CN112455181A - 空调器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空调器及其控制方法。该空调器包括车外换热器(1)、车内换热器、过冷换热器(2)和储水槽(3)，车外换热器(1)上的冷媒管与过冷换热器(2)的冷媒管连接，过冷换热器(2)被配置为在制冷时对车外换热器(1)流出的冷媒进行过冷，储水槽(3)被配置为容纳冷凝水，过冷换热器(2)设置在储水槽(3)内，并与储水槽(3)内储存的冷凝水进行换热。根据本申请的空调器，能够充分利用空调冷凝水所含有的大量潜热量，提高能源利用率。

Description

空调器及其控制方法

技术领域

本申请涉及空气调节技术领域，具体涉及一种空调器及其控制方法。

背景技术

汽车行业是世界上规模最大、最重要的产业之一，由于可以缓解燃油危机、有效降低温室气体排放，纯电动汽车得到越来越大的推广和应用。作为提高汽车乘坐舒适性的重要部件，汽车空调已被广大汽车制造企业及消费者认可。

纯电动汽车动力系统和其他辅助系统都需要电能供应，整车运行过程中的电能消耗问题成为其发展面临的制约。相关研究指出，空调系统是比任何其他系统消耗更多功率的配件，车辆开空调行驶要比不开空调增加约15％的功率消耗。

客车空调运行时，会吸收车内热量，产生大量冷凝水，冷凝水含有大量潜热量，这些空调冷凝水直接排到车外，导致这一部分冷量没有得到利用，造成了能源的浪费。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种空调器及其控制方法，能够充分利用空调冷凝水所含有的大量潜热量，提高能源利用率。

为了解决上述问题，本申请提供一种空调器，包括车外换热器、车内换热器、过冷换热器和储水槽，车外换热器上的冷媒管与过冷换热器的冷媒管连接，过冷换热器被配置为在制冷时对车外换热器流出的冷媒进行过冷，储水槽被配置为容纳冷凝水，过冷换热器设置在储水槽内，并与储水槽内储存的冷凝水进行换热。

优选地，储水槽设置在车外换热器的正下方。

优选地，车外换热器通过分流器组件与过冷换热器连接。

优选地，储水槽包括挡板，挡板的顶部设置有溢水孔。

优选地，溢水孔处连接有排水管。

优选地，车内换热器产生的冷凝水从车外换热器的上方流经车外换热器换热后进入储水槽内。

优选地，车内换热器在竖直方向上的底部高度高于车外换热器的顶部高度。

优选地，车内换热器在竖直方向上的高度高于储水槽的顶部高度，车内换热器产生的冷凝水进入到储水槽进行储存。

优选地，过冷换热器包括换热管和换热翅片，过冷换热器水平放置，过冷换热器上侧和/或下侧的换热翅片进行倒片处理。

优选地，车外换热器倾斜放置。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的空调器的控制方法，包括：

获取车内温度T1和设定温度T2；

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档M；

根据确定的目标饱和温度对压缩机运行频率进行调节。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当T1-T2＞a℃时，将目标饱和温度设定为Ts1；

控制风机风档M按照高档i运行。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当b℃＜T1-T2≤a℃时，降低风机风档至j。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：

控制风机风档保持为当前值；

获取过冷换热器的温度TL和车外温度T0；

当TL-T0≥d℃并持续t1时间时，调整风机风档M为M-1，返回控制风机风档保持为当前值的步骤并更新保存M。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当c℃＜T1-T2≤b℃时，提高目标饱和温度至Ts2。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：

控制目标饱和温度保持为当前值；

获取过冷换热器的温度TL和车外温度T0；

当TL-T0≥e℃并持续t2时间时，将Ts调整为Ts-0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts；

当TL-T0≤f℃并持续t3时间时，将Ts调整为Ts+0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts。

优选地，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当T1-T2≤c℃时，提高目标饱和温度至Ts3，降低风机风档至k。

本申请提供的空调器，包括车外换热器、车内换热器、过冷换热器和储水槽，车外换热器上的冷媒管与过冷换热器的冷媒管连接，过冷换热器被配置为在制冷时对车外换热器流出的冷媒进行过冷，储水槽被配置为容纳冷凝水，过冷换热器设置在储水槽内，并与储水槽内储存的冷凝水进行换热。本申请中采用过冷换热器对车外换热器进行过冷，采用冷凝水对过冷换热器进行降温，充分利用了冷凝水的潜热来提高车外换热器的冷量，从而能够通过过冷换热器强化冷凝水的换热效果，有效回收利用空调制冷所形成的冷凝水中的潜热量，提高能源的有效利用率。

附图说明

图1为本申请一个实施例的空调器的室外换热器与过冷换热器的配合结构图；

图2为本申请一个实施例的空调器的室外换热器与过冷换热器的配合结构图；

图3为本申请实施例的空调器的控制方法流程图。

附图标记表示为：

1、车外换热器；2、过冷换热器；3、储水槽；4、分流器组件；5、溢水孔；6、排水管。

具体实施方式

图中箭头方向为冷媒流动方向。

结合参见图1至图2所示，根据本申请的实施例，空调器包括车外换热器1、车内换热器、过冷换热器2和储水槽3，车外换热器1上的冷媒管与过冷换热器2的冷媒管连接，过冷换热器2被配置为在制冷时对车外换热器1流出的冷媒进行过冷，储水槽3被配置为容纳冷凝水，过冷换热器2设置在储水槽3内，并与储水槽3内储存的冷凝水进行换热。

本申请中采用过冷换热器2对车外换热器1进行过冷，采用储水槽3内的冷凝水对过冷换热器2进行降温，充分利用了冷凝水的潜热来提高车外换热器1的冷量，从而能够通过过冷换热器2强化冷凝水的换热效果，有效回收利用空调制冷所形成的冷凝水中的潜热量，提高能源的有效利用率。

本实施例中，车外换热器1包括翅片和换热器，车外换热器1整体垂直放置，过冷换热器2设置在车外换热器1的底部，并且相对车外换热器1呈90°横向放置，从而能够减小车外换热器1与过冷换热器2的整体放置高度，减小车外侧结构的高度和体积。

储水槽3设置在车外换热器1的正下方，当车内换热器产生的冷凝水需要与车外换热器1直接进行换热时，从车外换热器1上流下的冷凝水就可以直接落入到储水槽3内，不用额外设置接水盘，能够方便冷凝水的回收和再次利用。

车外换热器1通过分流器组件4和铜管与过冷换热器2连接。分流器组件4包括多条毛细管和分流器部件，高压气态冷媒从冷媒进口进入车外换热器1，与空气进行热交换后经过毛细管进入分流器部件，在分流器部件处汇合的冷媒再进入过冷换热器2进一步冷却，从冷媒出口出来。从车内换热器排放的低温冷凝水从车外换热器1的上面流下，进入冷凝水的储水槽3，与过冷换热器2中的高温冷媒进行热交换。低温冷凝水用于冷却高温冷媒，将原本无用的冷量重新利用，提高能量的利用效率，减少能源消耗。

上述的分流器组件也可以用集液管来代替，从而降低成本。

储水槽3包括挡板，挡板的顶部设置有溢水孔5。挡板能够在储水槽3的四周形成阻拦，防止冷凝水从储水槽3内溅出。溢水孔5能够避免冷凝水从储水槽3的周边溢出，能够使得冷凝水从特定位置溢出，避免冷凝水对外部环境或者车内环境造成污染。

溢水孔5处连接有排水管6。冷凝水在储水槽3中储存一段时间后，吸收过冷换热器2的热量，从溢水孔5处经排水管6流出。

冷凝水也可以直接经溢水孔5排出，由于车外换热器1位于车尾，底下是车外空间或者有接水隔板，通过溢水孔5直接排出的水不会影响其他电器件。

车内换热器产生的冷凝水从车外换热器1的上方流经车外换热器1换热后进入储水槽3内。车内换热器产生的冷凝水可以先与车外换热器1进行直接换热器之后，进入储水槽3内与过冷换热器2进行换热，从而对冷凝水的冷量进行二次利用，可以更加充分地利用冷凝水的潜热量，提高能源利用率。

车内换热器在竖直方向上的底部高度高于车外换热器1的顶部高度，可以使得冷凝水通过重力作用流动到车外换热器1的顶部，沿车外换热器1的翅片留到储水槽10中，与车外换热器1进行换热，无需增加马达等动力机构。这一过程中低温冷凝水起到辅助车外换热器1的作用，翅片进行亲水处理，防止冷凝水因车辆运行而飞溅。

在一个实施例中，车内换热器在竖直方向上的高度高于储水槽3的顶部高度，车内换热器产生的冷凝水进入到储水槽3进行储存。

在本实施例中，冷凝水可以通过排水管接到储水槽3中，这种情况下冷凝水不经过车外换热器1对车外换热器1进行辅助冷却，但仍然能够汇集到储水槽3内与过冷换热器2进行热交换。

过冷换热器2包括换热管和换热翅片，能够增加过冷换热器的换热面积，提高过冷换热器2的换热效率。

过冷换热器2水平放置，过冷换热器2上侧和/或下侧的换热翅片进行倒片处理，从而能够降低车外换热器1与过冷换热器2的整体高度，同时避免过冷换热器2与车外换热器1之间发生干涉。

在一个实施例中，车外换热器1倾斜放置，可以在客车空调的高度偏高的情况下，减小客车空调的整体高度。

结合参见图3所示，根据本申请的实施例，上述的空调器的控制方法包括：获取车内温度T1和设定温度T2；根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档M；根据确定的目标饱和温度对压缩机运行频率进行调节。

在本实施例中，压缩机为变频压缩机，风机为变频风机，因此压缩机和风机均可以变频运行。本实施例中的压缩机频率以车内换热器的低压制冷剂所对应的饱和温度为目标，进行PID调节。本实施例的风机包括多个档位。此处的风机为室内风机。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：当T1-T2＞a℃时，将目标饱和温度设定为Ts1；控制风机风档M按照高档i运行。当T1-T2＞a℃时，说明当前的车内温度距离目标温度差距较大，需要进行快速制冷，因此可以将目标饱和温度设置得较低，使车内换热器温度更低，并且使得风机档位按照该高档运行，从而使得空调能够处于最大制冷量状态，实现快速制冷。此处的a例如为2。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：当b℃＜T1-T2≤a℃时，降低风机风档至j。此处的a例如为2，b例如为1。

当b℃＜T1-T2≤a℃时，说明车内温度接近设定温度，因此需要对车内温度进行精确调整，需要降低制冷速度，此时空调开始累积冷凝水，可以通过降低风机风档至j的方式，使得车内换热器1的低压饱和温度降低，加快冷凝水的累积速度，从而利用冷凝水的速度对过冷换热器2以及车外换热器1进行过冷，提高冷凝水的利用效率。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：控制风机风档保持为当前值；获取过冷换热器2的温度TL和车外温度T0；当TL-T0≥d℃并持续t1时间时，调整风机风档M为M-1，返回控制风机风档保持为当前值的步骤并更新保存M。

当此处的d例如为3，t1例如为120s。

当TL-T0≥d℃并持续t1时间时，说明过冷换热器2的温度过高，与过冷换热器2进行换热的冷凝水累积速度慢，会降低过冷换热器2对车外换热器1的过冷效果，因此需要降低风机风档，从而降低风机转速，降低车内换热器内低压制冷剂的压力，进一步提高冷凝水累积量，提高潜热换热量，加大冷凝水与过冷换热器2之间的换热效率，增强过冷换热器2与车外换热器1之间的换热效果。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：当c℃＜T1-T2≤b℃时，提高目标饱和温度至Ts2。此处的c例如为-1，b例如为0。当c℃＜T1-T2≤b℃时，说明车内温度已经达到制冷目标，因此可以使得风机转速保持在当前转速，对目标饱和温度进行调整。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：控制目标饱和温度保持为当前值；获取过冷换热器2的温度TL和车外温度T0；当TL-T0≥e℃并持续t2时间时，将Ts调整为Ts-0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts；当TL-T0≤f℃并持续t3时间时，将Ts调整为Ts+0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts。此处的e例如为5，t2例如为120s，f例如为2，t3例如为120s。

当TL-T0≥e℃并持续t2时间时，说明过冷换热器2的温度过高，与过冷换热器2进行换热的冷凝水累积速度慢，会降低过冷换热器2对车外换热器1的过冷效果，因此需要降低车内换热器的目标饱和温度，降低低压制冷剂的压力，进一步提高冷凝水累积量，提高潜热换热量，加大冷凝水与过冷换热器2之间的换热效率，增强过冷换热器2与车外换热器1之间的换热效果。

当TL-T0≤f℃并持续t3时间时，说明过冷换热器2的温度过低，与过冷换热器2进行换热的冷凝水累积速度较快，冷凝水的产生速度超过了过冷换热器2与冷凝水的换热速度，因此需要提高车内换热器的目标饱和温度，增大低压制冷剂的压力，降低冷凝水累积量，使得冷凝水的累积量能够与过冷换热器2的换热量相匹配。

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：当T1-T2≤c℃时，提高目标饱和温度至Ts3，降低风机风档至k。

当T1-T2≤c℃时，可以调整车内换热器的目标饱和温度来降低压缩机运行频率，同时降低风机风档，减小整车电耗，降低制冷负荷，防止车内温度波动。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (17)

1.一种空调器，其特征在于，包括车外换热器(1)、车内换热器、过冷换热器(2)和储水槽(3)，所述车外换热器(1)上的冷媒管与所述过冷换热器(2)的冷媒管连接，所述过冷换热器(2)被配置为在制冷时对所述车外换热器(1)流出的冷媒进行过冷，所述储水槽(3)被配置为容纳冷凝水，所述过冷换热器(2)设置在所述储水槽(3)内，并与所述储水槽(3)内储存的冷凝水进行换热。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述储水槽(3)设置在所述车外换热器(1)的正下方。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述车外换热器(1)通过分流器组件(4)与所述过冷换热器(2)连接。

4.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述储水槽(3)包括挡板，所述挡板的顶部设置有溢水孔(5)。

5.根据权利要求4所述的空调器，其特征在于，所述溢水孔(5)处连接有排水管(6)。

6.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于，所述车内换热器产生的冷凝水从所述车外换热器(1)的上方流经所述车外换热器(1)换热后进入所述储水槽(3)内。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，所述车内换热器在竖直方向上的底部高度高于所述车外换热器(1)的顶部高度。

8.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于，所述车内换热器在竖直方向上的高度高于所述储水槽(3)的顶部高度，所述车内换热器产生的冷凝水进入到所述储水槽(3)进行储存。

9.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述过冷换热器(2)包括换热管和换热翅片，所述过冷换热器(2)水平放置，所述过冷换热器(2)上侧和/或下侧的换热翅片进行倒片处理。

10.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述车外换热器(1)倾斜放置。

11.一种如权利要求1至10中任一项所述的空调器的控制方法，其特征在于，包括：

获取车内温度T1和设定温度T2；

根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档M；

根据确定的目标饱和温度对压缩机运行频率进行调节。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当T1-T2＞a℃时，将目标饱和温度设定为Ts1；

控制风机风档M按照高档i运行。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当b℃＜T1-T2≤a℃时，降低风机风档至j。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：

控制风机风档保持为当前值；

获取过冷换热器(2)的温度TL和车外温度T0；

当TL-T0≥d℃并持续t1时间时，调整风机风档M为M-1，返回控制风机风档保持为当前值的步骤并更新保存M。

15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当c℃＜T1-T2≤b℃时，提高目标饱和温度至Ts2。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤还包括：

控制目标饱和温度保持为当前值；

获取过冷换热器(2)的温度TL和车外温度T0；

当TL-T0≥e℃并持续t2时间时，将Ts调整为Ts-0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts；

当TL-T0≤f℃并持续t3时间时，将Ts调整为Ts+0.5，返回控制目标饱和温度保持为当前值的步骤，并更新保存Ts。

17.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，根据车内温度T1和设定温度T2的差值确定车内换热器的目标饱和温度和风机风档的步骤包括：

当T1-T2≤c℃时，提高目标饱和温度至Ts3，降低风机风档至k。

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