CN103978867B

CN103978867B - 基于电动汽车的多模式智能空调系统

Info

Publication number: CN103978867B
Application number: CN201410227095.0A
Authority: CN
Inventors: 邓亚东; 钟绵秀; 吴澄; 苏楚奇; 汪怡平; 徐萌; 陈玉莲; 李�灿; 张坤
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2034-05-27
Also published as: CN103978867A

Abstract

本发明公开了一种基于电动汽车的多模式智能空调系统，包括变频压缩机、冷凝器、干燥瓶、鼓风机、ECU、PTC加热器和仪表盘，该空调系统还包括压力传感器、温度传感器和电磁阀，所述压力传感器设置在各个座椅上，所述温度传感器设置在鼓风机的出风口前，所述电磁阀设置在各个出风口处，所述压力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别与ECU的输入端连接，所述电磁阀与ECU的输出端连接。本发明可以根据乘客数目和乘坐位置的不同，自动计算所需的制冷量或暖风量，并通过自动开闭相应位置的出风口，以提高能源的利用率。

Description

基于电动汽车的多模式智能空调系统

技术领域

本发明属于电动汽车空调技术领域，具体涉及一种基于电动汽车的多模式智能空调系统。

背景技术

汽车空调系统作为汽车的重要组成部分，除了给驾驶室内提供一个比较舒适的环境外，还用于前风挡玻璃的除雾、除霜，保证行驶的安全性。

在传统的混合动力汽车空调系统中，根据系统控制不同可分为手动调节空调和自动空调两大类。手动调节的空调系统是依靠驾驶员拨动控制面板上的各种功能键、旋钮，实现对温度、吹风模式、风速的控制，该系统不具有自动恒温功能；而自动空调系统主要用于中高档汽车中，通过对传感器实时反馈的信息处理，通过调节空调的制冷量，可以实现自动恒温功能。

根据压缩机动力来源可分为独立式驱动、非独立式驱动、发动机和电动机交替驱动三大类。其中独立式驱动利用一个小功率电机来驱动压缩机,直接从电池组取电,可以同轴驱动（一体式压缩机）,也可以由皮带驱动；非独立式驱动压缩机直接由主驱动电机通过皮带驱动；第三种方式的压缩机由发动机和电动机交替驱动。其中独立驱动方式中采用一体式压缩机，可以减小空调系统的空间占有率，有利于整车总布置，并且制冷效率高，在混合动力汽车中得到了广泛应用。

但是，传统电动空调系统的工作参数不能随车内环境改变而实时变化，而多数情况下驾驶室内并非满员，就会造成能源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电动汽车的多模式智能空调系统，它可以根据乘客数目和乘坐位置的不同，自动计算所需的制冷量或暖风量，并通过自动开闭相应位置的出风口，以提高能源的利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种基于电动汽车的多模式智能空调系统，包括变频压缩机、冷凝器、干燥瓶、鼓风机、ECU、PTC加热器和仪表盘，多组所述PTC加热器设置在鼓风机内，所述鼓风机和变频压缩机均与ECU的输出端连接，所述变频压缩机由288V车载电源经逆变器转换为三相交流电供电，所述仪表盘用于输入期望的温度值，该空调系统还包括压力传感器、温度传感器和电磁阀，所述压力传感器设置在各个座椅上，所述温度传感器设置在鼓风机的出风口前，所述电磁阀设置在各个出风口处，所述压力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别与ECU的输入端连接，所述电磁阀与ECU的输出端连接；所述压力传感器和温度传感器分别将感应到的压力信号和温度信号传递给ECU，ECU先根据压力传感器的压力信号、以及温度传感器的温度信号与期望的温度值之间的差值计算出需要的制冷量或暖风量，然后控制鼓风机的转速、变频压缩机的转速或者PTC加热器参与工作的组数、以及各个电磁阀的启闭。

按上述技术方案，所述空调系统还包括一个用于远距离遥控开启的遥控器，所述ECU根据接收到的遥控器发送的制冷信号或取暖信号，在乘客入座前控制变频压缩机、鼓风机或者PTC加热器以满员状态全负荷旋转一定时间。

按上述技术方案，所述鼓风机内设置有2组PTC加热器。

本发明产生的有益效果是：本发明可以根据乘客数目和乘坐位置的不同，自动计算所需要的制冷量或暖风量，并通过ECU控制变频压缩机和鼓风机的转速、或者鼓风机的转速和参加工作的PTC加热器的组数，从而控制空调系统的制冷量或暖风量，并通过电磁阀自动开启乘客乘坐位置的出风口，关闭其他出风口，以提高能源的利用率。本发明无论制冷还是取暖，都存在多个模式，每个模式能够根据乘客数目和乘坐位置的不同自动调节风道出风口的开闭情况，并由ECU计算在满足舒适性的条件下的最小的制冷量或暖风量，达到节能的目的。

具体的，通过在每个座椅上设置压力传感器以监测乘客乘坐的数目和位置的压力信号，并将该压力信号发送给ECU，ECU自动关闭闲置座椅出风口处的电磁阀，只开启载有乘客的座椅相对应的出风口处的电磁阀，然后根据仪表盘输入期望的温度值和温度传感器检测到的温度之间的差值自动计算在满足舒适性的条件下所需要的最小制冷量或暖风量，减少造成的冷风或暖风的浪费。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例制冷时的工作示意图；

图2是本发明实施例取暖时的工作示意图。

其中：1-变频压缩机、2-冷凝器、3-干燥瓶、4-膨胀阀、5-鼓风机、6-ECU、7-温度传感器、8-压力传感器、9-仪表盘、10-电磁阀、11-PTC加热器、12-蒸发器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，一种基于电动汽车的多模式智能空调系统，包括变频压缩机1、冷凝器2、干燥瓶3、膨胀阀4、鼓风机5、蒸发器12、ECU6、PTC加热器11和仪表盘9，变频压缩机1、冷凝器2、干燥瓶3、膨胀阀4、蒸发器12、鼓风机5依次通过管道连接，多组PTC加热器11设置在鼓风机5内，一般，鼓风机5内设置有2组PTC加热器11，鼓风机5和变频压缩机1均与ECU6的输出端连接，变频压缩机1由288V车载电源经逆变器转换为三相交流电供电，仪表盘9用于输入期望的温度值。制冷时，车内热空气经蒸发器变成降温后的冷空气，再经鼓风机5输送到车厢内；取暖时，PTC加热器11给流经鼓风机的冷空气加热，以达到车厢内取暖的目的。

如图1、图2所示，该空调系统还包括压力传感器8、温度传感器7和电磁阀10，压力传感器8设置在各个座椅上，温度传感器7设置在鼓风机5的出风口前，电磁阀10设置在各个出风口处，每个座椅都设有相对应的出风口，压力传感器8的信号输出端和温度传感器7的信号输出端分别与ECU6的输入端连接，电磁阀10与ECU6的输出端连接。

当空调开启后，压力传感器8和温度传感器7分别将感应到的压力信号和温度信号传递给ECU6，ECU6先根据压力传感器的压力信号、以及压力传感器的温度信号与期望的温度值之间的差值计算出需要的制冷量或暖风量，并折算成鼓风机、以及变频压缩机的转速信号或者PTC加热器的组数信号，然后控制鼓风机5的转速、变频压缩机1的转速或者PTC加热器参与工作的组数、以及各个电磁阀10的启闭，具体为与闲置座椅相对应的出风口处的电磁阀闭合，与乘客就坐的座椅相对应的出风口的电磁阀开启。例如，鼓风机内设有两组PTC加热器，若暖风量大则开启两组PTC加热器，若暖风量小可以只开启一组PTC加热器。

本发明无论是制冷还是取暖，都可以根据乘坐数目划分多个模式。例如，当只有驾驶员一人在驾驶室内部时，位于驾驶员座椅上的压力传感器会将压力信号传递给ECU，ECU对压力信号作出判断，得出只有驾驶员一名乘客，会自动控制驾驶员前部处迎面风的出风口保持开启状态，而控制副驾驶以及后排的出风口处的电磁阀闭合，从而关闭风道，完成只有一名乘客时的模式开启过程。

优选的，该空调系统还包括一个用于远距离遥控开启的遥控器，ECU根据接收到的遥控器发送的制冷信号或取暖信号，在乘客入座前控制变频压缩机、鼓风机或者PTC加热器以满员状态全负荷旋转一定时间，例如5min，期望在该时间段（5min）内迅速将车厢内环境调节到舒适环境，然后通过安装于座椅上的压力传感器检测乘客进入车厢后，空调进入正常工作模式，根据乘客的数目和位置信息、以及车厢内温度条件，确定三机（变频压缩机、鼓风机、PTC加热器）的工作状态。

针对传统手动调节的空调系统在工作时，空调按照特定的档位进行制冷与取暖，不能够实现自动恒温功能，影响乘客的舒适性，因此，该空调系统通过温度传感器实时监测车厢内温度，并将该温度信号发送给ECU，ECU根据仪表盘输入的期望温度值与温度传感器感应到的实际温度值的差值，自动计算所需的制冷量或暖风量，并据此相应的控制变频压缩机的转速、鼓风机的转速，维持车厢内的温度始终维持在设定值左右，实现自动恒温功能。

以下为空调制冷时的具体工作步骤：

1）打开空调总开关，在仪表盘9上设定期望的温度值，一般设定值为25℃，鼓风机继电器吸合，鼓风机工作，同时空调开关得电，如不开鼓风机，按A/C开关不工作，避免A/C工作时无风吹过蒸发器；

2）冷暖风门自动切换到冷风门状态，空调的A/C开关自动开启，ECU6得到制冷请求信号（高电平），对变频压缩机进行判断，当满足条件①整车处于READY状态或行驶状态、②室内温度高于设定值（通过室内温度传感器判断），将启动变频压缩机工作；

3）空调系统工作后，如果室内温度高于设定值若干度（如5℃以上），ECU控制变频压缩机高速旋转，便于快速制冷，当制冷温度降到设定温度时，虽然电量等各种因素满足压缩机高速旋转，但ECU仍控制变频压缩机低速旋转，维持室内温度，这时功耗很小，起到节能的目的；

4）空调系统工作后，当整车出现大负荷用电或电量不足时，变频压缩机优先低速旋转或停止，便于整车电能的分配，当蒸发器温度降低到0℃左右时，为防止结霜堵塞风道，变频压缩机将低速旋转，温度回升时转速增加进行微调，当三位压力开关检测到管路压力达到中压设定值时，散热器风扇高速旋转，当检测到制冷剂泄漏或压力高于管路高压设定值时，关闭变频压缩机；

5）当关掉空调总开关后，ECU接收到空调A/C停止请求信号，将关闭变频压缩机。

以下为空调取暖时的具体工作步骤：

1）开启空调总开关，在仪表盘9上设定期望的温度，一般设定值为20℃，鼓风机继电器吸合，鼓风机工作，同时空调开关得电，如不开鼓风机，TC开关不工作，避免TC工作时无风吹过PTC加热器，引起PTC加热器温度过高造成危险；

2）冷暖风门自动切换到暖风门状态，自动开启空调的TC开关，ECU得到暖风请求信号（高电平），ECU对启动PTC加热器进行判断，当满足条件①整车处于READY状态或行驶状态、②室内温度高于设定值（通过室内温度传感器判断），将启动PTC加热器工作；

3）空调暖风工作后，如果室内温度低于设定值若干度（如5℃以上），ECU控制2组PTC加热器工作，否则只启动1组PTC加热器，便于快速制热，当暖风温度升到设定温度时，虽然电量等各种因素满足PTC加热器继续工作，但ECU仍控制PTC加热器关断，起到节能的目的；

4）如果空调控制模块（如ECU）检测到PTC加热器本体温度高于一定值时，为防止烧车的危险，将无条件关闭PTC加热器；

5）关闭空调总开关，ECU接收到空调TC停止请求信号，将关断PTC加热器。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种基于电动汽车的多模式智能空调系统，包括变频压缩机、冷凝器、干燥瓶、鼓风机、ECU、PTC加热器和仪表盘，多组所述PTC加热器设置在鼓风机内，所述鼓风机和变频压缩机均与ECU的输出端连接，所述变频压缩机由288V车载电源经逆变器转换为三相交流电供电，所述仪表盘用于输入期望的温度值，其特征在于：该空调系统还包括压力传感器、温度传感器和电磁阀，所述压力传感器设置在各个座椅上，所述温度传感器设置在鼓风机的出风口前，所述电磁阀设置在各个出风口处，所述压力传感器的信号输出端和温度传感器的信号输出端分别与ECU的输入端连接，所述电磁阀与ECU的输出端连接；所述压力传感器和温度传感器分别将感应到的压力信号和温度信号传递给ECU，ECU先根据压力传感器的压力信号、以及温度传感器的温度信号与期望的温度值之间的差值计算出需要的制冷量或暖风量，然后控制鼓风机的转速、变频压缩机的转速或者PTC加热器参与工作的组数、以及各个电磁阀的启闭。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括一个用于远距离遥控开启的遥控器，所述ECU根据接收到的遥控器发送的制冷信号或取暖信号，在乘客入座前控制变频压缩机、鼓风机或者PTC加热器以满员状态全负荷旋转一定时间。

3.根据权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于：所述鼓风机内设置有2组PTC加热器。