CN113183717A - 一种空调系统主机、控制方法及空调系统 - Google Patents

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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种空调系统主机、控制方法及空调系统，涉及车辆新能源领域。空调系统主机包括具有进风口和出风口的主机壳体、设置在主机壳体内的蒸发器和电池换热器，其中，蒸发器用于对由进风口进入的气体进行制冷，电池换热器位于蒸发器的下游，以利用蒸发器的冷气与电池换热器内流通的冷却介质进行热交换，从而使得电池换热器对车辆的动力电池进行冷却。本发明将电池换热器集成在空调系统主机中，利用蒸发器的冷气与电池换热器内流通的冷却介质进行热交换，将现有技术中采用水冷的方式改变为采用风冷的方式，取消了现有技术中的水冷换热器和为水冷换热器配置的膨胀阀，从而减少了空调系统的部件，控制更简单。

Description

一种空调系统主机、控制方法及空调系统
技术领域
本发明涉及车辆新能源领域，特别是涉及一种空调系统主机、控制方法及空调系统。
背景技术
随着纯电动汽车的发展，纯电动汽车作为用户购买汽车的首选，但是由于电动汽车用户对续航里程的担忧也越来越大，整车开发中也越来越关注对续航里程的提升。总结起来就是采用“开源节流”的方式进行，“开源”就是通过加大电池，提升续航里程。“节流”就是通过减少用户使用过程中电量的消耗，提升续航里程。空调系统作为电量消耗的大户，从空调系统上节省电能也是主要研究方向。夏季空调开启还是通过压缩机做功，能量效率＞1，但是冬季采暖，采用PTC加热，能量效率＜1，导致大量电量被消耗。热泵空调通过压缩机做功，来对乘员舱进行加热，能量效率＞1。因此热泵空调越来越多的应用于纯电动汽车上。
但是热泵空调系统均是由蒸发器、内部冷凝器、暖风芯体或者空气加热器等组成。空调系统只是提供为乘员舱降温和采暖用的换热器，并不提供电池冷却换热器。电池冷却是通过空调系统外的水冷换热器进行的。采用水冷换热器对电池进行冷却的话需要为水冷换热器和空调系统中蒸发器分别配置一个膨胀阀，压缩机需要分别为水冷换热器和蒸发器提供冷媒，水冷换热器开启时对乘员舱温度控制冲击较大，并且无法同时对乘员舱和动力电池进行精准冷却，会出现乘员舱降温不足，电池入口水温低于目标温度的情况。
发明内容
本发明第一方面的目的是要提供一种空调系统主机，解决现有技术中空调系统部件较多，控制较复杂的技术问题。
本发明第一方面的进一步目的是要提高对乘员舱温度控制的准确性。
本发明第二方面的目的是要提供一种应用于上述空调系统主机的控制方法。
本发明第三方面的目的是要提供一种具有上述空调系统主机的空调系统。
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种空调系统主机，包括：
主机壳体、进风口以及出风口；
蒸发器，设置在所述主机壳体内，用于对由所述进风口进入的气体进行制冷；
电池换热器，设置在所述主机壳体内，且位于所述蒸发器的下游，以利用所述蒸发器的冷气与所述电池换热器内流通的冷却介质进行热交换，从而使得所述电池换热器对车辆的动力电池进行冷却。
可选地，还包括：
换热器壳体，限定形成一容置空间，所述容置空间设置成允许所述电池换热器被放置在其内，所述换热器壳体具有第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述蒸发器，所述第二开口朝向所述出风口；
第一风门，设置在所述第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述蒸发器冷却的所述冷气进入所述容置空间；
第二风门，设置在所述第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以将所述容置空间内的气体导出。
可选地，还包括：
旁通风门，设置在所述换热器壳体的第三开口处，用于选择地开启或关闭，以将所述容置空间内的气体导出。
可选地，还包括：
暖风芯体，设置在所述第二风门与所述出风口之间，用于对经所述蒸发器吹出的气体和/或经所述第二风门导出的气体进行加热。
可选地，还包括：
暖风芯体，设置在所述换热器壳体的上方，用于对经所述蒸发器吹出的气体进行加热。
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种应用于上述空调系统主机的控制方法，包括：
获取动力电池的当前温度；
根据所述动力电池的所述当前温度判断是否需要对所述动力电池进行冷却；
在确定需要对所述动力电池进行冷却时，打开第一风门，以将经由所述蒸发器冷却的冷气引入电池换热器所在的容置空间内。
可选地，所述空调系统主机还包括旁通风门，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的制热请求且所述第一风门处于打开状态时，打开第二风门和/或所述旁通风门，并开启暖风芯体；
可选地，在接收到对乘员舱的制冷请求且所述第一风门处于打开状态时，关闭所述第二风门，并打开所述旁通风门。
可选地，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的除湿请求且所述第一风门处于打开状态时，若车内的环境温度高于第一预设温度则关闭所述第二风门且打开所述旁通风门。
可选地，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的除湿请求且所述第一风门处于打开状态时，若车内的环境温度高于第二预设温度且不高于所述第一预设温度则打开所述第二风门且关闭所述旁通风门。
根据本发明第三方面的目的，本发明又提供了一种空调系统，包括：
如上述的空调系统主机；
获取单元，用于获取动力电池的当前温度；以及
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上述的控制方法。
本发明将电池换热器集成在空调系统主机中，利用蒸发器的冷气与电池换热器内流通的冷却介质进行热交换，将现有技术中采用水冷的方式改变为采用风冷的方式，取消了现有技术中的水冷换热器和为水冷换热器配置的膨胀阀，从而减少了空调系统的部件，控制更简单。
进一步地，本发明因为取消了水冷换热器和为水冷换热器配置的膨胀阀，因此空调压缩机仅需要为蒸发器提供冷媒，避免了水冷换热器开启时对乘员舱温度的影响，可以实现对乘员舱温度的精准控制。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的空调系统主机的示意性结构图；
图2是根据本发明一个实施例的应用于空调系统主机的控制方法的示意性流程图；
图3是根据本发明另一个实施例的空调系统主机的示意性结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
图1是根据本发明一个实施例的空调系统主机100的示意性结构图。如图1所示，空调系统主机100包括具有进风口11和出风口12的主机壳体10、设置在主机壳体10内的蒸发器20和电池换热器30，其中，蒸发器20用于对由进风口11进入的气体进行制冷，电池换热器30位于蒸发器20的下游，以利用蒸发器20的冷气与电池换热器30内流通的冷却介质进行热交换，从而使得电池换热器30对车辆的动力电池进行冷却。
本实施例将电池换热器30集成在空调系统主机100中，利用蒸发器20的冷气与电池换热器30内流通的冷却介质进行热交换，将现有技术中采用水冷的方式改变为采用风冷的方式，取消了现有技术中的水冷换热器和为水冷换热器配置的膨胀阀，从而减少了空调系统的部件，控制更简单。
在该实施例中，空调系统主机100还包括换热器壳体40、第一风门41和第二风门42，其中，换热器壳体40限定形成一容置空间(图中未示出)，容置空间设置成允许电池换热器30被放置在其内，换热器壳体40具有第一开口(图中未示出)和第二开口(图中未示出)，第一开口朝向蒸发器20，第二开口朝向出风口12。第一风门41设置在第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由蒸发器20冷却的冷气进入容置空间。第二风门42设置在第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以将容置空间内的气体导出。也就是说，若第一风门41开启的话，为了将容置空间内的气体导出，第二风门42也开启。若第一风门41关闭的话则第二风门42也关闭。
在一个优选地实施例中，空调系统主机100还包括旁通风门43，其设置在换热器壳体40的第三开口处，用于选择地开启或关闭，以将容置空间内的气体导出。也就是说，若第一风门41开启的话，则可以选择同时打开第二风门42和旁通风门43，也可以选择仅打开第二风门42或仅打开旁通风门43。若第一风门41关闭的话则同时关闭第二风门42和旁通风门43。
在该实施例中，空调系统主机100还包括暖风芯体50，其设置在第二风门42与出风口12之间，用于对经蒸发器20吹出的气体和/或经第二风门42导出的气体进行加热。也就是说，当第二风门42关闭时，暖风芯体50只需要对经蒸发器20吹出的气体进行加热，当第二风门42开启时，暖风芯体50需要同时对经蒸发器20吹出的气体和经第二风门42导出的气体进行加热。
图2是根据本发明一个实施例的应用于空调系统主机100的控制方法的示意性流程图。如图2所示，用于上述空调系统主机100的控制方法包括以下步骤：
S100，获取动力电池的当前温度；
S200，根据动力电池的当前温度判断是否需要对车辆的动力电池进行冷却；
S300，在确定需要对车辆的动力电池进行冷却时，打开第一风门41，以将经由蒸发器20冷却的冷气引入电池换热器30所在的容置空间内。
这里，确定需要对车辆的动力电池需要冷却是根据动力电池的温度进行判断的，也就是说动力电池的温度高于预设温度时就判定动力电池需要冷却。其中，预设温度可以根据具体设计需求设定。
本实施例在动力电池需要冷却时打开第一风门41，可以利用蒸发器20冷却的冷气与电池换热器30中的介质进行热交换，从而可以实现对动力电池冷却。
进一步地，空调系统主机100还包括旁通风门43，控制方法还包括如下步骤：
步骤一：在接收到对乘员舱的制热请求且第一风门41处于打开状态时，打开第二风门42和/或旁通风门43，并开启暖风芯体50；
步骤二：在接收到对乘员舱的制冷请求且第一风门41处于打开状态时，关闭第二风门42，并打开旁通风门43。这里，步骤一和步骤二之间没有先后顺序之分。
本实施例中，当空调系统主机100同时为动力电池和乘员舱冷却时，先控制蒸发器20开启，关闭第二风门42，正常情况下打开旁通风门43。然后从第一预设表格中查找出与动力电池的温度对应的第一风门41的第一目标开度，并控制第一风门41按照第一目标开度开启，其中，第一预设表格中存储有动力电池的温度对应的第一目标开度之间的映射关系；之后从第二预设表格中查找出乘员舱的目标温度和第一风门41的第一目标开度对应的压缩机的目标转速，并控制压缩机按照目标转速运行，从而满足乘员舱的冷却需求和动力电池的冷却需求，第二预设表格中存储有乘员舱的目标温度、第一目标开度对应的压缩机的目标转速之间的映射关系。这里，关闭第二风门42，是为了防止经电池换热器30换热的热风进入到乘员舱，同时打开旁通风门43，以将经电池换热器30的热风导出车外。
当空调系统主机100同时为乘员舱制热且为动力电池制冷时，先控制蒸发器20和暖风芯体50开启，从第三预设表格中查找出与动力电池的温度对应的第一风门41的第二目标开度，控制第一风门41按照第二目标开度开启、并控制第二风门42打开，第三预设表格中存储有动力电池的温度对应的第二目标开度之间的映射关系。这里，打开第二风门42，以利用经电池换热器30换热的热风导出至乘员舱内，充分利用电池换热器30热交换后的热量，提高能量利用率。此时旁通风门43可以根据设计需求选择性地开启或关闭。
当动力电池需要加热且乘员舱需要冷却时，控制蒸发器20开启、第一风门41关闭、第二风门42关闭和旁通风门43关闭，并控制与动力电池连接的加热器为动力电池进行加热，经过蒸发器20冷却的冷气不经过电池换热器30，直接进入乘员舱为其降温。
当动力电池和乘员舱同时需要加热时，控制暖风芯体50开启、蒸发器20关闭、第一风门41关闭、第二风门42关闭和旁通风门43关闭，并控制与动力电池连接的加热器为动力电池进行加热。这里，可以采用一个加热器对流经暖风芯体50的冷却液进行加热，采用另一个加热器对动力电池的冷却液进行加热。或者可以采用一个加热器对流进暖风芯体50的冷却液进行加热，之后再经过动力电池为其加热。
在该实施例中，控制方法还包括如下步骤：
步骤三：在接收到对乘员舱的除湿请求且第一风门41处于打开状态时，若车内的环境温度高于第一预设温度则关闭第二风门42且打开旁通风门43；
步骤四：在接收到对乘员舱的除湿请求且第一风门41处于打开状态时，若车内的环境温度高于第二预设温度且不高于第一预设温度则打开第二风门42且关闭旁通风门43。这里，步骤三和步骤四没有先后顺序之分。且步骤三、步骤四与步骤一和步骤二之间也没有先后顺序之分。
具体地，乘员舱的除湿请求包括高温除湿请求、中温除湿请求和低温除湿请求。在环境温度高于第一预设温度时，除湿请求为高温除湿请求；在环境温度高于第二预设温度且不高于第一预设温度时，除湿请求为中温除湿请求；在环境温度高于第三预设温度且不高于第二预设温度时，除湿请求为低温除湿请求。在一个优选地实施例中，第一预设温度为25℃，第二预设温度为20℃，第三预设温度为15℃。
当对乘员舱的除湿请求高温除湿请求时，控制蒸发器20开启，打开第一风门41和旁通风门43并关闭第二风门42，以直接采用蒸发器20吸收空气热量直接对乘员舱进行除湿。
当对乘员舱的除湿请求为中温除湿请求时，控制蒸发器20开启、控制第一风门41和第二风门42均开启，以通过蒸发器20吸收空气热量，再经过电池换热器30换热，将动力电池热量传入空调主机，再从空调系统主机100的出风口12吹出，实现中温除湿功能。
当对乘员舱的除湿请求为低温除湿请求时，从第四预设表格中查找出与环境温度对应的第一风门41的第三目标开度和第二风门42的第四目标开度，并控制第一风门41和第二风门42分别按照第三目标开度和第四目标开度开启，以使得从蒸发器20吹出的气体至少部分经过电池换热器30后，再从空调系统主机100的出风口12吹出，其中，第四预设表格中存储有环境温度对应的第一风门41的第三目标开度、第二风门42的第四目标开度之间的映射关系。
在该实施例中，需要注意的是，当乘员舱的除湿请求与乘员舱的冷却请求、动力电池的冷却请求同时存在时，第一风门41、第二风门42和旁通风门43的控制有冲突的话，则根据具体设计需求进行选择。例如，若设计需求偏向于乘员舱冷却的话，则根据乘员舱冷却的控制策略对第一风门41、第二风门42和旁通风门43进行控制；若设计需求偏向于动力电池冷却的话，则根据动力电池冷却的控制策略对第一风门41、第二风门42和旁通风门43进行控制；若设计需求偏向于乘员舱除湿的话，则根据乘员舱除湿的控制策略对第一风门41、第二风门42和旁通风门43进行控制。
在该实施例中，空调系统主机内还设有滤芯70和鼓风机60，均设置在蒸发器20的上游，其中，滤芯70用于对空气中的灰尘等杂物进行过滤。进风口11包括内循环进风口和外循环进风口。
在该实施例中，本发明还提供了一种空调系统，包括前述的空调系统主机100、获取单元和控制模块，获取单元用于获取动力电池的当前温度，控制模块包括存储器和处理器，存储器内存储有计算程序，计算程序被处理器执行时用于实现前述的控制方法。处理器可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器通过通信接口收发数据。存储器用于存储处理器执行的程序。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
在该实施例中，本发明又提供了一种车辆，其包括前述的空调系统，对于空调系统，这里不一一赘述。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别仅在于：
图3是根据本发明另一个实施例的空调系统主机的示意性结构图，如图3所示，暖风芯体50设置在换热器壳体40的上方，用于对经蒸发器20吹出的气体进行加热。具体地，暖风芯体50与换热器壳体40之间设有隔热层，防止暖风芯体50与换热器壳体40之间进行热传递。本实施例将暖风芯体50设置在换热器壳体40的上方，可以进一步减小空调系统主机100的体积，并且从第二风门42导出的气体不用经过暖风芯体50，利于经第二风门42导出的气体顺利地进入到乘员舱。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种空调系统主机，其特征在于，包括：
主机壳体、进风口以及出风口；
蒸发器，设置在所述主机壳体内，用于对由所述进风口进入的气体进行制冷；
电池换热器，设置在所述主机壳体内，且位于所述蒸发器的下游，以利用所述蒸发器的冷气与所述电池换热器内流通的冷却介质进行热交换，从而使得所述电池换热器对车辆的动力电池进行冷却。
2.根据权利要求1所述的空调系统主机，其特征在于，还包括：
换热器壳体，限定形成一容置空间，所述容置空间设置成允许所述电池换热器被放置在其内，所述换热器壳体具有第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述蒸发器，所述第二开口朝向所述出风口；
第一风门，设置在所述第一开口处，用于选择性地开启或关闭，以禁止或允许经由所述蒸发器冷却的所述冷气进入所述容置空间；
第二风门，设置在所述第二开口处，用于选择性地开启或关闭，以将所述容置空间内的气体导出。
3.根据权利要求1所述的空调系统主机，其特征在于，还包括：
旁通风门，设置在所述换热器壳体的第三开口处，用于选择地开启或关闭，以将所述容置空间内的气体导出。
4.根据权利要求2所述的空调系统主机，其特征在于，还包括：
暖风芯体，设置在所述第二风门与所述出风口之间，用于对经所述蒸发器吹出的气体和/或经所述第二风门导出的气体进行加热。
5.根据权利要求2所述的空调系统主机，其特征在于，还包括：
暖风芯体，设置在所述换热器壳体的上方，用于对经所述蒸发器吹出的气体进行加热。
6.一种应用于权利要求2-5中任一项所述的空调系统主机的控制方法，其特征在于，包括：
获取动力电池的当前温度；
根据所述动力电池的所述当前温度判断是否需要对所述动力电池进行冷却；
在确定需要对所述动力电池进行冷却时，打开第一风门，以将经由所述蒸发器冷却的冷气引入电池换热器所在的容置空间内。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述空调系统主机还包括旁通风门，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的制热请求且所述第一风门处于打开状态时，打开第二风门和/或所述旁通风门，并开启暖风芯体；
可选地，在接收到对乘员舱的制冷请求且所述第一风门处于打开状态时，关闭所述第二风门，并打开所述旁通风门。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的除湿请求且所述第一风门处于打开状态时，若车内的环境温度高于第一预设温度则关闭所述第二风门且打开所述旁通风门。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
在接收到对乘员舱的除湿请求且所述第一风门处于打开状态时，若车内的环境温度高于第二预设温度且不高于所述第一预设温度则打开所述第二风门且关闭所述旁通风门。
10.一种空调系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-5中任一项所述的空调系统主机；
获取单元，用于获取动力电池的当前温度；以及
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求6-9中任一项所述的控制方法。
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