CN111434502A - 一种冷凝器散热控制方法、汽车空调系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷凝器散热控制方法、汽车空调系统及车辆，实时检测与冷凝器对应连接的高压液体管路内的实际压力，结合实际压力对两个散热机构进行合理控制，当实际压力大于或者等于中压设定值、且小于或者等于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行，提高了冷凝器散热控制的可靠性，而且提高了冷凝器的换热效果及空调系统的制冷性能，减少或避免了压缩机在高温环境中出现间断性工作的现象。

Description

一种冷凝器散热控制方法、汽车空调系统及车辆

技术领域

本发明属于汽车散热技术领域，特别涉及一种冷凝器散热控制方法、汽车空调系统及车辆。

背景技术

目前，汽车空调系统中冷媒在制冷管路中的气液相的变化，主要依靠冷媒与环境之间的温差来实现，且冷媒经过外冷凝器时，一般通过自然风冷、强制风冷两种冷却状态，来实现冷媒与外界环境的热交换。其中，强制风冷指冷凝器后部安装电子风扇来实现。采用电子风扇的方式优点是，工艺成熟，功能实现简便快捷；缺点是在夏季较高温环境条件下，空调系统出现制冷效果明显下降，或车辆静止时，空调系统出现压缩机间断性工作的情况。主要原因：外界环境温度较高(≥38℃)，与冷凝器内部冷媒温度之间的温差较小，导致冷媒与环境之间的换热量降低，使空调系统内部压力会越来越大，直至达到压力开关高压范围值，使高压压力开关断开导致压缩机停机。

为了提高散热效果，提出了授权公告号为“CN207747702U”，名称为“一种汽车空调系统”的中国实用新型专利文件，该专利的汽车空调系统包括空调压缩机、冷凝器，冷凝器一侧通过管道与储液罐连接，冷凝器一侧设置有风扇，冷凝器上还设置有散热管，本专利通过风扇、散热管有效提高了散热效果，但是该专利并没有给出相关的控制策略，造成冷凝器散热控制可靠性较低，无法结合冷凝器所连接的高压液体管路内冷却液的压力对这两个散热机构进行合理控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冷凝器散热控制方法、汽车空调系统及车辆，用于解决现有技术中冷凝器散热控制方式的控制可靠性降低，无法结合冷凝器所连接高压液态管路内冷却液的压力对两个散热机构进行合理控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种冷凝器散热控制方法，包括以下步骤：

(1)实时检测冷凝器对应连接的高压液体管路内冷却液的实际压力；

(2)当实际压力大于或者等于中压设定值，且小于或者等于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于所述高压设定上限值时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行。

实时检测与冷凝器对应连接的高压液体管路内的实际压力，结合实际压力对两个散热机构进行合理控制，当实际压力大于或者等于中压设定值，且小于或者等于高压设定上限值时，表明冷凝器此时散热能力不太好，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于高压设定上限值时，表明冷凝器散热能力很不好，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行，提高了冷凝器散热控制的可靠性，而且提高了冷凝器的换热效果及空调系统的制冷性能，减少或避免了压缩机在高温环境中出现间断性工作的现象。

在高压液态管路内的实际压力持续增大时，为了保护压缩机不被损坏，步骤(2)中，在控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行后，实时检测冷凝器对应连接的高压液态管路内冷却液的实际压力的变化，若实际压力持续增大，则控制压缩机停止工作。

进一步地，步骤(2)中，当实际压力小于所述中压设定值，且大于或者等于低压设定下限值时，控制压缩机运行，进行换热以减小高压液态管路内部的压力；当实际压力小于所述低压设定下限值时，控制压缩机不运行。此时高温环境下，液态管路内的压力较低，换热效率较高，不需要压缩机运行，避免了压缩机运行造成的能量浪费，节约了车辆资源。

进一步地，还包括以下步骤：实时检测蒸发器表面温度，当蒸发器表面温度小于或者等于设定温度阈值时，控制压缩机不运行。此时，在高温环境下，空调系统冷凝器的换热效果较好，压缩机不运行，避免了压缩机运行造成的能量浪费，节约了车辆资源。

本发明还提供了一种汽车空调系统，上述的冷凝器散热控制方法可应用于该汽车空调系统中，该汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、控制模块以及用于对冷凝器进行散热的散热部分，所述散热部分包括第一可控散热机构和第二可控散热机构，所述蒸发器的低压气体输出端通过低压气体管路连接所述压缩机的低压气体输入端，所述压缩机的高压气体输出端通过高压气体管路连接所述冷凝器的高压气体输入端，所述冷凝器的高压液体输出端通过高压液体管路连接所述膨胀阀的高压液体输入端，所述膨胀阀的低压液体输出端通过低压液体管路连接所述蒸发器的低压气体输入端，所述高压液体管路上设置有用于检测高压液体管路内冷却液的实际压力的压力检测模块，所述控制模块的信号输入端采样连接所述压力检测模块，所述控制模块的信号输出端控制连接所述第一可控散热机构和第二可控散热机构。

结合与冷凝器对应连接的高压液体管路内的实际压力，结合实际压力对两个散热机构进行合理控制，当实际压力大于或者等于中压设定值，且小于或者等于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行，提高了冷凝器散热控制的可靠性，而且提高了冷凝器的换热效果及空调系统的制冷性能，减少或避免了压缩机在高温环境中出现间断性工作的现象。

为了提高高温下的冷凝器的换热效果，所述第二可控散热机构包括水箱和设置在冷凝器处以向冷凝器喷淋冷却水的喷嘴，所述水箱通过冷却水管连接喷嘴，所述冷却水管上设置有水泵，所述控制模块的信号输出端控制连接所述水泵。

为了根据高压液态管路内的不同大小的压力控制压缩机的运行状态，所述压力检测模块为三态压力开关。

为了控制压缩机的启停，所述控制模块的信号输出端还控制连接所述压缩机。

本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体及汽车空调系统，汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、控制模块以及用于对冷凝器进行散热的散热部分，所述散热部分包括第一可控散热机构和第二可控散热机构，所述蒸发器的低压气体输出端通过低压气体管路连接所述压缩机的低压气体输入端，所述压缩机的高压气体输出端通过高压气体管路连接所述冷凝器的高压气体输入端，所述冷凝器的高压液体输出端通过高压液体管路连接所述膨胀阀的高压液体输入端，所述膨胀阀的低压液体输出端通过低压液体管路连接所述蒸发器的低压气体输入端，所述高压液体管路上设置有用于检测高压液体管路内冷却液的实际压力的压力检测模块，所述控制模块的信号输入端采样连接所述压力检测模块，所述控制模块的信号输出端控制连接所述第一可控散热机构和第二可控散热机构。

结合与冷凝器对应连接的高压液体管路内的实际压力，结合实际压力对两个散热机构进行合理控制，当实际压力大于或者等于中压设定值，且小于或者等于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行，提高了冷凝器散热控制的可靠性，而且提高了冷凝器的换热效果及空调系统的制冷性能，减少或避免了压缩机在高温环境中出现间断性工作的现象。

为了提高高温下的冷凝器的换热效果，所述第二可控散热机构包括水箱和设置在冷凝器处以向冷凝器喷淋冷却水的喷嘴，所述水箱通过冷却水管连接喷嘴，所述冷却水管上设置有水泵，所述控制模块的信号输出端控制连接所述水泵。

附图说明

图1为本发明的冷凝器散热控制方法的流程图；

图2为本发明的汽车空调系统的结构示意图；

图3为本发明的汽车空调系统的电路原理示意图；

图中，1-喷嘴，2-冷却水管，3-水泵，4-水箱，5-感温包，6-蒸发器，7-温度控制器，8-膨胀阀，9-三态压力开关，10-压缩机，11-高压液体管路，12-电子风扇，13-冷凝器，14-A/C开关，15-控制模块，16-水泵继电器，17-电子风扇继电器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

方法实施例：

本发明提供了一种冷凝器散热控制方法，该方法主要应用在汽车空调系统中，通过检测空调系统内部的压力对冷凝器散热进行合理控制，提高了汽车空调冷凝器的换热效果。由于不同的汽车空调系统的类型会有一些差异，则汽车空调系统内部的压力范围值有所不一样，汽车空调系统内部的压力通过检测高压液体管路内的实际压力得到，压力范围值可以通过经验值及试验进行标定，本实施例中压力范围值分别设定为A1、A2和A3。其中A1为低压下限值，A2为中压设定值，A3为高压上限值。如图1所示，汽车空调系统的冷凝器散热控制方法包括以下步骤：

(1)实时检测高压液体管路内的实际压力X；

(2)当实际压力X小于低压设定下限值A1时，控制压缩机不运行；

(3)当实际压力X小于中压设定值A2，且大于或者等于低压设定下限值A1时，控制压缩机运行；

(4)当实际压力X大于或者等于中压设定值A2，且小于或者等于高压设定上限值A3时，控制第一可控散热机构运行，为冷凝器散热；当实际压力X大于高压设定上限值A3时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行，为冷凝器散热。在控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行后，实时检测高压液体管路内的实际压力变化，若实际压力持续增大，则控制压缩机停止工作。

在上述冷凝器散热控制方法的控制过程中还实时检测蒸发器表面温度，当蒸发器表面温度小于或者等于设定温度阈值时，控制压缩机不运行。

汽车空调系统实施例：

上述的冷凝器散热控制方法可应用在本实施例的汽车空调系统中，本实施例所声称的汽车为电动汽车、混合动力汽车等各种类型的汽车。如图2所示，汽车空调系统包括压缩机10、冷凝器13、膨胀阀8、蒸发器6、控制模块(图2中未画出)以及用于对冷凝器13进行散热的散热部分，所述散热部分包括第一可控散热机构和第二可控散热机构，本实施例中，第一可控散热机构为电子风扇12，第二可控散热机构包括水箱4和设置在冷凝器13处以向冷凝器13喷淋冷却水的喷嘴1，水箱4通过冷却水管2连接喷嘴1，冷却水管2上设置有水泵3；电子风扇12安装在冷凝器13的背风面，当冷凝器13对应连接的高压液体管路11内冷却液的实际压力大于一定值时，电子风扇12开始运转，对冷凝器13进行风冷降温换热。当冷凝器对应连接的高压液体管路11内冷却液的实际压力大于一定值时，水泵3开始工作，其将一定量的冷却水从水箱4中泵出，经过冷却水管2输送到喷嘴1中，喷嘴1再将冷却水喷淋至冷凝器13表面，对冷凝器13强制降温换热，增加冷凝器13的换热能力，提高制冷效果。作为其他实施方式，第一可控散热机构和第二可控散热机构可以是几个电子风扇的串联或并联的形式；第一可控散热机构和第二可控散热机构还可以为设置在冷凝器13上的散热管；第一可控散热机构和第二可控散热机构还可以采用半导体冷却的方式冷却。

蒸发器6的低压气体输出端通过低压气体管路连接压缩机10的低压气体输入端，压缩机10的高压气体输出端通过高压气体管路连接冷凝器13的高压气体输入端，冷凝器13的高压液体输出端通过高压液体管路11连接膨胀阀8的高压液体输入端，膨胀阀8的低压液体输出端通过低压液体管路连接蒸发器6的低压气体输入端，高压液体管路11上设置有用于检测高压液体管路11内冷却液的实际压力的压力检测模块，控制模块的信号输入端采样连接压力检测模块，控制模块的信号输出端控制连接电子风扇12和水泵3，控制模块的信号输出端还控制连接压缩机10。

蒸发器6的出气口上还设置有感温包5，用来感应蒸发器6的出口温度，并把温度信息转换成压力信息，发送给膨胀阀8，从而起到调节流量的作用。温度控制器7用于感应蒸发器6的表面温度，当蒸发器6的表面温度低于等于设定值时(一般设定为0～4℃)，温度控制器7断开，压缩机10停止工作。作为其他实施方式，可以设置一个温度传感器，温度传感器采集蒸发器6的表面温度，并将蒸发器6表面的温度发送给与温度传感器连接的控制器，控制器判断蒸发器6的表面温度低于等于设定值时(一般设定为0～4℃)，控制器断开压缩机的供电回路，从而使压缩机10停止工作。

本实施例的压力检测模块为三态压力开关9，三态压力开关9包括低压、中压、高压三个工作状态，汽车空调系统在夏季工况条件下工作时，三态压力开关9检测汽车空调系统内部压力。三态压力开关9内部设有感应器，此感应器内部碟片可根据汽车空调系统内部压力值的变化，而发生位移，实现三态压力开关9的通断和复位，当处于接通状态时，输出高/低电平信号给控制模块。

本实施例的汽车空调系统的电路原理示意图，如图3所示，空调控制面板A/C开关14、温度控制器7、三态压力开关9、控制模块15依次连接，控制模块15分别连接压缩机支路、电子风扇支路、水泵支路。其中，压缩机支路上串设有压缩机10，控制模块15根据其发出的启停信号控制压缩机10启停；电子风扇支路包括第一支路和第二支路，第一支路上串设有电子风扇继电器17的线圈，线圈一端接地，第二支路上串设有电子风扇继电器17的触点和电子风扇12，电子风扇12一端接地，电子风扇继电器17的触点的一端经过一个电源接地；水泵支路包括第三支路和第四支路，第三支路上串设有水泵继电器16的线圈，线圈一端接地，第四支路上串设有水泵继电器16的触点和水泵3，水泵3一端接地，水泵继电器16的触点的一端经过电源接地。本实施例中的电源，在汽车电路中，可指蓄电池，也可指ON档上电，或常电等；本实施例中的接地，在汽车电路中，可指蓄电池负极，也可指与负极相连的车身搭铁点。

汽车点火开关上电，打开空调控制面板A/C开关14，空调系统开始运行。温度控制器7与三态压力开关9串联，当汽车空调系统内部压力值发生变化时，三态压力开关9输出高/低电平信号给控制模块15。控制模块15将高/低电平信号解析为相应的数值，再由不同的数值转变为控制信号，来控制压缩机10、电子风扇12、水泵3的工作状态。

采用方法实施例中的汽车空调系统压力值设定的三个范围值，范围值分别为：A1、A2和A3。其中A1为低压下限值，A2为中压设定值，A3为高压上限值。

打开空调系统，检测高压液体管路内部实际压力X，当X<A1时，三态压力开关9断开，压缩机10不工作。当空调系统内部压力X≥A1且X<A2时，控制模块15给予压缩机10启停信号，压缩机10工作。当实际压力X≥A2且X≤A3时，控制模块15输出压缩机10启停信号，压缩机10工作；且控制模块15输出相应电压使电子风扇继电器17吸合，进而使电子风扇12工作。当实际压力X>A3时，控制模块15输出三路电信号，一路为控制压缩机启停信号，一路为控制水泵继电器16吸合的信号，一路为控制电子风扇继电器17吸合的信号；则当X>A3时，电子风扇继电器17吸合，电子风扇12工作，且使水泵继电器16吸合，水泵3工作，冷却水通过喷嘴1喷淋在冷凝器13表面；此时高压液体管路内部实际压力将减小，若压力减小速率低于其增大速率，则控制模块15再输出压缩机10启停信号，使压缩机10停止工作。

上述的压力减小速率低于其增大速率的含义为：当X>A3时，水泵将冷却水喷淋到冷凝器表面，使冷凝器换热量增大，空调系统内部压力减小。

若高压液体管路内部实际压力减小到A3以下，则证明此次喷淋效果良好，可以有效地降低冷凝器的表面温度，使冷凝器内部冷却水与外界环境的换热量显著增大，从而空调系统仍可以正常工作，继续为室内提供冷量。

若高压液体管路内部实际压力减小，但仍处于X>A3时，则证明此次喷淋效果不良好，并不能完全减弱外界环境的高温对空调系统内部压力的影响(外界环境直接影响空调系统内部压力的变化)，且冷凝器换热效果也不能显著提高。此时，即使空调继续工作，也无法为室内提供足够冷量以维持舒适环境，长时间工作有可能会出现吹出的冷风为“热”风现象。故而，在此时为节约能源及避免空调系统在高负荷状态下继续工作，而设置控制电路控制压缩机停止工作。

需要说明的是，若X大于A3，则说明天气过于炎热，冷凝器自身或带有电子风扇辅助的换热效果已经无法满足空调系统运行条件，即高压液体管路内部实际压力过高或过低，空调系统制冷效果均极差，为保证空调系统使用寿命和有效的能源利用率，一般控制压缩机启停。

车辆实施例：

本发明还提供了一种车辆，该车辆包括车辆本体及汽车空调系统，汽车空调系统的具体实施方式已经在上述实施例中进行了详细的说明，因此，在这里不再赘述。

需要说明的是，电子风扇12的接插件采用防水接插件，要求防水等级≥IP67；电子风扇12的电机、扇叶，以及冷凝器13的翅片，要求防水等级≥IP67；为了保证喷嘴1能够正常喷水，需要定期补充水箱4中的冷却水量。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷凝器散热控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)实时检测冷凝器对应连接的高压液体管路内冷却液的实际压力；

(2)当实际压力大于或者等于中压设定值，且小于或者等于高压设定上限值时，控制第一可控散热机构运行，当实际压力大于所述高压设定上限值时，控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行。

2.根据权利要求1所述的冷凝器散热控制方法，其特征在于，步骤(2)中，在控制第一可控散热机构和第二可控散热机构运行后，实时检测冷凝器对应连接的高压液态管路内冷却液的实际压力的变化，若实际压力持续增大，则控制压缩机停止工作。

3.根据权利要求1或2所述的冷凝器散热控制方法，其特征在于，步骤(2)中，当实际压力小于所述中压设定值，且大于或者等于低压设定下限值时，控制压缩机运行；当实际压力小于所述低压设定下限值时，控制压缩机不运行。

4.根据权利要求3所述的冷凝器散热控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：实时检测蒸发器表面温度，当蒸发器表面温度小于或者等于设定温度阈值时，控制压缩机不运行。

5.一种实施权利要求1-4任一项所述的冷凝器散热控制方法的汽车空调系统，其特征在于，包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、控制模块以及用于对冷凝器进行散热的散热部分，所述散热部分包括第一可控散热机构和第二可控散热机构，所述蒸发器的低压气体输出端通过低压气体管路连接所述压缩机的低压气体输入端，所述压缩机的高压气体输出端通过高压气体管路连接所述冷凝器的高压气体输入端，所述冷凝器的高压液体输出端通过高压液体管路连接所述膨胀阀的高压液体输入端，所述膨胀阀的低压液体输出端通过低压液体管路连接所述蒸发器的低压气体输入端，所述高压液体管路上设置有用于检测高压液体管路内冷却液的实际压力的压力检测模块，所述控制模块的信号输入端采样连接所述压力检测模块，所述控制模块的信号输出端控制连接所述第一可控散热机构和第二可控散热机构。

6.根据权利要求5所述的汽车空调系统，其特征在于，所述第二可控散热机构包括水箱和设置在冷凝器处以向冷凝器喷淋冷却水的喷嘴，所述水箱通过冷却水管连接喷嘴，所述冷却水管上设置有水泵，所述控制模块的信号输出端控制连接所述水泵。

7.根据权利要求5或6所述的汽车空调系统，其特征在于，所述压力检测模块为三态压力开关。

8.根据权利要求7所述的汽车空调系统，其特征在于，所述控制模块的信号输出端还控制连接所述压缩机。

9.一种车辆，包括车辆本体及汽车空调系统，其特征在于，所述汽车空调系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、控制模块以及用于对冷凝器进行散热的散热部分，所述散热部分包括第一可控散热机构和第二可控散热机构，所述蒸发器的低压气体输出端通过低压气体管路连接所述压缩机的低压气体输入端，所述压缩机的高压气体输出端通过高压气体管路连接所述冷凝器的高压气体输入端，所述冷凝器的高压液体输出端通过高压液体管路连接所述膨胀阀的高压液体输入端，所述膨胀阀的低压液体输出端通过低压液体管路连接所述蒸发器的低压气体输入端，所述高压液体管路上设置有用于检测高压液体管路内冷却液的实际压力的压力检测模块，所述控制模块的信号输入端采样连接所述压力检测模块，所述控制模块的信号输出端控制连接所述第一可控散热机构和第二可控散热机构。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述第二可控散热机构包括水箱和设置在冷凝器处以向冷凝器喷淋冷却水的喷嘴，所述水箱通过冷却水管连接喷嘴，所述冷却水管上设置有水泵，所述控制模块的信号输出端控制连接所述水泵。

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