互扣合套接在励磁线圈外侧，形成2n个电磁极，所述的转子内壁设置有2n个与极齿相互配合的感应线圈。
所述的转子设置有4n个轴向齿槽，每2个齿槽之间装有一组感应线圈。
所述的红外阵列传感器包括阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面和阵列设置的菲涅尔镜头组，该靶面连接有扫描接口电路，所述的菲涅尔镜头组用于将扫描范围内的红外辐射折射到阵列靶面上，扫描接口电路按照行列顺序扫描，逐一读取阵列靶面上的红外温度传感器的信息，所述的菲涅尔镜头组由L×W个独立的菲涅尔镜头组成，所述的阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面由H×V个红外温度传感器组成。
本发明汽车用智能恒温空调系统温控方法采用的技术方案是：
一种汽车用智能恒温空调系统温控方法，根据设定的温度T、车内日晒热量、乘员热量和车内其他部位热量，再根据环境温度来调整制热量或者制冷量，环境温度比车内温度低采用制热来升温，降温则是通过车外空气引入降温；车外温度比车内温度高则通过制冷来降温，通过控制变排量压缩机的压力来精确控制制冷量与平衡热量相抵消，从而保障车内恒温。
设定温度为T，MCU控制鼓风机启动并以最小的风量运行按照以下顺序开始采集温度数据：红外阵列传感器、环境温度传感器、回风口温度传感器、出风口温度传感器；根据采集的温度数据计算当前的热量值QC，QC由日晒面积与温度产生的热量值、乘员产生的热量值、车内各部位温度所对应的热量值以及风道内部的温度所对应的热量值所组成；然后再根据设定温度T反算出平衡热量值QB，如果QC＜QB则进行制热控制，则关闭压缩机，检测发动机水温是否达到55度以上，如果条件满足则打开电控水阀，使得发动机的冷却液热量传递到散热器上，控制模式电机保持吹脚模式，同时控制鼓风机的风量使得出风口的温度不低于40度；通过检测、计算QC、调整电控水阀开度和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制；同理如果QC＞QB则进行制冷控制，关闭电控水阀，温度控制器控制压缩机工作进行制冷，控制模式电机保持吹脸模式，同时调整鼓风机风量控制出风口的温度，通过检测、计算QC、变排量压缩机和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
汽车用智能恒温空调系统对乘员车内和车外的温度进行采集，温度控制器与空调、鼓风机等制冷制热装置配合，保持车内相对恒温控制，可以降低能耗，避免现有技术的空调始终按照温度梯度控制车内温度；
不仅可以全面采集车内温度而且还可以通过红外成像技术识别乘员和日晒状况，并可以分别计算出各自的热值，也避免了车内安装多个温度传感器的麻烦。
附图说明
图1为温度控制器的结构示意图。
图2为红外阵列传感器的结构示意图。
图3为变排量压缩机结构示意图。
图4为磁耦合离合器结构示意图。
图5为磁耦合离合器爆炸图。
图6为汽车用智能恒温空调系统工作过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，一种温度控制器，包括MCU，所述的MCU连接有设置于空调的出、回风口温度传感器、设置在车内的红外阵列传感器、设置在车外的环境温度传感器、冷媒压力传感器、压缩机驱动模块、鼓风机驱动模块、冷却风扇驱动模块、电控水阀驱动模块、模式电机驱动模块以及循环电机驱动模块、操纵面板及显示器，所述的压缩机驱动模块与变排量压缩机连接，鼓风机驱动模块与鼓风机连接，冷却风扇驱动模块与冷却风扇连接，电控水阀驱动与电控水阀连接，模式电机驱动与模式电机连接，循环电机驱动与循环电机连接。
如图2所示，红外阵列传感器包括阵列设置的菲涅尔镜头组10和阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面20，该靶面连接有扫描接口电路，所述的菲涅尔镜头组用于将扫描范围内的红外辐射折射到阵列靶面上，扫描接口电路按照行列顺序扫描，逐一读取阵列靶面上的红外温度传感器的信息，所述的菲涅尔镜头组由L×W个独立的菲涅尔镜头101组成，所述的阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面由H×V个红外温度传感器组成。
如图3、图4和图5所示，变排量压缩机包括压缩机1和磁耦合离合器2，所述的磁耦合离合器通过励磁控制线4与励磁电压连接，所述的磁耦合离合器的转子设置有用于传动的带轮3，所述的带轮通过皮带与发动机连接。变排量压缩机包括，磁耦合离合器包括转子21和转子同轴设置的电磁体22，转子与电磁体可以相对转动，所述的电磁体包括与压缩机轴连接的转轴221，所述转轴缠绕有励磁线圈222，所述的励磁线圈的两端与套接在转轴上的滑环223连接，滑环通过电刷与励磁控制线4连接，在励磁线圈的外侧套接有两个相互扣合的爪极224，所述极爪为桶装，在桶壁上设置有n个齿状的极齿225，n≧2，两个爪极的极齿相互扣合，即构成了2n个电磁极，在转子21的内壁沿轴向设置有4n个齿槽211，每2个齿槽之间装有一组感应线圈212，即转子内壁设置有2n个感应线圈，2n个感应线圈与2n个电磁极相互配合。
汽车用智能恒温空调系统，包括变排量压缩机、温度控制器、温度传感器和红外阵列传感器；所述的温度控制器包括MCU，所述的MCU连接有设置在车内的红外阵列传感器、设置在车外的环境温度传感器、冷媒压力传感器、霜冻传感器、压缩机驱动模块、鼓风机驱动模块、冷却风扇驱动模块、电控水阀驱动、模式电机驱动、循环电机驱动和操纵面板及显示器，所述的MCU还连接有设置于空调的出风口、回风口温度传感器，用于监测出风口、回风口温度；所述的压缩机驱动模块与变排量压缩机连接，鼓风机驱动模块与鼓风机连接，冷却风扇驱动模块与冷却风扇连接，电控水阀驱动与电控水阀连接，模式电机驱动与模式电机连接，循环电机驱动与循环电机连接。
如图6是汽车用智能恒温空调系统工作过程流程图，通过操纵面板打开空调，设定温度为T，MCU控制鼓风机启动并以最小的风量运行按照以下顺序开始采集个传感器的数据：红外阵列传感器、环境温度传感器、回风口温度传感器、出风口温度传感器。根据采集的温度数据计算当前的热量值QC，QC由日晒面积与温度产生的热量值、乘员产生的热量值、车内各部位温度所对应的热量值以及风道内部的温度所对应的热量值所组成；然后再根据设定温度T反算出平衡热量值QB，如果QC＜QB则进行制热控制，则关闭变排量压缩机的励磁，检测发动机水温是否达到55度以上，如果条件满足则打开电控水阀，使得发动机的冷却液热量传递到散热器上，控制模式电机保持吹脚模式同时控制鼓风机的风量使得出风口的温度不低于40度，通过检测、计算QC、调整电控水阀开度和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制；同理如果QC＞QB则进行制冷控制，关闭电控水阀，智能控制器输出励磁电压控制磁耦合离合器变排量压缩机工作进行制冷，控制模式电机保持吹脸模式同时调整鼓风机风量控制出风口的温度。通过检测、计算QC、调整压缩机励磁电压和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制。热平衡控制是根据设定的温度T来确定车内日晒热量、乘员热量和车内其他部位热量，再根据环境温度来调整制热量或者制冷量，通常环境温度比车内温度低采用制热来升温，降温则是通过车外空气(如遇到花粉、异味等特殊情况除外)；车外温度比车内温度高则通过制冷来降温，通过控制变排量压缩机的压力来精确控制制冷量与平衡热量相抵消，从而保障车内恒温。
Claims (9)
1.一种汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：包括变排量压缩机、温度控制器、温度传感器和红外阵列传感器；所述的温度控制器包括MCU，所述的MCU连接有设置在车内的红外阵列传感器、设置在车外的环境温度传感器、冷媒压力传感器、压缩机驱动模块、鼓风机驱动模块、冷却风扇驱动模块和操纵面板及显示器，所述的MCU还连接有设置于空调的出风口、回风口温度传感器，用于监测出风口、回风口温度；所述的压缩机驱动模块与变排量压缩机连接，鼓风机驱动模块与鼓风机连接，冷却风扇驱动模块与冷却风扇连接，所述的变排量压缩机包括压缩机和磁耦合离合器，所述的磁耦合离合器包括与动力装置连接的转子，所述的转子内壁设置有感应线圈，转子为空心状，在转子内部设置有同轴的电磁体，电磁体设置有与压缩机轴连接的转轴，所述的电磁体绕制有与感应线圈配合的励磁线圈，所述的励磁线圈与励磁电压连接，所述的励磁线圈通过设置在转轴上的滑环与励磁电压连接。
2.根据权利要求1所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的MCU还连接有电控水阀驱动、模式电机驱动和循环电机驱动，电控水阀驱动与电控水阀连接，模式电机驱动与模式电机连接，循环电机驱动与循环电机连接。
3.根据权利要求1所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的MCU还连接有霜冻传感器。
4.根据权利要求1所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的励磁线圈构成至少两个磁极，在转子上设置有与励磁线圈的磁极对应的感应线圈。
5.根据权利要求1所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的励磁线圈的外部设置有两个相互扣合的爪极，所述的爪极为桶状，在桶壁上均匀的布置有n个齿状的极齿，n≧2，两个爪极的极齿相互扣合套接在励磁线圈外侧，形成2n个电磁极，所述的转子内壁设置有2n个与极齿相互配合的感应线圈。
6.根据权利要求5所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的转子设置有4n个轴向齿槽，每2个齿槽之间装有一组感应线圈。
7.根据权利要求1所述的汽车用智能恒温空调系统，其特征在于：所述的红外阵列传感器包括阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面和阵列设置的菲涅尔镜头组，该靶面连接有扫描接口电路，所述的菲涅尔镜头组用于将扫描范围内的红外辐射折射到阵列靶面上，扫描接口电路按照行列顺序扫描，逐一读取阵列靶面上的红外温度传感器的信息，所述的菲涅尔镜头组由L×W个独立的菲涅尔镜头组成，所述的阵列设置的红外温度传感器组成的阵列靶面由H×V个红外温度传感器组成。
8.一种如权利要求2所述的汽车用智能恒温空调系统温控方法，其特征在于：根据设定的温度T、车内日晒热量、乘员热量和车内其他部位热量，再根据环境温度来调整制热量或者制冷量，环境温度比车内温度低采用制热来升温，降温则是通过车外空气引入降温；车外温度比车内温度高则通过制冷来降温，通过控制变排量压缩机的压力来精确控制制冷量与平衡热量相抵消，从而保障车内恒温。
9.根据权利要求8所述的汽车用智能恒温空调系统温控方法，其特征在于：设定温度为T，MCU控制鼓风机启动并以最小的风量运行按照以下顺序开始采集温度数据：红外阵列传感器、环境温度传感器、回风口温度传感器、出风口温度传感器；根据采集的温度数据计算当前的热量值QC，QC由日晒面积与温度产生的热量值、乘员产生的热量值、车内各部位温度所对应的热量值以及风道内部的温度所对应的热量值所组成；然后再根据设定温度T反算出平衡热量值QB，如果QC＜QB则进行制热控制，则关闭压缩机，检测发动机水温是否达到55度以上，如果条件满足则打开电控水阀，使得发动机的冷却液热量传递到散热器上，控制模式电机保持吹脚模式，同时控制鼓风机的风量使得出风口的温度不低于40度；通过检测、计算QC、调整电控水阀开度和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制；同理如果QC＞QB则进行制冷控制，关闭电控水阀，温度控制器控制压缩机工作进行制冷，控制模式电机保持吹脸模式，同时调整鼓风机风量控制出风口的温度，通过检测、计算QC、变排量压缩机和鼓风机风量，如此循环最后达到QC与QB接近就转入热平衡控制。
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