CN104807149B - 车用空调系统及其控制方法 - Google Patents

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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/89—Arrangement or mounting of control or safety devices

Abstract

本发明公开了一种车用空调系统，其在压缩机的转轴上加装离合器，通过环境传感器获取的环境信号控制离合器与压缩机上带轮的吸合，以此来控制发动机是否向压缩机输出动力，从而带动压缩机进行制冷。本发明所提供的一种车用空调系统及其控制方法，能够提高压缩机在小排量工况时的工作效率，防止空调系统处于过冷状态，避免通过混风消耗过多的能量，从而降低了空调能耗，减少了燃油消耗。

Description

车用空调系统及其控制方法
技术领域
本发明属于空调控制领域，特别是一种车用空调系统及其控制方法。
背景技术
近年来，在外控变排量压缩机控制领域的研究比较活跃，中国申请号为01111918.7、200510111072.4、201110135733.2、201220468901.X中公开的内容都对外控变排量压缩机的控制器及控制算法进行了相关阐述。但是，对于外控变排量压缩机在小排量时的控制方法并没有涉及。当外控变排量压缩机工作在中高排量时，空调系统消耗大部分能量用于制冷，只有小部分能量用于压缩机内的活塞往复运动。然而，当压缩机在小排量工作时，大部分能量被活塞的往复运动所消耗。与压缩机在中高排量工作时相比，在小排量工作时压缩机的效率降低明显，与此同时，空调系统很容易处于过冷状态，为了使人体处于舒适状态，经过蒸发器的空气还需进行额外的加热，即需要一定比例的混风，这样一来，不可避免地造成了热负荷的增加，进一步导致整车油耗的上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节能型车用空调系统以及一种节能、降低车辆油耗的车用空调系统的控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种车用空调系统包括：
压缩机，其转轴上装配有带轮；
冷却装置，其与所述压缩机相连通；
控制模块，其与所述压缩机电连接；
离合器，其设置在所述压缩机的转轴上且靠近所述带轮，该离合器与所述控制模块电连接；
环境传感器，其与所述控制模块电连接。
优选地，所述冷却装置包括：
冷凝器，其与所述压缩机相连通；
蒸发器，其与所述压缩机相连通；
膨胀阀，其与所述冷凝器和所述蒸发器相连接。
优选地，所述蒸发器上设置有蒸发器温度传感器，该蒸发器温度传感器与所述控制模块电连接。
优选地，所述环境传感器包括：室外温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、驾驶舱温度传感器、设定温度传感器、发动机转速传感器、空调出风口温度传感器、冷却风扇转速传感器。
优选地，所述控制模块为单片机或可编程控制器。
一种车用空调系统的控制方法，包括下述步骤：
控制模块接收来自环境传感器获得的环境信号；
基于所述环境信号控制模块输出相应的排量控制信号至压缩机；
将排量控制信号与设定的阈值比较，
若排量控制信号大于设定的阈值，维持离合器与带轮的吸合；
若排量控制信号小于设定的阈值，则控制模块根据排量控制信号和环境信号确定占空比；
根据确定的占空比，获得离合器与带轮需断开的时间并切断离合器与带轮；
延迟上述断开时间后，离合器与带轮吸合。
优选地，所述环境信号包括：室外温度信号、湿度信号、光照强度信号、驾驶舱温度信号、设定温度信号、发动机转速信号、空调出风口温度信号、冷却风扇转速信号、蒸发器温度信号。
优选地，设定的阈值经过试验标定测得。
本发明所提供的一种车用空调系统，其在压缩机的转轴上加装离合器，通过环境传感器获取的环境信号控制离合器与压缩机上带轮的吸合，以此来控制发动机是否向压缩机输出动力，从而带动压缩机进行制冷。本发明所提供的一种车用空调系统及其控制方法，能够提高压缩机在小排量工况时的工作效率，防止空调系统处于过冷状态，避免通过混风消耗过多的能量，从而降低了空调能耗，减少了燃油消耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车用空调系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的车用空调系统控制方法的流程图。
图1中附图标记为：20压缩机、22低温低压的冷媒、26高温高压的冷媒、28冷凝器、30膨胀阀、32蒸发器、38带轮、40离合器、42离合器控制信号、44排量控制信号、50控制模块、60蒸发器温度信号、62室外温度传感器、64湿度传感器、66光照强度传感器、68驾驶舱温度传感器、70设定温度传感器、72发动机转速传感器、74空调出风口温度传感器、76冷却风扇转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1所示，一种车用空调系统包括压缩机20、离合器40、控制模块50、冷却装置和环境传感器。其中，压缩机20转轴上装配有带轮38，离合器40设置在压缩机20的转轴上且靠近带轮38，该离合器与控制模块50电连接。离合器40通过与带轮38的吸合与断开，来控制发动机是否将动力经过带轮38传递到压缩机20。环境传感器与控制模块50电连接，该环境传感器包括：室外温度传感器62(用以测量车外温度)、湿度传感器64(用以测量室内或室外湿度)、光照强度传感器66(用以测量太阳传递给驾驶舱的热负荷)、驾驶舱温度传感器68、设定温度传感器70、发动机转速传感器72(用以计算压缩机20的转速)、空调出风口温度传感器74、冷却风扇转速传感器76(用以估算冷凝器28的冷却效果)。本领域技术人员可根据车辆的情况选取上述传感器的全部或部分，在本实施例中选取上述全部传感器，以实现对压缩机20排量的精确控制。冷却装置包括与压缩机20相连通的冷凝器28和蒸发器32、设置在冷凝器28和蒸发器32之间的膨胀阀30。压缩机20用以将从膨胀阀30中流出的低温低压的冷媒22变成高温高压的冷媒26并进入到冷凝器28中。高温高压的冷媒在冷凝器28中经过空气冷却散热后变成了中温中压的冷媒进入膨胀阀30，冷媒在膨胀阀30中经过节流降压由中温中压的液体变成了低温低压的气体。低温低压的气体冷媒通过蒸发器32与驾驶舱内的热空气进行热交换降低空调出风口温度。优选地，蒸发器32上设置有蒸发器温度传感器58，该蒸发器温度传感器58与控制模块50电连接，将蒸发器温度信号60传递给控制模块50。蒸发器温度传感器58设置可进一步提升对压缩机20排量的精确控制。控制模块50可选为单片机或可编程控制器中的一种，在本实施例中选用单片机。
如图2所示，一种车用空调系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤210：控制模块50接收来自环境传感器获得的环境信号，其中，环境信号包括室外温度信号、湿度信号、光照强度信号、驾驶舱温度信号、设定温度信号、发动机转速信号、空调出风口温度信号、冷却风扇转速信号、蒸发器温度信号。
步骤220：基于环境信号控制模块50输出相应的排量控制信号44至压缩机20；
步骤230：将排量控制信号44与设定的阈值比较，设定的阈值经过试验标定测得。
若排量控制信号44大于设定的阈值，则进入到步骤270：控制模块50发出离合器控制信号42至离合器40，维持离合器40与带轮38的吸合，发动机向压缩机20传递动力。
若排量控制信号44小于设定的阈值，则进入到步骤240：控制模块50根据排量控制信号44和环境信号确定占空比，占空比可由计算公式得出或者由查表法及其他已知的技术手段得出。
根据确定的占空比，获得离合器40与带轮38需断开的时间，并且进入到步骤250：控制模块50发出离合器控制信号42至离合器40，切断离合器40与带轮38，发动机停止向压缩机20传递动力。
如果排量控制信号44仅略小于该阈值，则占空比会较高，离合器20处于吸合状态的时间也较长。例如，每10秒钟就启动空调系统一次，同时占空比为90％，则离合器40与带轮38需断开的时间为1秒；如果排量控制信号44显著低于该阈值，比如占空比为20％，则意味着离合器40与带轮38需断开的时间为8秒。
延迟上述断开时间后(即图2中步骤260)，进入步骤270：控制模块50发出离合器控制信号42至离合器40，离合器40与带轮38吸合，发动机向压缩机20传递动力。
例如，当室外温度较低(如15度左右)，光照强度较低时，压缩机20将在低排量下运行。通过让离合器40处于占空状态将使压缩机20的效率得到提升。当压缩机20在小排量工况运转时，通过让离合器40处于占空状态，空调系统能更高效合理地进行制冷。提高了压缩机在小排量工况时的工作效率。此外，在压缩机处于小排量工况下，如果离合器不处于占空状态，通过上述控制方法可间歇性切断离合器，从而使得蒸发器不会处于过冷状态，避免了通过混风消耗过多的能量，从而降低了空调能耗，减少了燃油消耗。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述实施例中，本领域的技术人员可以根据本发明的指导思想轻易提出其它实施方式，这些实施方式都包括在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种车用空调系统，包括：
压缩机，其转轴上装配有带轮；
冷却装置，其与所述压缩机相连通；
控制模块，其与所述压缩机电连接；
其特征在于，该车用空调系统还包括：
离合器，其设置在所述压缩机的转轴上且靠近所述带轮，该离合器与所述控制模块电连接；
环境传感器，其与所述控制模块电连接，所述环境传感器包括：室外温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、驾驶舱温度传感器、设定温度传感器、发动机转速传感器、空调出风口温度传感器、冷却风扇转速传感器。
2.根据权利要求1所述的车用空调系统，其特征在于，所述冷却装置包括：
冷凝器，其与所述压缩机相连通；
蒸发器，其与所述压缩机相连通；
膨胀阀，其与所述冷凝器和所述蒸发器相连接。
3.根据权利要求2所述的车用空调系统，其特征在于：所述蒸发器上设置有蒸发器温度传感器，该蒸发器温度传感器与所述控制模块电连接。
4.根据权利要求1所述的车用空调系统，其特征在于：所述控制模块为单片机或可编程控制器。
5.一种车用空调系统的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
控制模块接收来自环境传感器获得的环境信号；
基于所述环境信号控制模块输出相应的排量控制信号至压缩机；
将排量控制信号与设定的阈值比较，
若排量控制信号大于设定的阈值，维持离合器与带轮的吸合；
若排量控制信号小于设定的阈值，则控制模块根据排量控制信号和环境信号确定占空比；
根据确定的占空比，获得离合器与带轮需断开的时间并切断离合器与带轮；
延迟上述断开时间后，离合器与带轮吸合。
6.根据权利要求5所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于，所述环境信号包括：室外温度信号、湿度信号、光照强度信号、驾驶舱温度信号、设定温度信号、发动机转速信号、空调出风口温度信号、冷却风扇转速信号、蒸发器温度信号。
7.根据权利要求5所述的车用空调系统的控制方法，其特征在于：设定的阈值经过试验标定测得。
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