CN110509745B - 一种新型冷暖集成式自动控制空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型冷暖集成式自动控制空调系统，包括顶置空调、除霜系统和采暖系统，其特征在于：还包括水路系统，水路系统经发动机、加热器和水泵后分为三路，一路经第一电动水阀流至风机盘管，二路经第二电动水阀流至车厢散热器，三路经第三电动水阀流至除霜器；三路水路汇流至回水集水器，并流至发动机，完成一个水路循环。本发明提供的空调系统相比于制冷、制热、采暖独立控制运行的空调系统，该空调系统采用冷暖集成控制和高度集成面板，实现了空调产品的智能化和操作便利性，降低车内温度的波动，提升产品竞争力和乘客舒适性体验。

Description

一种新型冷暖集成式自动控制空调系统
技术领域
本发明属于客车空调领域，具体涉及一种新型冷暖集成式自动控制空调系统。
背景技术
随着生活水平的不断提高，客户对乘车舒适性的要求不断提升，现有空调产品单一的制冷/制热模式已不能满足人民对空气调节的要求，换热量、风量、温度等参数需要强关联，否则就会出现忽冷忽热、吹风不舒服、车厢闷、晕车等情况的发生。
传统客车往往将空调、水暖、除霜独立为三个系统，夏季使用单冷空调进行制冷降温，冬季使用地板水暖散热器进行加热，配置单暖除霜器用暖风或自然风对前风挡玻璃除霜。随着客户需求和整车要求的提升，顶置空调开始使用冷暖集成式空调，如澳大利亚客户需求。除霜器开始配置冷暖除霜器，与乘用车的HVAC总成近似，可以实现冷风、暖风、混合风，同时吹风模式可以吹风挡玻璃进行除雾除霜，也可以吹头吹脚切换，满足司机区局部温度控制。欧洲客户更多的需求制冷、制热、冷暖除霜一体化系统控制，特别是高端客户更是需要冷暖一体化全自动空调系统。
现有技术方案为：顶置空调产品、除霜器、车厢加热器相互独立，根据控制温度进行各自的温度调整，每个部件采用翘板开关独立控制且各部件的启停需要司机手动操作。空调、采暖、除霜各部件独立控制的技术，主要有以下问题：1、外界环境温度变化较大时，车厢内温度容易出现波动，不能实现恒温控制；2、翘板开关需要司机根据个人感受手动操作，影响驾驶安全性，不能做到空调产品的自动控制；3、由于车厢空间较大，各个功能模块的分布空间局限，造成整车温度均匀性较差。
发明内容
针对上述现有技术方案中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种新型冷暖集成式自动控制空调系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种新型冷暖集成式自动控制空调系统，包括顶置空调、除霜系统和采暖系统，还包括水路系统，所述顶置空调包括顶置机组、压缩机以及顶置空调的风机盘管，除霜系统包括除霜器，采暖系统包括发动机、加热器、回水集水器、水泵以及车厢散热器；其中，顶置空调中的冷媒经压缩机后分流至顶置机组和除霜器，并汇集至压缩机；
水路系统经发动机、加热器和水泵后分为三路，一路经第一电动水阀流至风机盘管，二路经第二电动水阀流至车厢散热器，三路经第三电动水阀流至除霜器；三路水路汇流至回水集水器，并流至发动机，完成一个水路循环。
还包括具有空调控制功能以及记忆功能的集成面板，集成面板通过CAN控制系统与顶置空调、除霜系统、采暖系统、第一电动水阀、第二电动水阀和第三电动水阀连接控制。
还包括设置在车厢各位置处的用于检测车厢内温度的车内温度传感器，以及设置在车厢外部的用于检测车厢外部温度的车外温度传感器，车外温度传感器和车内温度传感器均与集成面板连接。
所述回水集水器与发动机之间的水路中设置有第四电动水阀，发动机与加热器之间的水路中设置有第五电动水阀，第四电动水阀和第五电动水阀均与集成面板连接。
所述第一电动水阀和第二电动水阀均为两位两通电动水阀，第三电动水阀为两位三通电动水阀，第三电动水阀还与除霜器的水路出口连接。
所述车厢散热器包括左后自然散热片、左前自然散热片、右后自然散热片和右前自然散热片，并相应的布设在客车的左后、左前、左后和右前位置。
所述顶置空调中的冷媒经压缩机后，经高压煤管分流至顶置机组和除霜器，并经低压煤管汇集至压缩机。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的空调系统，能够维持车厢内温度的一致性，通过检测车厢内外温度以及设定温度，判断压缩机、加热器的开启顺序，结合水阀及风速的调节，实现预期的出风温度，从而维持车厢内温度的稳定性；当车外温度或设定温度变化时，压缩机、水阀等部件能够自适应调节，保证出风温度和车厢内温度的持续性变化。
2、本发明提供的空调系统能够记忆司机的操作习惯及设定温度，开启空调系统时，能够记忆上次关闭空调系统时所设定的温度值，并在开启空调系统时直接调整至上次关闭空调系统时所设定的温度值，减少司机的手动操作性，提升驾驶安全性。
3、使用具有空调控制功能以及记忆功能的集成面板替代独立的翘板开关，增加操作便利性，还能够提升仪表台的外在美观度。
相比与制冷、制热、采暖独立控制运行的空调系统，该空调系统采用冷暖集成控制和高度集成面板，实现了空调产品的智能化和操作便利性，降低车内温度的波动，提升产品竞争力和乘客舒适性体验。
附图说明
图1是本发明的空调系统结构图。
图2是本发明的空调系统工作原理图。
图中，1是顶置机组，2是压缩机，3是发动机，4是加热器，5是除霜器，6是车厢散热器，7是集成面板，8是第一电动水阀，9是第二电动水阀，10是第三电动水阀，11是第四电动水阀，12是第五电动水阀，13是回水集水箱，14是高压媒管，15是低压媒管。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种新型冷暖集成式自动控制空调系统，用于客车空调中，特别是冬季采暖时使用，可以维持车厢内温度的一致性，减少车厢内的温度波动，根据不同的外界情况变化，实现空调系统的自动控制；能够记忆司机的操作习惯及设定温度，减少司机的手动操作，提升驾驶安全性。该空调系统包括顶置空调、除霜系统、采暖系统和水路系统，顶置空调用于客车制冷时使用，除霜系统用于客车除霜除雾，采暖系统用于客车采暖使用，水路系统主要用于分配热量给客车内的出风口、散热器等。
顶置空调包括顶置机组1、压缩机2以及顶置空调的风机盘管，除霜系统包括除霜器5，采暖系统包括发动机3、加热器4、回水集水器13、水泵以及车厢散热器；其中，顶置空调中的冷媒经压缩机2后，经高压煤管14分流至顶置机组1和除霜器5，并经低压煤管15汇集至压缩机2，冷媒流经除霜器5之后，除霜器5可以起到制冷的效果，对驾驶员位的制冷起到较好的效果。回水集水器13在客车空调系统中起到相当于水箱的作用，回水集水器13中的水流经发动机，与发动机3产生热交换，降低发动机3的温度且提高水的温度，升温后的水经加热器4再次升高温度进入车厢散热器6进行散热，为车厢内提供采暖所需的热量，回水集水器13中的水在水泵的动力作用下进行循环，车厢散热器6往往设置在客车的车厢底部，作为地暖使用，车厢散热器6包括左后自然散热片、左前自然散热片、右后自然散热片和右前自然散热片，并相应的布设在客车的左后、左前、左后和右前位置。
水路系统经发动机3、加热器4和水泵后分为三路，一路经第一电动水阀8流至风机盘管，二路经第二电动水阀9流至车厢散热器6，三路经第三电动水阀10流至除霜器5；三路水路汇流至回水集水器13，并流至发动机3，完成一个水路循环。
上述水路系统中，一路经第一电动水阀8流至风机盘管，第一电动水阀8为两位两通电动水阀，该路水路将升温后的热水带到风机盘管中，风机盘管往往设置在客车的顶置部分，将热水带到风机盘管中以后，风机盘管可以吹出热风，在车厢的顶部吹出热风，能够使车厢的上部具有一定温度，有利于车厢内的温度一致性。
二路经第二电动水阀9流至车厢散热器6，第二电动水阀9为两位两通电动水阀，该路水路将升温后的热水带到车厢散热器6，而车厢散热器6一般设置在客车车厢的底部，车厢散热器6散发出热量以后，客车的车厢下部能够起到制暖效果，搭配风机盘管吹出的热风，整个车厢内的温度就可以保持一致性，而不会出现车厢内上下温度不一致的情况。
三路经第三电动水阀10流至除霜器5，第三电动水阀10为两位三通电动水阀，该路水路将升温后的热水带到除霜器5，使得除霜器5可以吹出热风，有利于除霜除雾，也能够保证驾驶位能够得到有效的制暖；不需要除霜器5工作时，还可以切换两位三通电动水阀，使热水直接返回回水集水器13。
为了提高水路系统的温度控制精准性，回水集水器13与发动机3之间的水路中设置有第四电动水阀11，发动机3与加热器4之间的水路中设置有第五电动水阀12，通过调控第四电动水阀11和第五电动水阀12，控制热水的出水量，从而控制三路热水的出风、散热温度。
为了提高空调系统的控制、减少司机的手动操作、增加操作便利性以及提升仪表台的外在美观度，将现有技术中的翘板开关所具有的功能集成为集成面板7，并在集成面板7中设置记忆功能和控制逻辑功能，记忆功能为启动空调系统时，空调系统能够自动切换至上次关闭空调系统时所设定的温度。集成面板7通过CAN控制系统与顶置空调、除霜系统、采暖系统、第一电动水阀8、第二电动水阀9、第三电动水阀10、第四电动水阀11和第五电动水阀12连接控制，通过操作集成面板7，就可以控制顶置空调、除霜系统、第一电动水阀8、第二电动水阀9、第三电动水阀10、第四电动水阀11和第五电动水阀12。
为了实现空调系统的自动控制，在客车上设置车外温度传感器和车内温度传感器，车内温度传感器分布在车厢的前后左右上下位置，用于检测车厢内各区域的温度值；车外温度传感器用于检测车厢外部的温度值，车外温度传感器和车内温度传感器均将检测到的温度值发送给集成面板7，集成面板7根据预设指令进行相应控制。
本发明的工作方式为：依照上述连接关系设置本申请的空调系统，在集成面板7中预设控制功能、记忆功能以及控制逻辑功能。
其中，车外温度传感器用于检测车厢外部的温度，可以预设指令为：当室外温度传感器检测到室外温度高于15℃时，集成面板7控制加热器4不允许开启制热；当室外温度传感器检测到室外温度低于5℃时，集成面板7控制压缩机2不允许开启制冷。
顶置空调和除霜系统主要在夏季制冷时使用，在操作人员发出制冷指令时，首先室外传感器将检测到的室外温度发送至集成面板7，集成面板7根据预设指令决定压缩机2是否允许开启，当室外温度大于5℃时，压缩机2是可以被允许开启的。
此时，可以在集成面板7上启动顶置空调，设置温度，该温度为驾驶员希望的车厢内的温度值，压缩机2、顶置机组1以及风机盘管工作，产生冷气，由顶置机组1向车厢内吹冷气，驾驶人员可以打开除霜器5，为驾驶位吹冷气，直到车厢内温度达到预设值，维持顶置空调制冷量，使车厢内温度保持在预设值。在制冷过程中，车内的各个位置的车内温度传感器时刻检测相应位置处的温度，并将检测到的温度值发送至集成面板7，集成面板7根据预设的控制逻辑控制顶置空调和除霜器5出风口的出风温度和出风风速。当某一区域的温度高于预设值时，集成面板7相应的降低该处的出风口的出风温度或提高出风风速，使该处的温度降低以趋近于预设温度值。当某一区域的温度低于预设值时，集成面板7相应的提高该处的出风温度或降低出风风速，使该处的温度升高以趋近于预设温度值。制冷过程中，车厢内温度均匀性通过控制每个出风口的出风温度和出风风速实现，保证车厢内的前后左右上下温差均在合理范围内。
采暖系统和水路系统主要是在冬季采暖时使用，在操作人员发出采暖指令时，首先室外传感器将检测到的室外温度发送至集成面板7，集成面板7根据预设指令决定加热器4是否允许开启，当室外温度小于15℃时，加热器4是可以被允许开启的。
此时，可以在集成面板7上启动采暖系统，设定温度值。集成面板7相应的调节第四电动水阀11、第五电动水阀12、水泵、第一电动水阀8、风机盘管、第二电动水阀9、除霜器5以及第三电动水阀10。回水集水箱13中的水在发动机3热交换以及加热器4加热的作用下，分三路分别流经风机盘管、车厢散热器6和除霜器5，对车厢各处开始制暖。采暖过程中，车内的各个位置的车内温度传感器时刻检测相应位置处的温度，并将检测到的温度值发送至集成面板7，集成面板7根据预设的控制逻辑控制顶置空调、除霜器5和车厢散热器6处的出风口的出风温度和出风风速。当某一区域的温度高于预设值时，集成面板7相应的降低该处的出风口的出风温度或降低出风风速，使该处的温度降低以趋近于预设温度值，或者调低相应电动水阀的流量，使散热量降低。当某一区域的温度低于预设值时，集成面板7相应的提高该处的出风口的出风温度或提高出风风速，使该处的温度升高以趋近于预设温度值，或者调高相应电动水阀的流量，使散热量升高。采暖过程中，车厢内温度均匀性通过电动水阀的自动调节及上部出风温度、出风风速和车厢散热器6的出风温度和出风风速的耦合控制实现，降低车厢的上下温差，保证车厢内的前后左右上下温差均在合理范围内。
在夏季制冷或冬季制热时，集成面板7都具有记忆上次预设值的功能，在下次重新启动集成面板7的时候，集成面板7可以根据记忆功能直接调整到上次预设值，减少司机的手动操作，提升驾驶安全性。
以上所述，仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明技术方案的限定，应当指出，本领域的技术人员，再本发明技术方案的前提下，还可以作出进一步的改进和改变，这些改进和改变都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种新型冷暖集成式自动控制空调系统，包括顶置空调、除霜系统和采暖系统，其特征在于：还包括水路系统，所述顶置空调包括顶置机组（1）、压缩机（2）以及顶置空调的风机盘管，除霜系统包括除霜器（5），采暖系统包括发动机（3）、加热器（4）、回水集水器（13）、水泵以及车厢散热器（6）；其中，顶置空调中的冷媒经压缩机（2）后分流至顶置机组（1）和除霜器（5），并汇集至压缩机（2）；
水路系统经发动机（3）、加热器（4）和水泵后分为三路，一路经第一电动水阀（8）流至风机盘管，二路经第二电动水阀（9）流至车厢散热器（6），三路经第三电动水阀（10）流至除霜器（5）；三路水路汇流至回水集水器（13），并流至发动机（3），完成一个水路循环；
还包括具有空调控制功能以及记忆功能的集成面板（7），集成面板（7）通过CAN控制系统与顶置空调、除霜系统、采暖系统、第一电动水阀（8）、第二电动水阀（9）和第三电动水阀（10）连接控制。
2.根据权利要求1所述的新型冷暖集成式自动控制空调系统，其特征在于：还包括设置在车厢各位置处的用于检测车厢内温度的车内温度传感器，以及设置在车厢外部的用于检测车厢外部温度的车外温度传感器，车外温度传感器和车内温度传感器均与集成面板（7）连接。
3.根据权利要求1所述的新型冷暖集成式自动控制空调系统，其特征在于：所述回水集水器（13）与发动机（3）之间的水路中设置有第四电动水阀（11），发动机（3）与加热器（4）之间的水路中设置有第五电动水阀（12），第四电动水阀（11）和第五电动水阀（12）均与集成面板（7）连接。
4.根据权利要求1所述的新型冷暖集成式自动控制空调系统，其特征在于：所述第一电动水阀（8）和第二电动水阀（9）均为两位两通电动水阀，第三电动水阀（10）为两位三通电动水阀，第三电动水阀（10）还与除霜器（5）的水路出口连接。
5.根据权利要求1所述的新型冷暖集成式自动控制空调系统，其特征在于：所述车厢散热器（6）包括左后自然散热片、左前自然散热片、右后自然散热片和右前自然散热片，并相应的布设在客车的左后、左前、左后和右前位置。
6.根据权利要求1所述的新型冷暖集成式自动控制空调系统，其特征在于：所述顶置空调中的冷媒经压缩机（2）后，经高压煤管（14）分流至顶置机组（1）和除霜器（5），并经低压煤管（15）汇集至压缩机（2）。
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