CN107160969A - 一种多次循环hvac空调总成、控制器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多次循环HVAC空调总成、控制器及其控制方法，包括HVAC总成箱体，HVAC总成箱体上设有控制器、主进风道、出风通道，HVAC总成箱体内设有制冷/热芯体；还包括短路风门、伺服电机机构、短路风道；伺服电机机构与控制器连接，控制器发出伺服信号，控制短路风门打开，引导部分出风经短路风道进入主进风道，与少量进入的新风混风后再次经过制冷/热芯体，完成多次循环混风功能，另一部分出风则直接经出风通道吹出出风口。本发明采用多次循环将吸入的新风与制冷/热芯体进行多次热交换，并只将一部分热交换后的空气吹出风道口，进入HVAV内部的气体经多次循环，大幅提升热/冷量交换效率，能按需达到理想的出风口温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种多次循环HVAC空调总成、控制器及其控制方法，属于汽车电气技术领域。
背景技术
目前市场上的空调HVAC总成，都是通过制冷蒸发器芯体或暖风芯体进行一次热交换之后，便直接经过风道吹出，新风与冷/热芯体单次热交换程度不足。
该方式会导致在空调启用初期，驾驶室温度没有明显变化时，制冷状态下吹出的冷风不够冷，制热状态下吹出的热风不够热。
空调吹出的风与驾驶室内空气很快中和，驾驶室温度降低不明显，且空调系统吸入的新风温度依然接近驾驶室室温，影响下一次热交换的效果；制冷和制热芯体在空调开启初期，本身温度无法很快达到理想工作温度，更加剧了新风与芯体热交换达到理想出风温度的难度。
因此，在空调开启后的一段时间内，新风温度始终接近驾驶室的当前温度，而出风口温度较长时间内难以达到满意的舒适温度。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多次循环HVAC空调总成、控制器及其控制方法，采用多次循环将吸入的新风与制冷/热芯体进行多次热交换，并只将一部分热交换后的空气吹出风道口，进入HVAV内部的气体经过多次循环，大幅提升热量/冷量交换效率，能按需达到理想的出风口温度。
为了实现上述目的，本发明采用的一种多次循环HVAC空调总成，包括HVAC总成箱体，所述HVAC总成箱体上设有控制器、主进风道、出风通道，HVAC总成箱体内设有制冷芯体和制热芯体；
还包括设置在HVAC总成箱体内的短路风门、用于驱动短路风门开闭的伺服电机机构、及与短路风门相接的短路风道；
所述伺服电机机构与控制器连接，控制器发出伺服信号，控制短路风门打开，引导一部分出风经短路风道进入主进风道，与少量进入的新风混风后再次经过制冷/热芯体，完成多次循环混风功能，另一部分出风则直接经出风通道吹出出风口。
本发明还提供了一种控制器，该控制器与电源连接，控制器上设有暖风风阀、模式风门、冷暖风门、压缩离合、结霜开关、风量调节开关、冷暖调节开关、内外循环开关、CAN、循环风门、内外循环开关、集中风门、室内空气温度传感器、制冷芯体温度传感器、制暖芯体温度传感器、节能模式开关、风量集中开关；
该控制器内设有若干引脚接口，包括电源供电正极、电源供电负极、暖风水阀电机电源、暖风水阀电机信号、暖风水阀电机负极、模式风门电机电源、模式风门电机信号、模式风门电机负极、冷暖风门电机电源、冷暖风门电机信号、冷暖风门电机负极、压缩离合控制、结霜开关信号、风量调节输入、冷暖调节输入、内外循环输入、CAN输入高、CAN输入低、循环混风电机电源、循环混风电机信号、循环混风电机负极、内外循环电机电源、内外循环电机信号、内外循环电机负极、集中风门电机电源、集中风门电机信号、集中风门电机负极、T1室内空气温度传感器信号、T3制冷芯体温度传感器信号、T5制暖芯体温度传感器信号、节能模式按钮输入、风量集中按钮输入；
控制器作为人机界面，采集用户操作输入，判断使用者需求，并采集各温度传感器输入信号，判断目前环境空气温度和空调内部各部位温度状态，根据既定逻辑，输出控制信号控制各风门开合角度，使空调系统工作在合理的工作模式，达到节能增效目的。
本发明还提供了一种所述多次循环HVAC空调总成的控制方法，具体包括以下步骤：
1)按下节能模式按键，自动进入节能模式；
2)通过室内温度传感器，采集室内空气温度T1，与控制面板的设置温度T2进行对比；
节能模式下，当温差|T1-T2|≥M℃时开启多次循环功能，M值依照实验标定值选取；
通过制冷芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T3，与芯体正常工作温度T4进行对比，节能模式下，当温差|T3-T4|≥N1℃时开启多次循环功能，N1值依照实验标定值选取；
通过制暖芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T5，与芯体正常工作温度T6进行对比，节能模式下，当温差|T6-T5|≥N2℃时开启多次循环功能，N2值依照实验标定值选取；
节能模式下，前三条对比项，有一项符合则开启多次循环功能，均不满足时方自动取消多次循环功能，或通过节能模式按键，手动取消该功能。
作为改进，当空调系统开启节能模式时，默认开启风量集中控制功能；
当温差|T3-T4|≥N1℃或当温差|T6-T5|≥N2℃时，即自动关闭副驾侧风口，或将其风道有效通风截面积减小；
直到当温差|T3-T4|＜N1℃或当温差|T6-T5|＜N2℃时，将副驾风口恢复原状态。
作为改进，循环混风风门的开度随温差|T1-T2|和|T3-T4|、|T6-T5|而变化，当温差不满足打开条件时，风门开度减小至闭合，短路循环通道被彻底关闭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过采用全新的多次循环技术，大幅提升热量/冷量交换效率，能按需达到理想的出风口温度。
2)混合新风的温度更接近于芯体当前的工作温度，将新风与芯体的温差尽量降低，消弱新风温差过大时对芯体达到正常工作温度的影响，以便加速制冷/热芯体温度尽快达到正常工作温度，使空调更早进入正常工作状态。
3)采用全新的集中出风功能，让出风口集中吹向主驾司机，将有限的热交换成果集中体现在目标方向上，降低周边空气对出风温度的中和效果。
4)在同样的能耗下更早达到同样的出风温感效果，即达到了节能的效果。
5)该系统在暖风应用中，较低的水温也能够到达暖风的效果。
6)可以手动选择是否开启技能模式或者是否开启集中出风模式。
7)对冷热芯体温度进行监控并对比，更好的掌控空调工作情况，并利用该温度信息，精准的控制空调的工作模式，达到最佳工作效果。
8)集中出风功能便于直接在传统空调上改造实现。
9)多次循环功能可以通过设置短路风道方式在传统空调上实现。
附图说明
图1为本发明中空气在HVAC内部多次循环的流向示意图；
图2为本发明中控制器的接线原理图；
图3为本发明的逻辑流程图；
图4为本发明HVAC空调总成的结构示意图；
图5为HVAC空调总成的内循环风流动示意图；
图6为HVAC空调总成的侧视图；
图7为空调总成的吹面冷风流动示意图；
图8为空调总成的吹面暖风流动示意图；
图9为空调总成的吹脚暖风流动示意图；
图10为空调总成的除霜风流动示意图；
图11为空调总成的短路循环混风进入风机流动示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1所示，包括HVAC总成箱体，所述HVAC总成箱体上设有控制器、主进风道38、出风通道，HVAC总成箱体内设有制冷芯体41和制热芯体42；
还包括设置在HVAC总成箱体内的短路风门36、用于驱动短路风门36开闭的伺服电机机构、及与短路风门36相接的用于混风循环的短路风道39；
所述伺服电机机构与控制器连接，控制器发出伺服信号，控制短路风门36打开，引导一部分出风经短路风道39进入主进风道38，与少量进入的新风混风后再次经过制冷/热芯体，完成多次循环混风功能，另一部分出风则直接经出风通道吹出出风口。
作为改进，如图4、图6和图7所示，所述HVAC总成箱体内设有新风入口、主进风口40、制冷芯体41、制热芯体42、冷暖风门43、除霜风门44、模式风门47，所述冷暖风门43用于控制经制冷芯体41或/和制热芯体42后的冷暖风流向，所述除霜风门44用于控制暖风经除霜风口37流出，所述模式风门47用于控制风吹向面部或脚部；
还包括设置在HVAC总成箱体上的短路风门36，短路风门36设置在冷暖风门43一侧，HVAC总成箱体的一端接有出风通道，另一端分别接有主进风道38和短路风道39，所述短路风道39与短路风门36连通，所述主进风道38与主进风口40连通；
鼓风机33产生的新风经新风入口、主进风道38、主进风口40进入HVAC总成箱体内，当新风经制冷芯体41、主出风口45流动时，产生吹面冷风；或
经制冷芯体41、制热芯体42、主出风口45流动时，产生吹面热风，如图8所示；或
经制冷芯体41、制热芯体42、除霜风口37流动时，产生除霜暖风，如图10所示；
鼓风机33产生的新风经新风入口、主进风道38、主进风口40进入HVAC总成箱体内，当新风经制冷芯体41、吹脚风口46流动时，产生吹脚冷风；或
经制冷芯体41、制热芯体42、吹脚风口46流动时，产生吹脚热风，如图9所示；
当新风在HVAC总成箱体内流动时，部分风经短路风门36、短路风道39进入主进风道38，与少量进入的新风混风后再次参与各循环，且可循环多次，大幅提升热量/冷量交换效率，能按需达到理想的出风口温度。
作为实施例的改进，如图4、图5所示，所述短路风门36上设有短路风板，所述短路风板可在控制器作用下沿短路风门36内转动，用以调节短路风门36的出风量。通过短路风板在短路风门36内转动，实现短路风板对短路风门36的不同封闭程度(如全开、半开、全关等)的控制，有效调节经短路风门36、短路风道39进入主进风道38内的内循环风量。
作为实施例的改进，如图11所示，所述短路风道39的一端与短路风门36连通，另一端接有短路循环混风出风口，所述短路循环混风出风口位于鼓风机33一侧。HVAC总成箱体内的部分流动风，经短路风门36、短路风道39、短路循环混风出风口进入主进风道38，与少量进入的新风混风后再次参与各循环，且可循环多次。
作为实施例的改进，如图5所示，所述鼓风机33的一侧还设有内外风门34、内循环风入口35，所述内外风门34用于控制内循环风流动或外部新风流入。
作为实施例的改进，所述HVAC总成箱体上还接有暖风水管和制冷管路，有效配合实现热量/冷量交换，以按需达到理想的出风口温度。
如图2所示，本发明还提供了一种所述多次循环HVAC空调总成的控制器，该控制器与电源连接，控制器上设有暖风风阀、模式风门、冷暖风门、压缩离合、结霜开关、风量调节开关、冷暖调节开关、内外循环开关、CAN、循环风门、内外循环开关、集中风门、室内空气温度传感器、制冷芯体温度传感器、制暖芯体温度传感器、节能模式开关、风量集中开关；
该控制器内设有若干引脚接口，包括电源供电正极1、电源供电负极2、暖风水阀电机电源3、暖风水阀电机信号4、暖风水阀电机负极5、模式风门电机电源6、模式风门电机信号7、模式风门电机负极8、冷暖风门电机电源9、冷暖风门电机信号10、冷暖风门电机负极11、压缩离合控制12、结霜开关信号13、风量调节输入14、冷暖调节输入15、内外循环输入16、CAN输入高17、CAN输入低18、循环混风电机电源19、循环混风电机信号20、循环混风电机负极21、内外循环电机电源22、内外循环电机信号23、内外循环电机负极24、集中风门电机电源25、集中风门电机信号26、集中风门电机负极27、T1室内空气温度传感器信号28、T3制冷芯体温度传感器信号29、T5制暖芯体温度传感器信号30、节能模式按钮输入31、风量集中按钮输入32；
控制器作为人机界面，采集用户操作输入，判断使用者需求，并采集各温度传感器输入信号，判断目前环境空气温度和空调内部各部位温度状态，根据既定逻辑，输出控制信号控制各风门开合角度，使空调系统工作在合理的工作模式，达到节能增效目的。
结合图3所示，本发明的一种多次循环HVAC空调总成的控制方法，具体控制方案如下：
A、节能模式。
按下节能模式按键，自动进入节能模式，再次按下按键则取消节能模式。
B、温度检测。
1、通过室内温度传感器，采集室内空气温度T1，与控制面板的设置温度T2进行对比；节能模式下，当温差|T1-T2|≥M℃时开启多次循环功能，M值依照实验标定值选取。
通过制冷芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T3，与芯体正常工作温度T4进行对比；
节能模式下，当温差(T3-T4)≥N1℃时开启多次循环功能，N1值依照实验标定值选取。
通过制暖芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T5，与芯体正常工作温度T6进行对比；
节能模式下，当温差(T6-T5)≥N2℃时开启多次循环功能，N2值依照实验标定值选取。
节能模式下，前三条对比项，有一项符合则开启多次循环功能，均不满足时方自动取消多次循环功能，或通过节能模式按键，手动取消该功能。
C、风量集中控制。
1、节能模式下。空调系统开启节能模式时，默认开启风量集中控制功能。
当温差(T3-T4)≥N1℃或当温差(T6-T5)≥N2℃时，即自动关闭副驾侧风口，或将其风道有效通风截面积减小。
直到当温差(T3-T4)＜N1℃或当温差(T6-T5)＜N2℃时，将副驾风口恢复原状态。
2、风量集中的手动强制。不管是否打开节能模式，均可通过手动方式强制打开或强制取消该功能。
D、多次循环混风控制。
1、在驾驶室HVAC总成箱体内，设置独立的循环混风风门和其伺服电机驱动机构。
2、当使能条件符合时，控制器依据逻辑发送伺服信号，驱动循环混风风门打开，从而引导一部分出风再次经过短路循环通道重新进入新风通道，与少量进入的新风混风后再次经过制冷/热芯体，完成多次循环混风功能。
3、另一部分出风则直接经出风通道吹出出风口，不再参与循环混风。
4、循环混风风门的开度可以随温差|T1-T2|和(T3-T4)、(T6-T5)而变化，当温差皆不再满足打开条件时，风门开度减小至闭合，短路循环通道被彻底关闭。
5、循环混风风门的开度决定了多次循环混风的混风比例。
使用时，当芯体温度达到正常工作温度，且驾驶室内空气温度接近设定目标温度的一定程度时，控制系统即关闭多次循环模式，进入普通空调的正常工作模式。或由使用者手动直接关闭多次循环模式。
采用本发明提供的多次循环HVAC空调总成，混合新风的温度更接近于芯体当前的工作温度，将新风与芯体的温差尽量降低，消弱新风温差过大时对芯体达到正常工作温度的影响，以便加速制冷/热芯体温度尽快达到正常工作温度，使空调更早进入正常工作状态；
通过多次循环，提高芯体对HVAC内部空气的热交换效果，让吹出风道口的空气温度更接近理想的工作温度，空调启动早期就能更快更明显的制冷/制热效果；
让出风口集中吹向主驾司机，将有限的热交换成果集中体现在目标方向上，降低周边空气对出风温度的中和效果。
在同样的能耗下更早达到同样的出风温感效果，降低的驾驶室温度对出风温度和新风进风温度的影响，即达到了节能的效果。
该系统在暖风应用中，较低的水温也能够到达暖风的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种多次循环HVAC空调总成，其特征在于，包括HVAC总成箱体，所述HVAC总成箱体上设有控制器、主进风道、出风通道，HVAC总成箱体内设有制冷芯体和制热芯体；
还包括设置在HVAC总成箱体内的短路风门、用于驱动短路风门开闭的伺服电机机构、及与短路风门相接的短路风道；
所述伺服电机机构与控制器连接，控制器发出伺服信号，控制短路风门打开，引导一部分出风经短路风道进入主进风道，与少量进入的新风混风后再次经过制冷/热芯体，完成多次循环混风功能，另一部分出风则直接经出风通道吹出出风口。
2.一种权利要求1所述多次循环HVAC空调总成的控制器，其特征在于，该控制器与电源连接，控制器上设有暖风风阀、模式风门、冷暖风门、压缩离合、结霜开关、风量调节开关、冷暖调节开关、内外循环开关、CAN、循环风门、内外循环开关、集中风门、室内空气温度传感器、制冷芯体温度传感器、制暖芯体温度传感器、节能模式开关、风量集中开关；
该控制器内设有若干引脚接口，包括电源供电正极、电源供电负极、暖风水阀电机电源、暖风水阀电机信号、暖风水阀电机负极、模式风门电机电源、模式风门电机信号、模式风门电机负极、冷暖风门电机电源、冷暖风门电机信号、冷暖风门电机负极、压缩离合控制、结霜开关信号、风量调节输入、冷暖调节输入、内外循环输入、CAN输入高、CAN输入低、循环混风电机电源、循环混风电机信号、循环混风电机负极、内外循环电机电源、内外循环电机信号、内外循环电机负极、集中风门电机电源、集中风门电机信号、集中风门电机负极、T1室内空气温度传感器信号、T3制冷芯体温度传感器信号、T5制暖芯体温度传感器信号、节能模式按钮输入、风量集中按钮输入；
控制器作为人机界面，采集用户操作输入，判断使用者需求，并采集各温度传感器输入信号，判断目前环境空气温度和空调内部各部位温度状态，根据既定逻辑，输出控制信号控制各风门开合角度，使空调系统工作在合理的工作模式。
3.一种权利要求1所述多次循环HVAC空调总成的控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)按下节能模式按键，自动进入节能模式；
2)通过室内温度传感器，采集室内空气温度T1，与控制面板的设置温度T2进行对比；
节能模式下，当温差|T1-T2|≥M℃时开启多次循环功能，M值依照实验标定值选取；
通过制冷芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T3，与芯体正常工作温度T4进行对比，节能模式下，当温差|T3-T4|≥N1℃时开启多次循环功能，N1值依照实验标定值选取；
通过制暖芯体温度传感器，采集制冷芯体当前工作温度T5，与芯体正常工作温度T6进行对比，节能模式下，当温差|T6-T5|≥N2℃时开启多次循环功能，N2值依照实验标定值选取；
节能模式下，前三条对比项，有一项符合则开启多次循环功能，均不满足时方自动取消多次循环功能，或通过节能模式按键，手动取消该功能。
4.根据权利要求3所述的一种多次循环HVAC空调总成的控制方法，其特征在于，当空调系统开启节能模式时，默认开启风量集中控制功能；
当温差|T3-T4|≥N1℃或当温差|T6-T5|≥N2℃时，即自动关闭副驾侧风口，或将其风道有效通风截面积减小；
直到当温差|T3-T4|＜N1℃或当温差|T6-T5|＜N2℃时，将副驾风口恢复原状态。
5.根据权利要求4所述的一种多次循环HVAC空调总成的控制方法，其特征在于，循环混风风门的开度随温差|T1-T2|和|T3-T4|、|T6-T5|而变化，当温差不满足打开条件时，风门开度减小至闭合，短路循环通道被彻底关闭。
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