CN106288066A - 空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空调系统及其控制方法，通过空调当前的工况数据计算空调的蒸发器的理想温度和发热部件的理想功率，并根据计算结果调节蒸发器的温度和发热部件的功率，从而调节空调系统的出风温度。本发明提供的空调系统及其控制方法不需要控制风道中的任何机械结构进行动作，因此无需在风道中设置风门或其他类似结构，结构简单，操作方便，效率更高。

Description

空调系统及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及空调领域，尤其涉及一种适用于电动汽车的空调系统及其控制方法。

【背景技术】

在汽车空调系统中，通常是分别通过蒸发器和加热器对气流进行降温和加温处理，将气流的温度调节到所需的温度范围内后排入汽车客舱。图1示出了一种常见的汽车空调系统的部分部件的示意图，该汽车空调系统在其风道中设有用于降温的蒸发器12和用于加温的加热器13，气流在驱动装置例如风机(图未示)的驱动下依照图中所示的箭头F的方向从风道的入口11流向出口15，在流动过程中气流可以先被蒸发器12冷却，再被加热器13加热，在这个过程中被调节到所需的温度，最后从出口15吹出，并经过导风结构(图未示)排出到预定位置。

目前，对于上述的蒸发器12和加热器13自身的温度尚缺乏较为合理及精确的自动调节方法，因此为了便于控制，蒸发器12和加热器13的温度一般被设置成恒定的。当需要改变出口15吹出的气流的温度时，则需要对流过加热器13的气流的流量予以调节，使出口15吹出的冷热空气的比例发生改变，从而调节出风温度。如图1所示，为了调节通过加热器13的气流的流量，该汽车空调系统还在其风道中设置了风门14，该风门14配备有电机M。为了配合风门14的使用，加热器13的高度被设置成小于蒸发器12的高度，蒸发器12的一部分出风区域(图1所示为下部的出风区域)对准加热器13，另一部分出风区域(图1所示为上部的出风区域)和风道的出口15之间则没有被加热器13隔开，即该部分出风区域直接正对出口15。风门14可旋转地装设在蒸发器12和加热器13之间，由电机M带动其旋转。

使用中，该汽车空调系统调节出风温度的基本原理如下：当风门14处于图1所示的位置时，其将加热器13相对于蒸发器12完全遮住，使得蒸发器12正对加热器13的部分和加热器13之间完全被风门14阻隔。这样，从蒸发器12吹出的低温气流不会流过加热器13，而是都从上部出风区域直接流动到出口15，使得此时出口15吹出的完全是仅经过蒸发器降温的冷气。当风门14向上方逐渐旋转时，则蒸发器12正对加热器13的部分出风区域的面积逐渐扩大，直接正对出口15的部分出风区域的面积则逐渐减小。这样，在从出口15吹出的气流中，经过加热器13加热的空气的比例逐渐增大，使出风温度逐渐增高。当风门14旋转到最上方的14’位置时，蒸发器12直接正对出口15的部分出风区域和出口15之间完全被风门14阻隔，从蒸发器12吹出的所有气流都必须流经加热器13，经过加热器13加热后才能从出口15吹出，此时出风温度达到最高。

上述现有的汽车空调系统存在着以下一些问题：由于风门14的存在，风道15内必须给风门14留出足够的安装和转动的空间，另外还要为风门14配置专用的电机M，不利于整体结构的简单化和小型化；风门14为机械结构，动作时容易出现位置误差，要达到足够精确的位置控制较为困难；为了让从蒸发器12吹出的气流能够选择不同的(被加热或不被加热的)出风路径，蒸发器12只能有部分出风区域正对加热器13，因此加热器13的通风面积必须小于蒸发器12的通风面积，这样在气流通过加热器13的过程中会增加额外的风阻。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种结构更加简单、操作更加方便、效率更高的空调系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种空调系统，包括用于让气流通过的风道、蒸发器及加热器；所述蒸发器和所述加热器均设置在所述风道内，且所述蒸发器和所述加热器之间没有设置可以在控制下进行动作的风门结构；所述蒸发器和所述加热器都具有用于让气流吹入自身内部的进风面和用于让气流从自身内部吹出的出风面，所述蒸发器的进风面和/或出风面的面积是所述加热器的进风面和/或出风面的面积的0.8倍到1.2倍，所述蒸发器的进风面和/或出风面的面积与所述风道中所述蒸发器所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1，所述加热器的进风面和/或出风面的面积与所述风道中所述加热器所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1；所述空调系统还包括空调控制器、压缩机和发热部件，所述压缩机和所述蒸发器连通，所述压缩机和所述蒸发器中具有循环流动的冷媒；所述发热部件和所述加热器连通，所述发热部件和所述加热器中具有循环流动的热媒；所述压缩机和发热部件均与所述空调控制器建立信号连接，受到所述空调控制器的控制。

所述空调系统还包括用于驱动气流通过所述风道的风机、用于感测所述空调系统的工作环境的温度的环境温度传感器、用于感测所述蒸发器的温度的蒸发器温度传感器；所述风机、环境温度传感器及蒸发器温度传感器都与所述空调控制器建立信号连接，所述工况数据包括所述空调控制器自身的温度档位、所述空调控制器通过所述风机获取或者从自身设置中直接获取的所述风道中的风量数据、所述空调控制器通过所述环境温度传感器获取的环境温度、所述空调控制器通过所述蒸发器温度传感器获取的蒸发器的当前温度。所述空调系统还包括泵、冷凝器和节流部件，所述泵和所述加热器及发热部件构成循环的流体连接，所述泵用于驱动所述热媒在所述发热部件和加热器之间循环地流动，将所述发热部件产生的热量传递到所述加热器；所述冷凝器和所述压缩机及蒸发器构成循环的流体连接，所述冷媒在所述压缩机、冷凝器和蒸发器之间循环地流动，并在所述蒸发器中吸收热量；所述节流部件设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间。

所述空调控制器获取所述空调系统的工况数据，并判断是否需要使用所述空调系统进行制冷；在判断需要使用所述空调系统进行制冷时，所述空调控制器根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率，根据所述蒸发器的目标温度和所述工况数据调节所述压缩机的功率或者维持所述压缩机的功率不变，从而通过所述压缩机及冷媒控制所述蒸发器的温度，以及控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度；在所判断不需要使用所述空调系统进行制冷时，所述空调控制器仅通过所述工况数据计算所述发热部件的目标功率，控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度

所述空调系统还包括热媒温度传感器，所述热媒温度传感器与所述空调控制器建立信号连接，所述空调控制器通过该热媒温度传感器地感测所述热媒的温度；当所述热媒的温度超过预定的安全阈值时，所述空调控制器控制所述发热部件停止工作。

所述空调系统是安装在能够以电力进行驱动的汽车上的汽车空调系统。

本发明还提供一种空调系统的控制方法，用于控制上述的空调系统，所述方法包括以下步骤：

启动所述空调系统，通过所述压缩机及冷媒使所述蒸发器的温度降低，通过所述发热部件及热媒使所述加热器的温度升高；

获取所述空调系统的工况数据；

判断是否需要使用所述空调系统进行制冷；并在判断结果为是时根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率，根据所述蒸发器的目标温度和所述工况数据调节所述压缩机的功率或者维持所述压缩机的功率不变，从而通过所述压缩机及冷媒控制所述蒸发器的温度，以及控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度；在判断结果为否时则确认所述压缩机被关闭，仅通过所述工况数据计算所述发热部件的目标功率，控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度。

所述空调系统还包括用于驱动气流通过所述风道的风机、用于感测所述空调系统的工作环境的温度的环境温度传感器、用于感测所述蒸发器的温度的蒸发器温度传感器；所述风机、环境温度传感器及蒸发器温度传感器都与所述空调控制器建立信号连接；所述工况数据包括所述空调控制器自身的温度档位L、所述空调控制器通过所述风机获取或者从自身设置中直接获取的所述风道中的风量数据B、所述空调控制器通过所述环境温度传感器获取的所述空调系统所在的环境中的环境温度T1、所述空调控制器通过所述蒸发器温度传感器获取的蒸发器的当前温度T2。

在根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率时，具体算法如下：

计算所述蒸发器的目标温度的公式为T＝el1×L+et1×T1+E0；计算所述发热部件的目标功率的公式为P2＝cv1×V+cl1×L+ct1×T1+ce1×T2+P02；其中，T为所述蒸发器的目标温度，E0为预设的温度修正值，P2为所述发热部件的目标功率，P02为预设的功率修正值，el1、et1、cv1、cl1、ct1、ce1均为预设的修正系数；el1的数值范围为0.1到1.0，et1的数值范围为0.1到1.0，E0的范围设置为0-5，cv1的数值范围为0.005到0.02，cl1的数值范围为0.1-1.0，ct1的数值范围为-0.05到-0.01，ce1的数值范围为-0.5到-0.05，P02的范围设置为0-10；T1、T2、T、E0的单位为摄氏度，L为无量纲数值，V的单位为立方米/小时，P2、P02的单位为千瓦。

在仅根据所述工况数据计算所述发热部件的目标功率时，具体算法如下：

计算所述发热部件的目标功率的公式为P1＝hv1×V+hl1×L+ht1×T1+he1×T2+P01；其中，T为所述蒸发器的目标温度，P1为所述发热部件的目标功率，P01为预设的功率修正值，hv1、hl1、ht1、he1均为预设的修正系数；el1的数值范围为0.1到1.0，et1的数值范围为0.1到1.0，E0的范围设置为0-5，cv1的数值范围为0.005到0.02，cl1的数值范围为0.1-1.0，ct1的数值范围为-0.04到-0.01，ce1的数值范围为-0.35到-0.05，P01的范围设置为0-3；T1、T2、T的单位为摄氏度，L为无量纲数值，V的单位为立方米/小时，P1、P01的单位为千瓦。

本发明提供的空调系统及其控制方法可以根据当前的工况数据计算蒸发器的理想温度和发热部件的理想功率，并根据计算结果调节蒸发器的温度和发热部件的功率(亦即调节加热器的温度)，从而调节空调系统的出风温度。本发明提供的空调系统及其控制方法不需要控制风道中的任何机械结构进行动作，因此无需在风道中设置风门或其他类似结构。这样，与通过控制风门动作来调节出风温度的现有空调系统(例如图1所示的空调系统)相比，本发明提供的空调系统具备以下优点：由于不需要设置风门及其相关控制机构如驱动电机，有利于简化空调系统的结构和节省成本；调节出风温度时不需要控制风道内的任何机械结构进行动作，因此出风温度的调节不会受到机械上的位置误差的影响；由于不需要在风道内隔离出不同的出风路径，加热器和蒸发器之间也不需要设置风门等可以进行机械运动的结构，因此加热器的进风面和出风面的面积与蒸发器的进风面和出风面的面积比例可以做到更合理的范围，例如相等或大致相等，有利于提高换热效率；并且加热器和蒸发器的进风面和出风面的面积都可以与风道中至少部分区域的流通面积达到合适的比例，例如相等或大致相等，有利于减小风道内的风阻，提高空调系统的工作效率。

【附图说明】

图1是一种现有的空调系统的部分部件的示意图；

图2是本发明的一个实施方式提供的空调系统的示意图；

图3是图2所示的空调系统的一种控制方法的流程图；

图4是本发明的另一个实施方式提供的空调系统的示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参阅图2，本发明的一个实施方式提供一种空调系统，该空调系统可以是汽车空调系统，尤其是安装在能够以电力进行驱动的新能源汽车(例如蓄电池电动汽车、油电混合动力汽车、燃料电池电动汽车等等)上的汽车空调系统。该空调系统具有风道101，风道101中设有蒸发器102和加热器103，蒸发器102和加热器103可以是各种热交换器，如平行流式换热器或管翅式换热器等。以下为了描述方便，将蒸发器102和加热器103的朝向风道101的入口106、在使用过程中用于让气流吹入它们内部的表面102a、103a称为蒸发器102和加热器103的进风面，将蒸发器102和加热器103的朝向风道101的出口107、在使用过程中让气流从它们内部吹出的表面102b、103b称为蒸发器102和加热器103的出风面。在本实施方式中，蒸发器102的进风面102a和/或出风面102b、以及加热器103的进风面103a和/或出风面103b为平面或者大致为平面，并且被设置成与风道101内部预设的气流流动方向垂直或大致地垂直，这样有利于提高换热效率。为了进一步提高换热效率，还可以调整蒸发器102的进风面102a和/或出风面102b相对于加热器103的进风面103a和/或出风面103b的面积比例，例如本实施方式中，蒸发器102的进风面102a和/或出风面102b的面积是加热器103的进风面103a和/或出风面103b的面积的0.8倍到1.2倍。另外，蒸发器102的进风面102a和/或出风面102b、以及加热器103的进风面103a和/或出风面103b与风道101的至少一部分区域(例如图2中所示的风道101容纳蒸发器102及加热器103的区域)的气流流通面积的比例也可以设置在适当的范围内以便进一步提高换热效率，本实施方式中蒸发器102的进风面102a和/或出风面102b的面积与风道101中蒸发器102所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1，加热器103的进风面103a和/或出风面103b的面积与风道101中加热器103所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1。蒸发器102的进风面朝向风道101的入口106设置，加热器103的进风面正对蒸发器102的出风面，且加热器103与蒸发器102之间没有设置可以在控制下进行动作而允许或阻止气流通过加热器103的风门，从而也无需设置控制风门的电机，也不需要设置其他可以进行机械运动的结构以控制通过加热器103的气流；加热器103的出风面朝向风道101的出口107设置。出口107外侧可以安装各种空调导风装置如吹脸风道、吹脚风道、除霜风道等等(图未示)。

该空调系统还包括发热部件201、泵202、压缩机301、冷凝器302、节流部件303、空调控制器400、蒸发器温度传感器104、环境温度传感器E以及风机B。本实施方式中发热部件201可以是PTC加热器，其与泵202及加热器103通过管道建立循环的流体连接，即构成热媒循环通路，流体状态的热媒(例如水或水与传热介质的混合液体)可以在泵202的驱动下在发热部件201与加热器103之间循环流动，将发热部件201产生的热量传递给加热器103，使加热器103温度升高。压缩机301及冷凝器302与蒸发器102通过管道建立循环的流体连接，即构成冷媒循环通路，流体状态的冷媒(例如二氧化碳或者氯氟碳化物)可以在压缩机301、冷凝器302及蒸发器102中循环流动，并在流经冷凝器302时散热，流经蒸发器102时吸热。本实施方式中节流部件303可以是膨胀阀、节流管等等，安装在冷凝器302和蒸发器102之间，用于调节冷凝器302和蒸发器102之间的冷媒流量。

空调控制器400可以是空调系统本身的MCU，也可以是集成在汽车电子系统的控制器中的控制处理单元，其与发热部件201及压缩机301建立信号连接，可以控制发热部件201的工作温度或功率，以及压缩机301的功率。蒸发器温度传感器104安装在蒸发器102上，并且与空调控制器400建立信号连接，空调控制器400可以通过蒸发器温度传感器104实时地获取蒸发器102的实际温度。环境温度传感器E安装在便于感测该空调系统的工作环境的温度的位置来感测环境温度，另外也可以从汽车控制器获得环境温度；本实施方式中，该环境温度传感器E是安装在汽车的车头处，用于感测从汽车前部流过的气流的温度，将感测到的温度作为环境温度；在其他实施方式中，根据具体的工作要求，该环境温度传感器E也可以安装在汽车客舱内壁或者其他适宜位置。该环境温度传感器E与空调控制器400建立信号连接，空调控制器400可以通过环境温度传感器E实时地获取环境温度。风机B安装在汽车中与风道101连通的位置，如风道101的入口106或出口107处，或者其他任何适宜的位置(需要注意的是，图2中的风机B位于风道101的出口107处，但这仅仅是示意图，并不代表着对风机B的具体位置的任何限制)，开动风机B可以驱动气流依照图2所示的箭头F的方向流过风道101。空调控制器400与风机B建立信号连接，可以监控和调节风机B的工况数据，例如其转速、档位等等。另外，泵202也可以与空调控制器400建立电性连接，由空调控制器400控制其工作。

上述空调系统在工作时，需要提供冷气时，冷媒在压缩机301、冷凝器302及蒸发器102中循环，使蒸发器102的温度降低；需要提供热量时，热媒在发热部件201和加热器103之间循环，将发热部件201产生的热量传递到加热器103，使加热器103的温度升高。利用驱动装置例如风机产生气流，使气流从风道101的入口106吹入风道101，然后按照图2中的箭头F所示的方向在风道101内流动，先后经过蒸发器102和加热器103，最后从风道101的出口107吹出，然后被汽车内设置的导风结构引导至汽车内的指定位置。在气流通过风道101的流动过程中，蒸发器102对气流进行降温，而加热器13对气流进行升温，从而对从出口107吹出的气流的温度进行调节。

为了能够将从出口107吹出的气流的温度调节到理想的范围内，本发明还提供了一种空调系统控制方法，用于在上述空调系统中实时地调节蒸发器102和/或加热器103的温度，进而调节从蒸发器102和加热器103中流过，最后从出口107吹出的气流的温度。请参阅图3，该空调系统控制方法的一个实施方式适用于上述实施方式提供的空调系统，其具体包括以下的各个步骤。

S0：启动所述空调系统。

S1：在上述步骤S0之后，通过所述空调控制器400采集空调系统的相关工况数据(此处所述的“采集”不仅包括由空调控制器400通过相应的传感器获取工况数据，也包括由空调控制器400从汽车空调系统或汽车其他部分用其他方式得到的工况数据)。在本实施方式中，所述相关工况数据包括但不限于所述风道101中的风量数据V、空调控制器400自身的温度档位L、汽车外部的当前环境温度T1、以及蒸发器102的当前温度T2；其中，获取风机B的风量数据V的方法可以是由空调控制器400从风机B读取风机B的当前工作档位，或者把自身当前的风量设置档位直接当做风机B的当前工作档位，通过风机B的工作档位即可得知风机B此时所能形成的气流流量，将该气流流量作为风机B在风道101中所形成的气流的风量数据；和空调控制器400的温度档位L可以由空调控制器400从自身的设置中直接读取；汽车客舱内部的当前环境温度T1可以由空调控制器400通过环境温度传感器E测得；蒸发器102的当前温度T2可以由空调控制器400通过蒸发器温度传感器104测得。本实施方式中，V的单位为立方米/小时，L为无量纲的档位数值，T1和T2的单位均为摄氏度(℃)。

S2：在上述步骤S1之后，确定是否需要使用所述空调系统进行制冷。在本实施方式中，确定是否需要制冷的具体手段可以是由用户通过人机界面对空调控制器400直接手动输入制冷指令；也可以是预先或临时在空调控制器400中设置一个目标出风温度，并将目标出风温度与环境温度传感器E测得的环境温度进行比较，若目标出风温度低于环境温度，则空调控制器400判断需要进行制冷；也可以是预先或临时在空调控制器400中设置一个车内目标温度，并将车内目标温度与环境温度传感器E测得的环境温度进行比较，若车内目标温度低于环境温度，则空调控制器400判断需要进行制冷；也可以是预先或临时在空调控制器400中设置一个车内温度，由空调控制器400进行判断获得；若所述空调系统是自动调节型空调系统，则空调控制器400还可以根据其采集和/或用其他方式得到的相关参数(例如用户输入的理想调节温度、实际环境温度、实际环境湿度等等)，采用自动算法(例如ATC算法)确定是否需要进行制冷。该步骤S2的判断结果若为不需要制冷或其他模式，则后续操作为进行步骤S3；若判断结果为需要制冷，则后续操作为同时进行步骤S4及S5。

S3：若步骤S2的判断结果为不需要制冷或其他模式，则通过空调控制器400确定压缩机301被关闭，然后进入步骤S31。此处“确定压缩机301被关闭”的具体含义是，通过空调控制器400确定压缩机301此时是否处于关闭状态；若此时压缩机301是处于关闭状态，则直接进入步骤S31；若此时压缩机301是处于工作状态，则通过空调控制器400关闭压缩机301，然后再进入步骤S31。

S31：利用空调控制器400根据上述工况数据V、L、T1、T2计算发热部件201的目标功率P1。本实施方式中，在V的单位为立方米/小时，L为无量纲的档位数值，T1和T2的单位均为摄氏度(℃)的前提下，计算发热部件201的目标功率P1(单位为千瓦)的公式如下：

P1＝hv1×V+hl1×L+ht1×T1+he1×T2+P01

其中，hv1、hl1、ht1、he1都是根据汽车的具体型号标定的修正系数，标定时考虑了汽车的具体制热量、风量和漏热量。将上述工况数据V、L、T1、T2的数值直接与对应的修正系数相乘，即可得到对应的功率数值。P01是根据汽车的具体型号标定的功率修正值，其单位为千瓦。本实施方式中，根据某些常用的车型的具体需求，将hv1的数值范围设置为0.005到0.02，优选为0.01；hl1的数值范围设置为0.1-1.0，优选为0.5；ht1的数值范围设置为-0.05到-0.01，优选为-0.02；he1的数值范围设置为-0.5到-0.05，优选为-0.1；P01的范围设置为0-10，优选为1。因此，本实施方式中计算发热部件201的目标功率P1的数值(P1的单位为千瓦)的具体方法优选为以下公式：

P1＝0.01V+0.5L-0.02T1-0.1T2+1

在其他实施方式中，对应于其他车型的实际情况，hv1、hl1、ht1、he1、P01的数值范围和优选数值都可以调整。

计算出P1的数值之后，进入步骤S6。

S4：若步骤S2的判断结果为需要制冷，则利用空调控制器400根据上述工况数据L及T1计算蒸发器102的目标温度T。本实施方式中，在L为无量纲的档位数值，T1和T的单位均为摄氏度(℃)的前提下，计算蒸发器102的目标温度T的公式如下：

T＝el1×L+et1×T1+E0

其中，el1和et1是根据汽车的具体型号标定的修正系数，标定时考虑了汽车的具体制热量、风量和漏热量。将上述工况数据L及T1的数值直接与对应的修正系数相乘，即可得到对应的功率数值。E0是根据汽车的具体型号标定的温度修正值，其单位为摄氏度(℃)。本实施方式中，根据某些常用的车型的具体需求，将el1的数值范围设置为0.1到1.0，优选为0.5；et1的数值范围设置为0.1到1.0，优选为0.5；E0的范围设置为0-5，优选为1。因此，本实施方式中计算蒸发器102的目标温度T的数值的具体方法优选为以下公式：

T＝0.5L+0.5T1+1

在其他实施方式中，对应于其他车型的实际情况，el1、et1、E0的数值范围和优选数值都可以调整。

计算出蒸发器102的目标温度T的数值后，进入步骤S41。

S41：通过空调控制器400将蒸发器102的目标温度T的数值与蒸发器102的当前温度T2进行比较，计算T与T2的差值；若T与T2的差值超出预定的阈值，则进入步骤S42；若T与T2的差值未超出预定的阈值，则进入步骤S43；

S42：若T与T2的差值超出预定的阈值，则空调控制器400判断此时需要对蒸发器102的温度进行调节，控制压缩机301改变输出功率；具体而言，若是T的数值小于T2，且二者差值超出预定阈值，则空调控制器400判断此时蒸发器102的温度过高，对应地提高压缩机301的功率，从而增强制冷效果，通过压缩机301和传递其冷量的冷媒使蒸发器102的温度降低而接近目标温度T；若是T的数值大于T2，且二者差值超出预定阈值，则空调控制器400判断此时蒸发器102的温度过低，对应地降低压缩机301的功率，从而减弱制冷效果，通过压缩机301和传递其冷量的冷媒使蒸发器102的温度升高而接近目标温度T。在步骤S42之后即返回S1，再次采集工况数据，依照上述各个步骤进行后续操作。

S43：若T与T2的差值未超出预定的阈值，则空调控制器400判断此时蒸发器102的温度足够接近目标温度T，不需要对其进行调节；此时利用空调控制器400维持压缩机301的当前功率不变，并返回步骤S1。

S5：在进行上述步骤S4及其后续步骤的同时，还利用空调控制器400根据上述工况数据V、L、T1、T2计算发热部件201的目标功率P2。本实施方式中，在V的单位为立方米/小时，L为档位数值，T1和T2的单位均为摄氏度(℃)的前提下，计算发热部件201的目标功率P2(P2的单位为千瓦)的公式如下：

P2＝cv1×V+cl1×L+ct1×T1+ce1×T2+P02

其中，cv1、cl1、ct1、ce1都是根据汽车的具体型号标定的修正系数，标定时考虑了汽车的具体制热量、风量和漏热量。将上述工况数据V、L、T1、T2的数值直接与对应的修正系数相乘，即可得到对应的功率数值。P02是根据汽车的具体型号标定的功率修正值，其单位为千瓦。本实施方式中，根据某些常用的车型的具体需求，将cv1的数值范围设置为0.005到0.02，优选为0.01；cl1的数值范围设置为0.1-1.0，优选为0.5；ct1的数值范围设置为-0.04到-0.01，优选为-0.025；ce1的数值范围设置为-0.35到-0.05，优选为-0.2；P02的范围设置为0-3，优选为0.8。因此，本实施方式中计算发热部件201的目标功率P2的数值(P2的单位为千瓦)的具体方法优选为以下公式：

P2＝0.01V+0.5L-0.025T1-0.2T2+0.8

在其他实施方式中，对应于其他车型的实际情况，cv1、cl1、ct1、ce1、P02的数值范围和优选数值都可以调整。

计算出P2的数值之后，进入步骤S6。

S6：空调控制器400将其计算出来的发热部件201的目标功率输出到发热部件201来控制发热部件201的工作，也就是说，利用空调控制器400控制发热部件201以所述目标功率进行工作。实际操作中，若是从上述步骤S3进入该步骤S6，则控制发热部件201以所述目标功率P1工作。若是从上述步骤S5进入该步骤S6，则控制发热部件201以所述目标功率P2工作。可以理解，通过将发热部件201的工作功率控制在所述目标功率，即可产生适当的热量，通过热媒将适当的热量传递到加热器103，就可以将加热器103的温度控制在所需的目标温度。在该步骤S6之后即返回S1，再次采集工况数据，依照上述各个步骤进行后续操作。

在上述的空调系统控制方法中，可以综合考虑当前的多种具体工况数据，根据该等工况数据使用特定的方法计算蒸发器102的理想温度和发热部件201的理想功率，并根据计算结果调节蒸发器102的温度和发热部件201的功率(亦即调节加热器103的温度)，从而调节从蒸发器102和加热器103中流过，最后从出口107吹出的气流的温度。显然，该方法是直接对蒸发器102和加热器103的温度进行调节，而不需要控制风道101中的任何机械结构进行动作，因此无需在风道101中设置风门或其他类似结构。

请参阅图4，本发明的另一个实施方式提供另一种汽车空调系统，其大部分特征均可参照图2所示的汽车空调系统，与图2所示的汽车空调系统的区别则在于该汽车空调系统还包括热媒温度传感器401，该热媒温度传感器401安装在适合于感测加热器102中的热媒温度的位置，例如串联在热媒循环通路中(例如图4所示是串联在发热部件201和加热器103之间)，或者贴附在加热器103表面上等等，并且与空调控制器400建立信号连接，空调控制器400可以通过该热媒温度传感器401实时地感测热媒循环通路中的热媒的温度。当热媒温度超过预定的安全阈值时，空调控制器400判断此时需要适当地降低热媒的温度以便防止对系统产生损害，并据此控制发热部件201停止工作，以便适当地降低热媒的温度。另外，在其他实施方式中，也可以将蒸发器102和加热器103的位置对调，即将加热器103设置在距离风道101的入口106较近的位置，而将蒸发器102设置在距离风道101的出口107较近的位置，只要二者之间没有设置任何风阻结构即可。

本发明提供的空调系统及其控制方法可以根据当前的工况数据计算蒸发器的理想温度和发热部件的理想功率，并根据计算结果调节蒸发器的温度和发热部件的功率(亦即调节加热器的温度)，从而调节空调系统的出风温度。本发明提供的空调系统及其控制方法不需要控制风道中的任何机械结构进行动作，因此无需在风道中设置风门或其他类似结构。这样，与通过控制风门动作来调节出风温度的现有空调系统(例如图1所示的空调系统)相比，本发明提供的空调系统具备以下优点：由于不需要设置风门及其相关控制机构如驱动电机，有利于简化空调系统的结构和节省成本；调节出风温度时不需要控制风道内的任何机械结构进行动作，因此出风温度的调节不会受到机械上的位置误差的影响；由于不需要在风道内隔离出不同的出风路径，加热器和蒸发器之间也不需要设置风门等可以进行机械运动的结构，因此加热器的进风面和出风面的面积与蒸发器的进风面和出风面的面积比例可以做到更合理的范围，例如相等或大致相等，有利于提高换热效率；并且加热器和蒸发器的进风面和出风面的面积都可以与风道中至少部分区域的流通面积达到合适的比例，例如相等或大致相等，有利于减小风道内的风阻，提高空调系统的工作效率。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种空调系统，其特征在于：所述空调系统包括用于让气流通过的风道、蒸发器及加热器；所述蒸发器和所述加热器均设置在所述风道内，且所述蒸发器和所述加热器之间没有设置可以在控制下进行动作的风门结构；所述蒸发器和所述加热器都具有用于让气流吹入自身内部的进风面和用于让气流从自身内部吹出的出风面，所述蒸发器的进风面和/或出风面的面积是所述加热器的进风面和/或出风面的面积的0.8倍到1.2倍，所述蒸发器的进风面和/或出风面的面积与所述风道中所述蒸发器所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1，所述加热器的进风面和/或出风面的面积与所述风道中所述加热器所在的位置的气流流通面积的比例为0.8-1；所述空调系统还包括空调控制器、压缩机和发热部件，所述压缩机和所述蒸发器连通，所述压缩机和所述蒸发器中具有循环流动的冷媒；所述发热部件和所述加热器连通，所述发热部件和所述加热器中具有循环流动的热媒；所述压缩机和发热部件均与所述空调控制器建立信号连接，受到所述空调控制器的控制。

2.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括用于驱动气流通过所述风道的风机、用于感测所述空调系统的工作环境的温度的环境温度传感器、用于感测所述蒸发器的温度的蒸发器温度传感器；所述风机、环境温度传感器及蒸发器温度传感器都与所述空调控制器建立信号连接，所述工况数据包括所述空调控制器自身的温度档位、所述空调控制器通过所述风机获取或者从自身设置中直接获取的所述风道中的风量数据、所述空调控制器通过所述环境温度传感器获取的环境温度、所述空调控制器通过所述蒸发器温度传感器获取的蒸发器的当前温度。

3.如权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括泵、冷凝器和节流部件，所述泵和所述加热器及发热部件构成循环的流体连接，所述泵用于驱动所述热媒在所述发热部件和加热器之间循环地流动，将所述发热部件产生的热量传递到所述加热器；所述冷凝器和所述压缩机及蒸发器构成循环的流体连接，所述冷媒在所述压缩机、冷凝器和蒸发器之间循环地 流动，并在所述蒸发器中吸收热量；所述节流部件设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的空调系统，其特征在于：所述空调控制器获取所述空调系统的工况数据，并判断是否需要使用所述空调系统进行制冷；在判断需要使用所述空调系统进行制冷时，所述空调控制器根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率，根据所述蒸发器的目标温度和所述工况数据调节所述压缩机的功率或者维持所述压缩机的功率不变，从而通过所述压缩机及冷媒控制所述蒸发器的温度，以及控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度；在所判断不需要使用所述空调系统进行制冷时，所述空调控制器仅通过所述工况数据计算所述发热部件的目标功率，控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括热媒温度传感器，所述热媒温度传感器与所述空调控制器建立信号连接，所述空调控制器通过该热媒温度传感器地感测所述热媒的温度；当所述热媒的温度超过预定的安全阈值时，所述空调控制器控制所述发热部件停止工作。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统是安装在能够以电力进行驱动的汽车上的汽车空调系统。

7.一种空调系统的控制方法，用于控制如权利要求1-6中任意一项所述的空调系统，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

启动所述空调系统，通过所述压缩机及冷媒使所述蒸发器的温度降低，通过所述发热部件及热媒使所述加热器的温度升高；

获取所述空调系统的工况数据；

判断是否需要使用所述空调系统进行制冷；并在判断结果为是时根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率，根据所述蒸发器的目标温度和所述工况数据调节所述压缩机的功率或者维持所述压缩机的功率不变，从而通过所述压缩机及冷媒控制所述蒸发器的温度，以及控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度；在判断结果为否时则仅通过所述工况数据计算所述发热部件的目标功率，控制所述发热部件以所述目标功率工作，从而通过所述发热部件及热媒控制所述加热器的温度。

8.如权利要求7所述的空调系统的控制方法，其特征在于：所述空调系统还包括用于驱动气流通过所述风道的风机、用于感测所述空调系统的工作环境的温度的环境温度传感器、用于感测所述蒸发器的温度的蒸发器温度传感器；所述风机、环境温度传感器及蒸发器温度传感器都与所述空调控制器建立信号连接；所述工况数据包括所述空调控制器自身的温度档位L、所述空调控制器通过所述风机获取或者从自身设置中直接获取的所述风道中的风量数据B、所述空调控制器通过所述环境温度传感器获取的所述空调系统所在的环境中的环境温度T1、所述空调控制器通过所述蒸发器温度传感器获取的蒸发器的当前温度T2。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在根据所述工况数据计算所述蒸发器的目标温度和所述发热部件的目标功率时，具体算法如下：

计算所述蒸发器的目标温度的公式为T＝el1×L+et1×T1+E0；计算所述发热部件的目标功率的公式为P2＝cv1×V+cl1×L+ct1×T1+ce1×T2+P02；其中，T为所述蒸发器的目标温度，E0为预设的温度修正值，P2为所述发热部件的目标功率，P02为预设的功率修正值，el1、et1、cv1、cl1、ct1、ce1均为预设的修正系数；el1的数值范围为0.1到1.0，et1的数值范围为0.1到1.0，E0的范围设置为0-5，cv1的数值范围为0.005到0.02，cl1的数值范围为0.1-1.0，ct1的数值范围为-0.05到-0.01，ce1的数值范围为-0.5到-0.05， P02的范围设置为0-10；T1、T2、T、E0的单位为摄氏度，L为无量纲数值，V的单位为立方米/小时，P2、P02的单位为千瓦。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在仅根据所述工况数据计算所述发热部件的目标功率时，具体算法如下：

计算所述发热部件的目标功率的公式为P1＝hv1×V+hl1×L+ht1×T1+he1×T2+P01；其中，T为所述蒸发器的目标温度，P1为所述发热部件的目标功率，P01为预设的功率修正值，hv1、hl1、ht1、he1均为预设的修正系数；el1的数值范围为0.1到1.0，et1的数值范围为0.1到1.0，E0的范围设置为0-5，cv1的数值范围为0.005到0.02，cl1的数值范围为0.1-1.0，ct1的数值范围为-0.04到-0.01，ce1的数值范围为-0.35到-0.05，P01的范围设置为0-3；T1、T2、T的单位为摄氏度，L为无量纲数值，V的单位为立方米/小时，P1、P01的单位为千瓦。