CN106828027A - 一种采用压力传感器的车用热泵空调 - Google Patents
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Abstract
一种采用压力传感器的车用热泵空调，包括补气压缩机，补气压缩机通过四通阀与车外换热器连接，车外换热器通过单向阀与板式换热器连接，板式换热器的另一端与主路电子阀连接，主路电子阀的另一端与单向阀连接，单向阀与车内换热器连接，车内换热器通过四通阀与补气压缩机连接；补气压缩机的排气口和进气口分别设有一组压力传感器和与之配合的温度传感器，与现有技术相比，本发明运用压力传感器和温度传感器配合对补气压缩机的进气和排气温度进行监测，根据监测结果控制冷媒循环量，实现空调在高温高寒地区可靠稳定运行；压力传感器还能够实时监控系统压力，判断系统冷媒是否泄漏、系统是否出现堵塞等情况，为系统的正常运行提供保障。
Description
技术领域
本发明属于车用热泵空调技术领域，具体涉及一种采用压力传感器的车用热泵空调。
背景技术
随着国家对新能源车的大力补贴和推广，现有纯电动大巴车的市场占有率越来越高，由于没有传统车的燃油余热可利用，冬季只能依靠空调机组或者PTC给车厢供暖，但是在高寒地区，普通热泵机组的供热能力明显不足、PTC的换热效率低下影响整车的续航里程。另一方面，现有的电子阀采用排气温度控制来调节冷媒流量，在系统出现泄漏或者冬季运行过程中由于匹配不当，易出现系统回气带液，系统结霜甚至压缩机液击等情况，从而使得系统不能正常运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用压力传感器的车用热泵空调，能够在低温环境下正常运行，采用压力传感器能够实时监控系统运行压力是否正常，也能够利用过热度控制系统的冷媒循环量，使得控制更加精确，节能效果更好。
本发明的技术方案具体为：
一种采用压力传感器的车用热泵空调，包括补气压缩机，补气压缩机的排气口与四通阀的A口连接，四通阀的B口与车外换热器连接，车外换热器的另一端分别与单向阀Ⅰ的出口和单向阀Ⅱ的进口连接，板式换热器的第一通道分别与单向阀Ⅱ的出口和单向阀Ⅲ的出口连接，板式换热器的第一通道的另一端与主路电子阀连接，主路电子阀的另一端分别与单向阀Ⅰ的进口和单向阀Ⅳ的进口连接，单向阀Ⅳ的出口与车内换热器连接，车内换热器另一端与四通阀的C口连接，四通阀的D口与补气压缩机的进气口连接；辅路电子阀的一端分别与单向阀Ⅱ的出口和单向阀Ⅲ的出口连接，其另一端与板式换热器的第二通道连接，板式换热器的第二通道的另一端与补气压缩机的补气口连接；补气压缩机的排气口设有压力传感器Ⅰ和与之配合作用的温度传感器Ⅰ，补气压缩机的进气口设有压力传感器Ⅱ和与之配合作用的温度传感器Ⅱ。
单向阀Ⅱ的出口和单向阀Ⅲ的出口的管路上设有干燥过滤器，与主路电子阀进口连接的管路和与辅路电子阀进口连接的管路上均设有过滤器。
车内换热器与辅助PTC加热器连接。
四通阀的D口与补气压缩机进气口连接的管路上设有气液分离器。
一种采用压力传感器的车用热泵空调的系统控制方法，其步骤为：
1. 模式判定，若为制热模式，进行车外温度检测，若温度<-23℃，则不允许补气压缩机开启，返回重新进行车外温度检测；若温度≥-23℃，进一步判定温度≥-5℃，则主路电子阀按预定开度开启，辅路电子阀关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀上调20步，完成一个循环过程；
2. 车外温度检测，若温度≥-23℃，进一步判定温度<-5℃，则分别判断压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ无故障，分别测出压力传感器Ⅰ检测值和压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀上调20步；同时，根据公式Δt’=t4-t3，分三种情况讨论：一是Δt’<10℃，则辅路电子阀下调20步；二是10℃≤Δt’≤25℃，则辅路电子阀不调节；三是Δt’>25℃，则辅路电子阀上调20步，完成一个循环过程；
3. 若为制冷模式，则主路电子阀按预定开度开启，辅路电子阀关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀上调20步，完成一个循环过程；
式中：t1为压力传感器Ⅱ对应的饱和温度；t2为进气温度；Δt为进气温度与压力传感器Ⅱ对应的饱和温度的温差；t3为压力传感器Ⅰ对应的饱和温度；t4为排气温度；Δt’为排气温度与压力传感器Ⅰ对应的饱和温度的温差。
与现有技术相比，本发明运用压力传感器和温度传感器配合作用对补气压缩机的进气温度和排气温度进行监测，从而根据监测结果控制冷媒循环量，按需对补气压缩机进行补气，可实现空调产品在高温高寒地区可靠稳定运行；另外，压力传感器能够实时监控系统压力，判断系统冷媒是否泄漏、系统是否出现堵塞等情况，为系统的正常运行提供保障。
附图说明
图1是本发明的工作示意图。
图2是本发明系统控制逻辑图。
具体实施方式
如图1所示，一种采用压力传感器的车用热泵空调，包括补气压缩机1，补气压缩机1的排气口与四通阀3的A口连接，四通阀3的B口与车外换热器4连接，车外换热器4的另一端分别与单向阀Ⅰ7的出口和单向阀Ⅱ13的进口连接，板式换热器9的第一通道分别与单向阀Ⅱ13的出口和单向阀Ⅲ14的出口连接，板式换热器9的第一通道的另一端与主路电子阀11连接，主路电子阀11的另一端分别与单向阀Ⅰ7的进口和单向阀Ⅳ15的进口连接，单向阀Ⅳ15的出口与车内换热器5连接，车内换热器5另一端与四通阀3的C口连接，四通阀3的D口与补气压缩机1的进气口连接；辅路电子阀12的一端分别与单向阀Ⅱ13的出口和单向阀Ⅲ14的出口连接，其另一端与板式换热器9的第二通道连接，板式换热器9的第二通道的另一端与补气压缩机1的补气口连接；补气压缩机1的排气口设有压力传感器Ⅰ和与之配合作用的温度传感器Ⅰ，补气压缩机1的进气口设有压力传感器Ⅱ和与之配合作用的温度传感器Ⅱ。本发明运用压力传感器和温度传感器配合作用对补气压缩机1的进气温度和排气温度进行监测，从而根据监测结果控制冷媒循环量，按需对补气压缩机1进行补气，可实现空调产品在高温高寒地区可靠稳定运行；另外，压力传感器能够实时监控系统压力，判断系统冷媒是否泄漏、系统是否出现堵塞等情况，为系统的正常运行提供保障。
本发明采用板式换热器9实现冷媒主回路和补气回路的热交换；在该系统中设置有四通阀3实现制冷/制热的切换，采用单向阀搭建不同的冷媒流动桥路，保证冷媒在板式换热器9中流向的一致性。
本发明所述的单向阀Ⅱ13的出口和单向阀Ⅲ14的出口的管路上设有干燥过滤器8，与主路电子阀11进口连接的管路和辅路电子阀12进口连接的管路上均设有过滤器10，保证系统的清洁度，防止主路电子阀11和辅路电子阀12堵塞，保证系统运行稳定可靠。
本发明所述的车内换热器5与辅助PTC加热器6连接，主要作用为系统化霜时辅助制热或者是在制热开始运行时辅助升温，提升整车舒适性和客户满意度。
四通阀3的D口与补气压缩机1进气口连接的管路上设有气液分离器2，保证进入补气压缩机1的冷媒状态为气态，保障补气压缩机1的正常运行。
本发明的工作原理为：
制冷循环过程中，补气压缩机1排出的高温高压气体冷媒经四通阀3进入车外换热器4中，经车外换热器4冷凝成高温高压的液态冷媒，流经单向阀Ⅱ13、干燥过滤器8、进入板式换热器9，通过干燥器10进入到主路电子阀11，再经单向阀Ⅳ15流入车内换热器5，在车内换热器5中吸热蒸发为低温低压的气态冷媒，经四通阀3和气液分离器2进入到补气压缩机1进气口，完成制冷循环。
制热循环过程中，补气压缩机1排出的高温高压气体冷媒经四通阀3进入到车内换热器5中，冷媒冷却释放的热量在车内风机的作用下吹入风道给车厢供热，然后经单向阀Ⅲ14、干燥过滤器8后，经过板式换热器9和干燥器10进入主路电子阀11，在主路电子阀11的作用下经单向阀Ⅰ7进入车外换热器4中，在车外换热器4中吸热蒸发为低温低压的气态冷媒，经四通阀3和气液分离器2进入到补气压缩机1进气口；在高寒环境下，经干燥过滤器8后，一小部分冷媒经辅路膨胀阀12进入板式换热器9与主路冷媒换热后进入到补气压缩机1补气口，完成制热循环。
本发明的冷媒流量采用过热度控制，其中主路电子阀11采用吸气过热度控制，保证补气压缩机1进气口全是过热气态冷媒；辅路电子阀12采用排气过热度控制，控制补气压缩机1在低温工况下的排气温度范围，保证压缩机的正常运行，该系统控制方法如图2所示，其步骤为：
1. 模式判定，若为制热模式，进行车外温度检测，若温度<-23℃，则不允许补气压缩机1开启，返回重新进行车外温度检测；若温度≥-23℃，进一步判定温度≥-5℃，则主路电子阀11按预定开度开启，辅路电子阀12关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀11下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀11不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀11上调20步，完成一个循环过程；
2. 车外温度检测，若温度≥-23℃，进一步判定温度<-5℃，则分别判断压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ无故障，分别测出压力传感器Ⅰ检测值和压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀11下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀11不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀11上调20步；同时，根据公式Δt’=t4-t3，分三种情况讨论：一是Δt’<10℃，则辅路电子阀12下调20步；二是10℃≤Δt’≤25℃，则辅路电子阀12不调节；三是Δt’>25℃，则辅路电子阀12上调20步，完成一个循环过程；
3. 若为制冷模式，则主路电子阀11按预定开度开启，辅路电子阀12关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀11下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀11不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀11上调20步，完成一个循环过程；
式中：t1为压力传感器Ⅱ对应的饱和温度；t2为进气温度；Δt为进气温度与压力传感器Ⅱ对应的饱和温度的温差；t3为压力传感器Ⅰ对应的饱和温度；t4为排气温度；Δt’为排气温度与压力传感器Ⅰ对应的饱和温度的温差。
通过此种控制逻辑，实现电子阀的精确控制和系统冷媒流量的最佳循环。
压力传感器的另一个作用就是能够实时监控系统压力，判断系统冷媒是否泄漏、系列是否出现堵塞等情况，为系统的正常运行提供保障；此外，还可以在售后维修时，便于检查，迅速找出系统故障，为后期产品维护提供方便。
Claims (5)
1.一种采用压力传感器的车用热泵空调，包括补气压缩机（1），补气压缩机（1）的排气口与四通阀（3）的A口连接，四通阀（3）的B口与车外换热器（4）连接，车外换热器（4）的另一端分别与单向阀Ⅰ（7）的出口和单向阀Ⅱ（13）的进口连接，板式换热器（9）的第一通道分别与单向阀Ⅱ（13）的出口和单向阀Ⅲ（14）的出口连接，板式换热器（9）的第一通道的另一端与主路电子阀（11）连接，主路电子阀（11）的另一端分别与单向阀Ⅰ（7）的进口和单向阀Ⅳ（15）的进口连接，单向阀Ⅳ（15）的出口与车内换热器（5）连接，车内换热器（5）另一端与四通阀（3）的C口连接，四通阀（3）的D口与补气压缩机（1）的进气口连接；辅路电子阀（12）的一端分别与单向阀Ⅱ（13）的出口和单向阀Ⅲ（14）的出口连接，其另一端与板式换热器（9）的第二通道连接，板式换热器（9）的第二通道的另一端与补气压缩机（1）的补气口连接；其特征在于，补气压缩机（1）的排气口设有压力传感器Ⅰ和与之配合作用的温度传感器Ⅰ，补气压缩机（1）的进气口设有压力传感器Ⅱ和与之配合作用的温度传感器Ⅱ。
2.如权利要求1所述的采用压力传感器的车用热泵空调，其特征在于，所述单向阀Ⅱ（13）的出口和单向阀Ⅲ（14）的出口的管路上设有干燥过滤器（8），与主路电子阀（11）进口连接的管路和辅路电子阀（12）进口连接的管路上均设有过滤器（10）。
3.如权利要求1所述的采用压力传感器的车用热泵空调，其特征在于，所述车内换热器（5）与辅助PTC加热器（6）连接。
4.如权利要求1所述的采用压力传感器的车用热泵空调，其特征在于，所述四通阀（3）的D口与补气压缩机（1）进气口连接的管路上设有气液分离器（2）。
5.如权利要求1所述的采用压力传感器的车用热泵空调的系统控制方法，其特征在于，其步骤为：
模式判定，若为制热模式，进行车外温度检测，若温度<-23℃，则不允许补气压缩机（1）开启，返回重新进行车外温度检测；若温度≥-23℃，进一步判定温度≥-5℃，则主路电子阀（11）按预定开度开启，辅路电子阀（12）关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀（11）下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀（11）不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀（11）上调20步，完成一个循环过程；
车外温度检测，若温度≥-23℃，进一步判定温度<-5℃，则分别判断压力传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ无故障，分别测出压力传感器Ⅰ检测值和压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀（11）下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀（11）不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀（11）上调20步；同时，根据公式Δt’=t4-t3，分三种情况讨论：一是Δt’<10℃，则辅路电子阀（12）下调20步；二是10℃≤Δt’≤25℃，则辅路电子阀（12）不调节；三是Δt’>25℃，则辅路电子阀（12）上调20步，完成一个循环过程；
若为制冷模式，则主路电子阀（11）按预定开度开启，辅路电子阀（12）关闭；判断压力传感器Ⅱ无故障，给出压力传感器Ⅱ检测值，根据公式Δt=t2-t1，分三种情况讨论：一是Δt<3℃，则主路电子阀（11）下调20步；二是3℃≤Δt≤5℃，则主路电子阀（11）不调节；三是Δt>5℃，则主路电子阀（11）上调20步，完成一个循环过程；
式中：t1为压力传感器Ⅱ对应的饱和温度；t2为进气温度；Δt 为进气温度与压力传感器Ⅱ对应的饱和温度的温差；t3为压力传感器Ⅰ对应的饱和温度；t4为排气温度；Δt’为排气温度与压力传感器Ⅰ对应的饱和温度的温差。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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