CN109693509A - 一种控制用于车辆的空气调节系统的方法及系统 - Google Patents

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禹廷烨
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梁宝
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Abstract

本发明提供了一种控制用于车辆的空气调节系统的方法及系统。该方法包括对预约加热进行设置,并且对电池进行充电以及进行预约加热。之后,接收用户的所期望的目标温度,并且将供应到车辆中的空气的排出温度与所期望的目标温度进行比较,以调节压缩机的每分钟转数。当调节压缩机的每分钟转数时,根据排出温度与所期望的目标温度是否相同来确定压缩机的每分钟转数,并且确定是否操作电加热器。

Description

一种控制用于车辆的空气调节系统的方法及系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年10月23日提交的韩国专利申请第10-2017-0137560号的优先权和权益,其全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于控制车辆的空气调节系统的方法及系统,更具体地,涉及这样一种控制用于车辆的空气调节系统的方法及系统,其根据电动车辆中设置的预约加热时间对车辆进行充电,收集电池和电子组件在充电期间产生的热能,并且将收集的热能用于预约加热。
背景技术
通常,车辆包括对内部区域进行冷却和加热的空气调节系统。不管外部温度如何改变,这种空气调节系统都能使车辆的内部温度保持在合适的温度,并且配置为通过蒸发器进行的热交换对车辆的内部区域进行加热或冷却,其中,热交换以如下的过程进行:通过驱动压缩机而排放的制冷剂经过冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀以及蒸发器,之后再次循环到压缩机。换言之,在冷却模式下,在空气调节系统中,通过压缩机压缩过的高温高压气相制冷剂经由冷凝器进行冷凝,之后经由贮液干燥机和膨胀阀在蒸发器中蒸发以降低内部温度和湿度。
最近,随着对于能量效率和环境污染的关注正在增加,需要开发能够基本上代替内燃机车辆的环境友好型车辆,这种环境友好型车辆通常分成电动车辆和混合动力车辆,其中,将燃料电池或者电能用作动力源来驱动电动车辆,利用发动机和电池来驱动混合动力车车辆。
这里,应用于电动车辆的空气调节系统在冷却模式下具有相同的基本原理,其中,通过压缩机压缩过的高温和高压气相制冷剂经由冷凝器冷凝、之后经由贮液干燥器和膨胀阀在蒸发器中蒸发,以降低内部温度和湿度,但是其具有的特性在于:高温和高压气相制冷剂在加热模式中用作加热器媒介。
然而,当用户在使用车辆之前设置预约加热时,相关技术中的应用于电动车辆的空气调节系统需要利用在加热通风制冷(HVAC)模块中设置的电加热器来提高吹入到车辆内部的空气的温度。因此,由于过多地使用从电池供应电力的电加热器,减少了电池的充电量并且增加了电池的使用量。此外,当用户操作进行预约车辆加热时,由于充电量的减少和电池使用量的增加,从而使得车辆的总体行驶距离减少。
公开于该部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解,因此其可以包含的信息并不构成在相关国家已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供一种控制用于车辆的空气调节系统的方法,其根据电动车辆中设置的预约加热时间对车辆进行充电,收集充电期间电池和电子组件产生的热能,并且将收集的热能用于预约加热,从而使电加热器的使用量最少化。
本发明的示例性实施方案提供一种控制用于车辆的空气调节系统的方法,其在驻车期间、在空气调节系统中对电池进行充电并且进行预约加热,所述空气调节系统包括冷却装置、激冷器和加热通风制冷模块,其中,所述冷却装置配置为使冷却剂循环到经由冷却管线连接的电池和电子组件,所述激冷器与经由第一阀门与冷却管线连接的连接管线连接,并且冷却剂可以选择性地引入到激冷器,所述加热通风制冷模块经由制冷剂可以循环的制冷剂管线与激冷器连接并且设置有电加热器。
具体地,所述方法可以包括对预约加热进行设置并且对电池进行充电并进行预约加热;确认用户的所期望的目标温度,并且将供应到车辆中的空气的排出温度与所期望的目标温度进行比较,以调节压缩机的每分钟转数;并且当调节压缩机的每分钟转数时,根据排出温度与所期望的目标温度是否相同来确定压缩机的每分钟转数,确定是否操作系统中的电加热器,以及终止操作。
所述方法可以进一步包括:根据用户输入对预约加热进行设置;在车辆的驻车状态中对电池进行充电;开始对车辆进行预约加热;并且通过操作第一阀门接通连接管线,操作设置在冷却管线中的水泵,并且使冷却剂循环到激冷器。在对电池进行充电中,电池可以配置为根据控制器的控制信号从电力供应单元接收电力,其中,所述电力供应单元在车辆外部。
所述第一阀门可以关断将设置在车辆前侧的散热器与电池和电子组件连接的冷却管线,并且冷却剂可以经由水泵的操作沿着接通的连接管线和冷却管线在电池和电子组件处循环时以加热的状态供应到激冷器。所述激冷器可以经由设置在制冷剂管线中的第二阀门与空气调节系统中所包括的冷凝器连接,并且可以经由制冷剂连接管线与压缩机连接。当对车辆进行预约加热时,所述第二阀门可以通过控制器的控制信号关断与空气调节系统中包括的冷凝器、膨胀阀和蒸发器连接的制冷剂管线。
另外,所述方法可以包括:凭借控制器,确认用户对预约加热进行设置期间设置的所期望的目标温度;确定供应到车辆中的空气的排出温度是否低于所期望的目标温度;当排出温度低于所期望的目标温度时,增加压缩机的每分钟转数;以及当供应到车辆中的空气的排出温度高于所期望的目标温度时,减少压缩机的每分钟转数。所述方法可以进一步包括:确定排出温度是否与所期望的目标温度相同;当排出温度与所期望的目标温度相同时,保持压缩机的每分钟转数;以及保持车辆的加热操作,以及终止操作。
所述方法可以进一步包括:当排出温度与所期望的目标温度不同时,控制器确定压缩机的每分钟转数是否是最大。当压缩机的每分钟转数最大时,可以操作电加热器,并且可以保持压缩机的每分钟转数。另外,当压缩机的每分钟转数不是最大时,可以再次确认所期望的目标温度。
根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法,可以通过根据在电动车辆中设置的预约加热时间对车辆进行充电、在充电期间收集从电池和电子组件产生的热能、并且将收集的热能用作预约加热,从而使电加热器的使用量最少化。
此外,根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法可以防止电加热器过度耗电,从而高效地管理完成充电的电池,并且增加车辆的总体行驶距离。另外,当对车辆进行预约加热时,可以同时利用从电池和电子组件和电加热器产生的热能,从而降低了用电费用并且提高了车辆的适销性。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的下述具体描述,本发明的以上和其它目的、特征以及优点将会更明显,在这些附图中:
图1 为示出了应用根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法的空气调节系统的方框图;以及
图2 为示出了根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法的控制流程图。
附图中的标记说明
2:控制器
4:电力供应单元
10:冷却装置
12:冷却管线
13:连接管线
14:电子组件
16:水泵
18:散热器
19:冷却风扇
100:空气调节系统
102:制冷剂管线
104:制冷剂连接管线
110:激冷器(chiller)
120:HVAC模块
122:内部热交换器
124:电加热器
126:打开/关闭门
128:鼓风电机
130:压缩机
140:冷凝器
150:膨胀阀
160:蒸发器
V1、V2:第一阀门、第二阀门。
具体实施方式
应当理解,此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆,例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆,包括各种舟艇、船舶的船只,航空器等等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的,混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆,例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
尽管将示例性实施方案描述为利用多个单元来执行示例性过程,但是应当理解,也可以由一个或多个模块来执行示例性过程。此外,应当理解,术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置为存储模块,处理器具体地配置为执行所述模块以完成下面进一步描述的一个或多个过程。
此外,本发明的控制逻辑可以实施为关于包含由处理器、控制器/控制单元等等执行的可执行程序指令的计算机可读介质的非易失计算机可读介质。所述计算机可读介质的示例包括(但不限于):ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储器设备。所述计算机可读记录介质也可以分布在与计算机系统联接的网络中,使得计算机可读介质以分布式进行存储和执行,例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(Controller Area Network,CAN)。
本文中所使用的术语仅出于描述具体实施方案的目的并且并不旨在限制本发明。此处所使用的单数形式“一个”、“该”和“这个”旨在也包括复数形式,除非上下文清楚地指明了另外的情况。应该进一步理解的是,当被用在该说明书中时,术语“包括”和/或“包含”,指定存在陈述的特征、数字、步骤、操作、元件、和/或零件,但不排除存在或增加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、元件、零件、和/或其组合。此处所使用的术语“和/或”可以包括一个或多个相关联的所列出的术语的任意和全部组合。
除非具体陈述或根据上下文是明显的,此处所使用的术语“大约”理解为在本领域的正常接受的范围内,例如在两个平均标准差内。“大约”能够理解为在陈述的值的10%,9%,8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%,1%,0.5%,0.1%,0.05%或0.01%内。除非根据上下文很清楚是另外的情况,此处所提供的所有数值由术语“大约”进行修改。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。在此之前,该说明书中描述的示例性实施方案和附图中示出的结构仅仅是本发明的示例性实施方案,不代表本发明的全部技术精神,因此应该理解,有可替换提交本申请时的该说明书中描述的示例性实施方案和附图中示出的结构的各种等效形式和修改示例。
附图和说明书视为本质上是说明性的而非限制性的,在全文中,相同的附图标记表示相同的元件。另外,为了理解并便于描述,附图中示出的每个结构的尺寸和厚度随意地示出,但是,本发明并不限于此。另外,该说明书中描述的术语“...单元”、“...装置”、“...部件”以及“...构件”指的是执行至少一个功能或操作的常规结构的单元。
图1为示出了应用根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法的空气调节系统的方框图,以及图2为示出了根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法的控制流程图。参考图1,根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法被用于由控制器2操作的空气调节系统100中,并且该空气调节系统100可以与电动车辆中的冷却装置10联接。控制器2可以配置为操作系统的各个组件和冷却装置。
具体地,冷却装置10可以包括水泵16以及散热器18和冷却风扇19,其中,水泵16配置为使冷却剂循环到经由冷却管线12彼此连接的电池15和电子组件14,散热器18和冷却风扇19设置在车辆的前侧,以经由热交换对完成冷却的高温冷却剂和外部空气进行冷却。电子组件14可以包括电力控制单元(electric power control unit,EPCU)和车载充电器(board charger,OBC)。
此外,空气调节系统100可以包括:激冷器110、HVAC模块、压缩机130、冷凝器140、膨胀阀150和蒸发器160。具体地,激冷器110可以经由第一阀门V1连接到连接管线13,其中,第一阀门V1设置在电子组件14与散热器18之间的冷却管线12中。冷却剂可以根据第一阀门V1的操作经由连接管线13选择性地引入到激冷器110。激冷器110可以经由设置在制冷剂管线102中的第二阀门V2与冷凝器140连接,并且可以经由制冷剂连接管线104与压缩机130连接。
HVAC模块120可以在其中包括蒸发器160和打开/关闭门126,其中,蒸发器160连接到制冷剂管线102,打开/关闭门126配置为选择性地调节通过蒸发器160的外部空气,以将外部空气引入到内部热交换器122和电加热器124。电加热器124可以是正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)加热器,其通过从电池(未示出)接收电力而工作。
HVAC模块120可以配置为,将通过操作设置在HVAC模块一侧的鼓风电机128而将通过蒸发器160的空气引入到车辆中,或者将顺序地通过蒸发器160、内部热交换器122和电加热器124的空气引入到车辆中。换言之,在HVAC模块120中,由控制器2操作的打开/关闭门126可以配置为,根据车辆内部的冷却或加热模式而选择性地打开或关闭内部热交换器122和电加热器124,从而调节空气流。
压缩机130可以经由制冷剂管线102连接在蒸发器160和内部热交换器122之间。压缩机130可以与HVAC模块130分开设置,并且可以配置为将气态的制冷剂压缩成高温和高压的制冷剂。冷凝器140可以经由制冷剂管线102与内部热交换器122连接,并且可以配置为将制冷剂冷凝。膨胀阀150可以设置在冷凝器140与蒸发器160之间的制冷剂管线102中。膨胀阀150可以配置为接收从冷凝器140排出的制冷剂,并且将制冷剂膨胀,以及将膨胀过的制冷剂供应至蒸发器160。此外,蒸发器160可以配置为将从膨胀阀150供应的制冷剂蒸发。如上面所描述的空气调节系统100可以配置为通过制冷剂的循环对车辆内部进行冷却或加热。
在该示例性实施方案中,所述控制空气调节系统的方法在驻车期间对电池15进行充电并且进行预约加热,并且可以包括:设置预约加热并且对电池15进行充电以及进行预约加热;确认用户的所期望的目标温度(desired target temperature,DTT);将供应到车辆中的空气的排出温度与DTT进行比较;并且调节压缩机130的每分钟转数(revolutionsper minute,RPM);当调节压缩机130的RPM时,根据排出温度是否与DTT相同来确定压缩机的RPM;确定是否操作电加热器;并且终止操作。本文中下面将进一步详细描述的方法可以由控制器执行。另外,操作的终止可以指的是电加热器操作的终止。
具体地,用户可以在驻车之前设置预约加热(S1)。所述预约加热在具有相对较低温度的季节(比如,较冷天气月份,例如冬季)中根据停止车辆的操作时间来提高内部温度。当设置预约加热时,控制器2可以配置为在驻车时对电池15进行充电(S2)。在对电池15进行充电时(S2),电池15可以配置为根据控制器2的控制信号从设置在车辆外部的电力供应单元4接收电力。当开始对电池15进行充电时,控制器2也可以配置为通过操作冷却装置10和空气调节系统100而开始对车辆进行预约加热。
此外,控制器2可以配置为通过操作第一阀门V1而接通连接管线13,并且通过操作设置在冷却管线12中的水泵16使冷却剂循环到激冷器110(S4)。这里,第一阀门V1可以配置为,通过控制器2的控制信号关断将散热器18与电池15和电子组件14连接的冷却管线12。因此,当冷却剂通过水泵16的操作沿着接通的连接管线13和冷却管线12循环至电池15和电子组件14时,冷却剂可以以加热的状态供应到激冷器110。
换言之,在对电池15进行充电期间产生的热能以及包括在电子组件14中的充电器所产生的热能可以提高冷却剂的温度。当对车辆进行预约加热时,第二阀门V2可以配置为通过控制器2的控制信号关断与冷凝器140、膨胀阀150和蒸发器160连接的制冷剂管线102。因此,从冷凝器140排出的制冷剂可以通过激冷器110。具体地,制冷剂可以与引入到激冷器110的高温冷却剂交换热量时以温度提高的状态供应到压缩机130。
此外,可以在压缩机130中压缩制冷剂,并且可以将制冷剂以高和温高压状态供应至内部热交换器122。打开/关闭门126可以配置为根据控制器2的操作来开启内部热交换器122和电加热器124。因此,从HVAC模块120供应到车辆中的空气在通过蒸发器160(其中,停止供应制冷剂)并且通过内部热交换器122和电加热器124时可以具有提高的温度。
此外,控制器2可以配置为确认在用户对预约加热进行设置期间设置的DTT(S5)。之后,控制器2可以配置为确认供应到车辆中的空气的排出温度是否低于DTT(S6)。当排出温度低于DTT时,可以增加压缩机130的RPM(S7)。因此,通过RPM增加的压缩机130可以将更高温度和压力的制冷剂供应到内部热交换器122。此外,通过内部热交换器122时进行热交换的空气可以以空气的温度进一步升高的状态供应到车辆中。
另外,当排出温度高于DTT时,可以减少压缩机130的RPM(S8)。因此,通过RPM减少的压缩机130可以将降低温度和压力的制冷剂供应到内部热交换器122。此外,通过内部热交换器122时进行热交换的空气可以以空气的温度降低的状态供应到车辆中。
当调节压缩机130的RPM时,控制器2可以配置为确定排出温度是否与DTT相同(S9)。具体地,当排出温度与DTT相同时,控制器2可以配置为保持压缩机130的RPM(S10)。之后,控制器2可以配置为保持车辆的加热操作(S11),并且终止控制。
然而,当排出温度与DTT不同时,控制器2可以配置为确定压缩机130的RPM是否为最大(S12)。当压缩机130的RPM为最大时,控制器2可以配置为操作电加热器124(S13)。
换言之,当压缩机130的RPM为最大并且排出温度与DTT不同时,不能仅凭借通过内部热交换器的制冷剂和空气之间的热交换来升高排出温度。因此,控制器2可以配置为操作电加热器124,从而升高通过内部热交换器122和电加热器124的空气的排出温度。之后,随着空气通过操作的电加热器124,可以升高通过电加热器124的空气的温度。
此外,控制器2可以配置为再次保持压缩机130的RPM(S10)和车辆的加热操作(S11),并且终止控制。换言之,控制器2可以配置为减少或最少化当执行各操作时利用从电池15供应的电力而操作的电加热器124的操作。同时,可以减少电池15的使用量。同时,当压缩机的RPM不是最大时,控制器2可以返回到确认在用户对预约加热进行设置期间设置的DTT(S5)。之后,控制器2可以重复地执行各个步骤。
当应用如上所述配置的根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法时,可以通过根据在电动车辆中设置的预约加热时间对车辆进行充电、在充电期间收集从电池15和电子组件14产生的热能、并且将收集的热能用作预约加热,从而使电加热器124的使用量最少化。
此外,根据本发明的示例性实施方案的控制用于车辆的空气调节系统的方法可以防止电加热器124的电量过度消耗,从而高效地管理完成充电的电池15,并且增加车辆的整体行驶距离。当对车辆进行预约加热时,可以同时利用从电池15和电子组件14以及电加热器124产生的热能,从而降低了用电费用,并且提高了车辆的适销性。
尽管已经结合目前被认为是示例性实施方案的实施方案描述了本发明,应该理解本发明不限于公开的实施方案,而是相反地,旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (12)

1.一种控制用于车辆的空气调节系统的方法,所述空气调节系统包括加热通风制冷模块,所述方法包括:
当驻车时,凭借控制器,接收预约加热,并且执行电池的充电和预约加热;
凭借控制器,确认用户的所期望的目标温度,并且将供应到车辆中的空气的排出温度与所期望的目标温度进行比较,以调节压缩机的每分钟转数;
在调节压缩机的每分钟转数时,凭借控制器,根据排出温度与所期望的目标温度是否相同来确定压缩机的每分钟转数,并且确定是否操作系统中的电加热器,以及终止操作。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
通过控制第一阀门接通系统中的连接管线,操作设置在系统的冷却管线中的水泵,并且使冷却剂循环到激冷器,以开始对车辆进行预约加热;
其中,冷却装置经由所述冷却管线使冷却剂循环,并且所述激冷器与所述连接管线连接,以经由所述第一阀门连接到所述冷却管线。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,对电池进行充电时,电池通过控制器的控制信号从设置在车辆外部的电力供应单元接收电力。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第一阀门关断将设置在车辆前侧的散热器与电池和电子组件连接的冷却管线,并且冷却剂经由水泵的操作沿着接通的连接管线和冷却管线在电池和电子组件处循环时以加热的状态供应到激冷器。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,所述激冷器经由设置在制冷剂管线中的第二阀门与空气调节系统的冷凝器连接,并且经由制冷剂连接管线与压缩机连接。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,当对车辆进行预约加热时,所述第二阀门通过控制器的控制信号关断与空气调节系统的冷凝器、膨胀阀和蒸发器连接的制冷剂管线。
7.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
凭借控制器,确认响应于接收用户对预约加热进行设置期间设置的所期望的目标温度;
凭借控制器,确定供应到车辆中的空气的排出温度是否低于所期望的目标温度;
当排出温度低于所期望的目标温度时,凭借控制器,增加压缩机的每分钟转数;
当排出温度高于所期望的目标温度时,凭借控制器,减少压缩机的每分钟转数。
8.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:
凭借控制器,确定排出温度是否与所期望的目标温度相同;
当排出温度与所期望的目标温度相同时,凭借控制器,保持压缩机的每分钟转数;
凭借控制器,保持车辆的加热操作,以及终止操作。
9.根据权利要求8所述的方法,进一步包括:
当排出温度与所期望的目标温度不同时,凭借控制器,确定压缩机的每分钟转数是否是最大。
10.根据权利要求9所述的方法,进一步包括:
当压缩机的每分钟转数是最大时,凭借控制器,操作电加热器,并且保持压缩机的每分钟转数。
11.根据权利要求9所述的方法,进一步包括:
当压缩机的每分钟转数不是最大时,凭借控制器,再次确认所期望的目标温度。
12.一种控制用于车辆的空气调节系统的系统,所述空气调节系统包括加热通风制冷模块,所述控制用于车辆的空气调节系统的系统包括:
存储器,其配置为存储程序指令;以及
处理器,其配置为执行所述程序指令,所述程序指令在执行时配置为:
当驻车时,接收预约加热,并且执行电池的充电和预约加热;
确认用户的所期望的目标温度,并且将供应到车辆中的空气的排出温度与所期望的目标温度进行比较,以调节压缩机的每分钟转数;
在调节压缩机的每分钟转数时,根据排出温度与所期望的目标温度是否相同来确定压缩机的每分钟转数,并且确定是否操作系统中的电加热器,以及终止操作。
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