CN108357326B - 一种汽车制冷系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车制冷系统及其控制方法，包括压缩机、冷凝器、空调蒸发器和鼓风机，所述压缩机、所述冷凝器、所述空调蒸发器顺次首尾连通形成空调回路；所述鼓风机设置在所述空调蒸发器处；其特征在于，还包括蓄冷式蒸发器，所述蓄冷式蒸发器与所述空调蒸发器并联。本发明能够减少压缩机与冷凝器的数量，减小空调系统和车载冰箱的占用空间，同时有利于减小整车故障率提高车辆的可靠性，有利于降低整车成本。

Description

一种汽车制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域，特别是一种汽车制冷系统及其控制方法。

背景技术

目前市场上所有的车型几乎都配有行车空调，对于跑运输的卡车来说，车辆的每日行车时长达80％甚至更高，也就是说具备超长时间运行空调的能力，采用蓄冷式蒸发器设计，可以保持在车辆不启动的情况下，仍可保持2小时左右的制冷能力，基本保证了全天候的制冷能力。同时，为了提高车辆的使用舒适度，高档车型还配有车载冰箱，以满足用户使用需求。因此，很多车型上会同时出现两套制冷系统，且制冷原理一致，各自独立工作，均采用压缩机做功的蒸汽压缩式制冷方式，这样导致整车成本和故障率提高，也额外占用了车内空间。因此，减少整车制冷系统是降低成本和提高可靠性的重要思路，将其中冰箱的制冷压缩机由电动变为皮带轮式压缩机，将冰箱布置为前置仪表台下方区域，共用冷凝器系统和压缩机以及鼓风机，在行车时使用空调的制冷系统，为车载冰箱提供制冷，在驻车时利用冰箱的蓄冷式蒸发器，继续为用户保留2小时左右的制冷需求。

请参照图1，其中，图1为现有技术公开的汽车空调的结构示意图，其中，主要包括空调主机1'、冷凝器2'、压缩机3'及管路4'等组成，空调主机1'只有一蒸发器5'和一鼓风机6'。请参照图2，图2为现有技术中公开的车载冰箱的结构示意图；现有技术中的车载冰箱系统是由一个冰箱箱体1"、一蒸发器2"、底部设有一压缩机3"、一个冷凝器4"和管路5"等组成。

同时配置车载空调和车载冰箱的功能，需要在驾驶舱内装配两套制冷系统，占用了更多的驾驶舱空间，减小人员活动或储物空间；装配两套制冷系统，导致故障率增加，冰箱采用电动压缩机，增加了蓄电池的损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车制冷系统及其控制方法，以解决现有技术中的不足，它能够减少压缩机与冷凝器的数量，减小空调系统和车载冰箱的占用空间，同时有利于减小整车故障率提高车辆的可靠性，有利于降低整车成本。

本发明提供了一种汽车制冷系统，包括压缩机、冷凝器、空调蒸发器和鼓风机，所述压缩机、所述冷凝器、所述空调蒸发器顺次首尾连通形成空调回路；所述鼓风机设置在所述空调蒸发器处；其中，还包括蓄冷式蒸发器，所述蓄冷式蒸发器与所述空调蒸发器并联。

如上所述的汽车制冷系统，其中，优选的是，还包括冰箱壳体和冰箱内胆，所述冰箱内胆和所述蓄冷式蒸发器均设置在所述冰箱壳体内，有所述蓄冷式蒸发器位于所述冰箱内胆的上方，所述冰箱内胆与所述蓄冷式蒸发器之间贴合，且所述冰箱内胆与所述蓄冷式蒸发器接触的部分由导热材料制成；所述冰箱壳体与所述冰箱内胆之间设有保温层。

如上所述的汽车制冷系统，其中，优选的是，还包括节流阀和三通阀，所述节流阀的进口与所述冷凝器连通，所述节流阀的两个出口分别与所述空调蒸发器、所述蓄冷式蒸发器连通，所述三通阀的两个进口分别与所述空调蒸发器、所述蓄冷式蒸发器连通，所述三通阀的出口与所述压缩机的进口连通。

如上所述的汽车制冷系统，其中，优选的是，还包括蓄冷传感器、车身控制器和车内温度传感器；

所述蓄冷传感器、所述车内温度传感器、所述压缩机和所述节流阀均与所述车身控制器电连接；

所述蓄冷传感器用于检测所述冰箱内胆中的温度；

所述车内温度传感器用于检测车内温度；

所述车身控制器获取所述蓄冷传感器的检测结果和所述车内温度传感器的检测结果，控制所述压缩机和所述节流阀工作。

本发明还提出了一种用于如上任一项所述的汽车制冷系统的控制方法，其中，包括以下步骤：

S1，判断空调制冷是否运行；如果是，进入步骤S2；如果否，进入步骤S7；

S2，获取车内温度及第一设定温度；

S3，判断车内温度是否小于第一设定温度；如果是，进入步骤S4，如果否，进入步骤S6；

S4，启动冰箱制冷；

S5，控制压缩机工作，并控制节流阀同时向空调蒸发器和蓄冷式蒸发器供液；进入步骤S1；

S6，控制节流阀以全速向空调蒸发器供液；进入步骤S2；

S7，判断冰箱是否被手动开启，如果否，进入步骤S1，如果是，进入步骤S8；

S8，获取冰箱内部温度及第二设定温度；

S9，判断冰箱内部温度是否小于第二设定温度，如果是，进入步骤S1；如果否，进入步骤S10；

S10，控制压缩机工作，控制节流阀以最大流量向所述蓄冷式蒸发器供液，进入步骤S1。

如上所述的汽车制冷系统的控制方法，其中，优选的是，步骤S4中包括以下具体步骤：

S401，获取冰箱内部温度及第二设定温度；

S402，判断冰箱内部温度是否大于第二设定温度；如果是，进入步骤S5；如果否，进入步骤S1；

如上所述的汽车制冷系统的控制方法，其中，优选的是，步骤S5中还包括以下具体步骤：

S501，提高压缩机转速，使经过节流阀的液体流速变大；

S502，保证流向空调蒸发器的液体流量不变，控制节流阀流出的部分液体流向蓄冷式蒸发器内。

如上所述的汽车制冷系统的控制方法，其中，优选的是，步骤S5中还包括以下步骤：

S503，判断蓄冷式蒸发器是否达到最大储冷量；如果否，进入到步骤S502，如果是，进入到步骤S504；

S504，降低压缩机转速，使经节流阀的液体流速变小；

S505，保证流向空调蒸发器的液体流量不变，关闭所述节流阀与所述蓄冷式蒸发器连接的出口。

与现有技术相比，本发明通过在车载空调的空调蒸发器上并联一个蓄冷式蒸发器，使车载冰箱与车载空调共用压缩机和冷凝器；如此，减少了压缩机与冷凝器的数量，减小空调系统和车载冰箱的占用空间，同时有利于减小整车故障率提高车辆的可靠性，有利于降低整车成本。

附图说明

图1为现有技术公开的汽车空调的结构示意图；

图2为现有技术中公开的车载冰箱的结构示意图；

图3为本发明提出的汽车制冷系统的结构示意图；

图4为本发明提出的车载冰箱的结构示意图；

图5为本发明提出的汽车制冷系统的控制方法的步骤流程图；

图6为步骤S4中的具体步骤流程图；

图7为步骤S5中的具体步骤流程图。

附图标记说明：

1'-空调主机，2'-冷凝器，3'-压缩机，4'-管路；

1"-冰箱箱体，2"-蒸发器，3"-压缩机，4"-冷凝器，5"-管路；

1-压缩机，2-冷凝器，3-空调蒸发器，4-鼓风机，5-蓄冷式蒸发器，6-箱壳体，7-冰箱内胆，8-节流阀，9-三通阀。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种汽车制冷系统，请参照图3和图4，图3为本发明提出的汽车制冷系统的结构示意图，图4为本发明提出的车载冰箱的结构示意图。其中，包括压缩机1、冷凝器2、空调蒸发器3和鼓风机4，所述压缩机1、所述冷凝器2、所述空调蒸发器3顺次首尾连通形成空调回路；所述鼓风机4设置在所述空调蒸发器3处；其特征在于，还包括蓄冷式蒸发器5，所述蓄冷式蒸发器5与所述空调蒸发器3并联。

如此，通过将蓄冷式蒸发器5与空调蒸发器3并联，将汽车上原有的空调系统和冰箱制冷系统合并成汽车制冷系统，使得空调系统和冰箱制冷系统共用压缩机1和冷凝器2,从而减少了压缩机1与冷凝器2的数量，减少了车内空间的占用量，进而降低了整车的故障率，提高了可靠性。具体使用时，通过控制进入空调蒸发器3和蓄冷式蒸发器5之间的冷媒的流量，从而实现对于车内温度和车载冰箱中温度的调节和控制。

作为一种优选方式，还包括冰箱壳体6和冰箱内胆7，所述冰箱内胆7和所述蓄冷式蒸发器5均设置在所述冰箱壳体6内，有所述蓄冷式蒸发器5位于所述冰箱内胆7的上方，所述冰箱内胆7与所述蓄冷式蒸发器5之间贴合，且所述冰箱内胆7与所述蓄冷式蒸发器5接触的部分由导热材料制成；所述冰箱壳体6与所述冰箱内胆7之间设有保温层。具体实施时，所述冰箱壳体6由绝热材料制成。如此，通过将蓄冷式蒸发器5设置在冰箱壳体6内，并使蓄冷式蒸发器5与冰箱内胆7贴合，所述冰箱内胆7与冰箱内胆7接触的部分由导热材料制成，如此，便于对冰箱内胆7的内部进行降温，有利于降低冰箱内胆7内部的温度。由于热空气上升，冷空气下降的原理，将蓄冷式蒸发器5设置在所述冰箱内胆7的上部，有利于在冰箱内胆7内形成对流，有利于提高降温效率。

作为一种优选方式，请参照图3，还进一步包括节流阀8和三通阀9，所述节流阀8的进口与所述冷凝器2连通，所述节流阀8的两个出口分别与所述空调蒸发器3、所述蓄冷式蒸发器5连通，所述三通阀9的两个进口分别与所述空调蒸发器3、所述蓄冷式蒸发器5连通，所述三通阀9的出口与所述压缩机1的进口连通。如此，通过设置节流阀8，能够便于控制向空调蒸发器3和蓄冷式蒸发器5的液体流量和比例。例如：仅有空调系统需要制冷时，控制经过节流阀8的液体全部流向空调蒸发器3；当空调系统和冰箱内胆7中均需要降温进，控制经过节流阀8的液体分别向空调蒸发器3和蓄冷式蒸发器5内供液；当仅有冰箱内胆7内的温度需要降低时，控制经过节流阀8的液体全部流向蓄冷式蒸发器5。更进一步地，还包括蓄冷传感器、车身控制器和车内温度传感器；所述蓄冷传感器、所述车内温度传感器、所述压缩机1和所述节流阀8均与所述车身控制器电连接；所述蓄冷传感器用于检测所述冰箱内胆7中的温度；所述车内温度传感器用于检测车内温度；所述车身控制器获取所述蓄冷传感器的检测结果和所述车内温度传感器的检测结果，控制所述压缩机1和所述节流阀8工作。具体实施时，所述车身控制器用于根据冰箱中的温度是否高于预设的冰箱温度、所述车内温度是否高于预设的车内温度、车内空调系统是否开启以及车载冰箱是否开启等来控制压缩机1及节流阀8的工作状态。具体地，在冰箱中的温度高于预设的冰箱温度，且冰箱开启，空调系统关闭时，控制压缩机1和节流阀8工作，并控制经节流阀8的液体全部流向蓄冷式蒸发器5；当空调系统开启、冰箱关闭，且车内的温度高于预设的车内温度时，控制压缩机1和节流阀8工作，并控制经节流阀8的液体全部流向空调蒸发器3；当空调系统和冰箱同时关闭时，控制压缩机1停止工作；当空调系统和冰箱均开启时，控制压缩机1和节流阀8工作，并控制经节流阀8的液体分别流向空调蒸发器3和蓄冷式蒸发器3中。如此，通过共用压缩机1和冷凝器2，能够实现空调系统和冰箱的同时制冷，有利于减小占用车内空间，还有利于节约能量。

本发明具体实施方式还提出了一种用于如上所述的汽车制冷系统的控制方法，请参照图5，图5为本发明提出的汽车制冷系统的控制方法的步骤流程图；其中，包括以下步骤：

S1，判断空调制冷是否运行；如果是，进入步骤S2；如果否，进入步骤S7；

S2，获取车内温度及第一设定温度；具体实施时第一设定温度为空调系统的设定温度，即，第一设定温度对应空调系统的设置温度。

S3，判断车内温度是否小于第一设定温度；如果是，进入步骤S4，此时，表明车内温度已经达到了第一设定温度，如此，能够优先对车内进行降温。如果否，进入步骤S6，此时，表明车内温度还未下降到第一设定温度进入步骤S6继续对车内温度进行降温；

S4，启动冰箱制冷；

S5，控制压缩机1工作，并控制节流阀8同时向空调蒸发器3和蓄冷式蒸发器5供液；进入步骤S1，在进入步骤S1的同时，保持压缩机1及节流阀8的工作状态；直到车内温度小于第一设定温度。如此，保证了车内温度的快速下降，保证驾乘的舒适性。

S6，控制节流阀8以全速向空调蒸发器3供液；进入步骤S2；

S7，判断冰箱是否被手动开启，如果否，进入步骤S1，如冰箱未被开启，则说明冰箱无需制冷，此时不对冰箱进行制冷，能够避免能量的浪费，如果是，进入步骤S8，如此，说明冰箱需要制冷。

S8，获取冰箱内部温度及第二设定温度；即，第二设定温度为冰箱的设定温度。

S9，判断冰箱内部温度是否小于第二设定温度，如果是，进入步骤S1，此时，说明冰箱内部温度较低，无需进一步制冷；如果否，进入步骤S10，此时，说明冰箱内部温度较高，需要进一步制冷；

S10，控制压缩机1工作，控制节流阀8以最大流量向所述蓄冷式蒸发器5供液，进入步骤S1，在进入步骤S1的过程中，压缩机1和节流阀8的工作状态不变，如此，保证持续对冰箱进行降温，直到冰箱内的温度降低到预设温度值。

具体实施时，请参照图6，图6为步骤S4中的具体步骤流程图；步骤S4中包括以下具体步骤：

S401，获取冰箱内部温度及第二设定温度；

S402，判断冰箱内部温度是否大于第二设定温度；如果是，进入步骤S5；如果否，进入步骤S1；如此，在启动冰箱制冷之前判断冰箱内的温度，以根据需要对冰箱进行制冷，有利于节约能量。

作为一种优选方式，请参照图7，图7为步骤S5中的具体步骤流程图。步骤S5中还包括以下具体步骤：

S501，提高压缩机1转速，使经过节流阀8的液体流速变大；

S502，保证流向空调蒸发器3的液体流量不变，控制节流阀8流出的部分液体流向蓄冷式蒸发器5内。如此，能够根据需要对节流阀8进行控制，提高冰箱的制冷速度。使冰箱内的温度快速下降。

进一步地，步骤S5中还包括以下步骤：

S503，判断蓄冷式蒸发器5是否达到最大储冷量；如果否，进入到步骤S502，如果是，进入到步骤S504；如此，能够通过蓄冷式蒸发器5保存一定的储冷量，不需要压缩机1实时工作，从而能够节约能量。

S504，降低压缩机1转速，使经节流阀8的液体流速变小；如此，在蓄冷式蒸发器5的储冷量达到最大值时，调节节流阀8，并降低压缩机1的转速，有利于减小压缩机1的耗电量，能够节约能量。

S505，保证流向空调蒸发器3的液体流量不变，关闭所述节流阀8与所述蓄冷式蒸发器5连接的出口。如此，能够减小节流阀8流过的液体量，能够减小对于压缩机1的功率需求。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种汽车制冷系统，包括压缩机（1）、冷凝器（2）、空调蒸发器（3）和鼓风机（4），所述压缩机（1）、所述冷凝器（2）、所述空调蒸发器（3）顺次首尾连通形成空调回路；所述鼓风机（4）设置在所述空调蒸发器（3）处；其特征在于，还包括蓄冷式蒸发器（5），所述蓄冷式蒸发器（5）与所述空调蒸发器（3）并联;

还包括冰箱壳体（6）和冰箱内胆（7），所述冰箱内胆（7）和所述蓄冷式蒸发器（5）均设置在所述冰箱壳体（6）内，所述蓄冷式蒸发器（5）位于所述冰箱内胆（7）的上方，所述冰箱内胆（7）与所述蓄冷式蒸发器（5）之间贴合，且所述冰箱内胆（7）与所述蓄冷式蒸发器（5）接触的部分由导热材料制成；所述冰箱壳体（6）与所述冰箱内胆（7）之间设有保温层；

还包括节流阀（8）和三通阀（9），所述节流阀（8）的进口与所述冷凝器（2）连通，所述节流阀（8）的两个出口分别与所述空调蒸发器（3）、所述蓄冷式蒸发器（5）连通，所述三通阀（9）的两个进口分别与所述空调蒸发器（3）、所述蓄冷式蒸发器（5）连通，所述三通阀（9）的出口与所述压缩机（1）的进口连通；

使用时，包括以下步骤：

S1，判断空调制冷是否运行；如果是，进入步骤S2；如果否，进入步骤S7；

S2，获取车内温度及第一设定温度；

S3，判断车内温度是否小于第一设定温度；如果是，进入步骤S4，如果否，进入步骤S6 ；

S4，启动冰箱制冷；

S5，控制压缩机（1）工作，并控制节流阀（8）同时向空调蒸发器（3）和蓄冷式蒸发器（5）供液；进入步骤S1；

S6，控制节流阀（8）以全速向空调蒸发器（3）供液；进入步骤S2；

S7，判断冰箱是否被手动开启，如果否，进入步骤S1，如果是，进入步骤S8；

S8，获取冰箱内部温度及第二设定温度；

S9，判断冰箱内部温度是否小于第二设定温度，如果是，进入步骤S1；如果否，进入步骤S10；

S10，控制压缩机（1）工作，控制节流阀（8）以最大流量向所述蓄冷式蒸发器（5）供液，进入步骤S1;

步骤S5中还包括以下具体步骤：

S501，提高压缩机（1）转速，使经过节流阀（8）的液体流速变大；

S502，保证流向空调蒸发器（3）的液体流量不变，控制节流阀（8）流出的部分液体流向蓄冷式蒸发器（5）内;

步骤S5中还包括以下步骤：

S503，判断蓄冷式蒸发器是否达到最大储冷量；如果否，进入到步骤S502，如果是，进入到步骤S504；

S504，降低压缩机（1）转速，使经节流阀（8）的液体流速变小；

S505，保证流向空调蒸发器（3）的液体流量不变，关闭所述节流阀（8）与所述蓄冷式蒸发器（5）连接的出口。

2.根据权利要求1所述的汽车制冷系统，其特征在于，还包括蓄冷传感器、车身控制器和车内温度传感器；

所述蓄冷传感器、所述车内温度传感器、所述压缩机（1）和所述节流阀（8）均与所述车身控制器电连接；

所述蓄冷传感器用于检测所述冰箱内胆（7）中的温度；

所述车内温度传感器用于检测车内温度；

所述车身控制器获取所述蓄冷传感器的检测结果和所述车内温度传感器的检测结果，控制所述压缩机（1）和所述节流阀（8）工作。

3.根据权利要求1所述的汽车制冷系统，其特征在于，步骤S4中包括以下具体步骤：

S401，获取冰箱内部温度及第二设定温度；

S402，判断冰箱内部温度是否大于第二设定温度；如果是，进入步骤S5；如果否，进入步骤S1。

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