CN114701327B - 一种基于车载微电加热的空调控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于车载微电加热的空调控制系统及方法，包括微电加热单元、空调系统、水室和第一三通水阀；所述微电加热单元与水室第一输入端连接，水室的输出端通过第一三通水阀与空调系统连接，微电加热单元将水室中的水进行加热，之后再流入空调系统。本专利通过微电加热单元的电子能量倍增效应原理，利用低电压小功率将电子的动能转换成热能，从而为空调系统提供稳定的热源。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种基于车载微电加热的空调控制系统及方法。
背景技术
吸收式制冷系统利用余热或者废热作为动力源来驱动，是能耗较低的制冷系统，对于电动汽车来说是比较理想的制冷方案之一。若发动机水温较低，则需以热泵为主，PTC为辅的加热策略，但是零下20℃左右的低温环境下，需依靠PTC加热，而PTC采用电热转换原理，低温环境下的采暖耗电量会显著降低续航里程。即电动车没有稳定的热源，制约了吸收式制冷空调系统的应用。
发明内容
针对现有技术中吸收式制冷空调系统热源不稳定的问题，本发明提出一种基于车载微电加热的空调控制系统及方法，通过设置微电加热单元，并利用其电子能量倍增效应，采用低电压小功率，获得较大的热能，从而为空调系统提供稳定的热源。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种基于车载微电加热的空调控制系统，包括微电加热单元、空调系统、水室和第一三通水阀；所述微电加热单元与水室第一输入端连接，水室的输出端通过第一三通水阀与空调系统连接，微电加热单元将水室中的水进行加热，之后再流入空调系统。
优选地，所述空调系统包括吸收式制冷空调和制热式空调，所述吸收式制冷空调用于制冷，所述制热空调用于制热。
优选地，所述水室中安装有电子阀门和温度传感器；所述第一三通水阀、电子阀门、第一温度传感器均与车载控制器连接，第一温度传感器用于检测水室中的水温，电子阀门用于控制水室输出端的开闭。
优选地，还包括电驱动系统冷却管道、第二三通水阀和第三三通水阀；电驱动系统冷却管道中安装有第二温度传感器，用于检测电驱动系统冷却管道的水温，第二三通水阀、第三三通水阀、第二温度传感器均与车载控制器连接；
水室的输出端与第二三通水阀的21端连接，第二三通水阀的22端与第三三通水阀的32端连接，第二三通水阀的23端与电驱动系统冷却管道一端连接，电驱动系统冷却管道另一端与第三三通水阀的31端连接，第三三通水阀的33端与水室的第二输入端连接。
优选地，所述微电加热单元包括依次连接的加热丝、定向电场、加速电场、偏转电场和谐振腔室；加热丝用于产生电子，定向电场、多级加速电场、偏转电场用于将电子进行加速后进入谐振腔室产生碰撞，使得电子的动能转换成热能。
优选地，所述谐振腔室的内表面贴附有产电介质，外表面贴附有导热介质；所述产电介质包括氧化铝陶瓷，导热介质包括导热胶。
优选地，所述微电加热单元中还设置有真空压力计和电子真空泵，用于维持谐振腔室的负压水平＜10-3mm汞柱。
本发明还提供了一种基于车载微电加热的空调控制方法，包括以下步骤；
当第二三通水阀21端只和22端连通时，冷却水不经过电驱动系统冷却管道，只有微电加热单元工作，为水室的冷却水加热，适用于第一工况；当第二三通水阀21端同时和22、23端连通时，冷却水经过电驱动系统冷却管道，与电驱动系统发生热交换，电驱动系统冷却管道和微电加热单元同时为水室的冷却水加热，适用于第二工况。
优选地，当第二三通水阀21端和23端连通时，若电驱动系统冷却管道中水温大于或等于车载控制器中预设第二温度阈值时，控制第三三通水阀的31端和33端连通，使得电驱动系统冷却管道中的水流入水室；若电驱动系统冷却管道中水温小于第二温度阈值时，电驱动系统冷却管道中冷却水通过散热器散热。
优选地，当水室中水的温度大于或等于车载控制器中预设第一温度阈值时，控制电子阀门开通，从而流入空调系统；若第一三通水阀的11和12端连通，流入到吸收式制冷空调的发生器中进行制冷；若第一三通水阀的11和13端连通，水流入到制热空调进行制热。
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1、本专利通过设置微电加热单元，微电加热单元中谐振腔室的内表面贴附有产电介质，外表面贴附有导热介质。采用低压电使加热丝产生电子束，并且在定向电场、多级加速电场、偏转电场作用下，控制电子束对氧化铝陶瓷进行轰击，由于氧化铝陶瓷具有很高的二次发射系数，会产生比较强烈的单表面倍增效应，电子数量急剧增加，经过多次碰撞，将电子的动能转换成热能，然后热量通过导热胶传递到水室，获得较大的热能，从而为空调系统提供稳定的热源；
2、本专利通过回收电机余热，降低冷却风扇功耗，减小进气格栅开孔率，进一步降低风阻，增加了电动车的行驶里程。
附图说明
图1为根据本发明示例性实施例的一种基于车载微电加热的空调控制系统示意图。
图2为根据本发明示例性实施例的微电加热系统示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种基于车载微电加热的空调控制系统，包括微电加热单元、空调系统、水室和第一三通水阀；微电加热单元与水室第一输入端连接，水室的输出端通过第一三通水阀与空调系统连接，微电加热单元将水室中的水进行加热，之后再流入空调系统，进行制冷或制热。
本实施例中，空调系统包括吸收式制冷空调和制热空调(用户可进行选择)。当第一三通水阀的11和12端连通后，水室中加热后的水可流入到吸收式制冷空调的发生器中进行制冷；当第一三通水阀的11和13端连通后，水室中加热后的水流入到制热空调进行制热。
本实施例中，水室中安装有电子阀门和温度传感器。第一三通水阀、电子阀门、第一温度传感器均与车载控制器连接，第一温度传感器用于检测水室中水的温度，电子阀门用于控制水室输出端的开闭。
车载控制器中预设有第一温度阈值，当水室中水的温度大于或等于第一温度阈值时，控制电子阀门开通，从而流入空调系统。
本实施例中，还包括电驱动系统冷却管道、第二三通水阀和第三三通水阀。电驱动系统冷却管道中安装有第二温度传感器，用于检测电驱动系统冷却管道中水温。第二三通水阀、第三三通水阀、第二温度传感器均与车载控制器连接。
水室的输出端与第二三通水阀的21端连接，第二三通水阀的22端与第三三通水阀的32端连接，第二三通水阀的23端与电驱动系统冷却管道一端连接，电驱动系统冷却管道另一端与第三三通水阀的31端连接，第三三通水阀的33端与水上的输入端连接。
本实施例中，可通过控制第二三通水阀，决定水室中冷却水加热来源，以满足车辆在各个工况下的空调需求。当第二三通水阀21端和22端连通时，冷却水不经过电驱动系统冷却管道，只有微电加热单元工作，为水室的冷却水加热，适用于电驱动系统温度较低(例如小于10℃)的第一工况(例如在冬天，电驱动系统的温度较低，若将电驱动系统冷却管道的水引入水室，那加热水的速度将会变慢，空调制热速度将变慢，因此不引入电驱动系统冷却管道的水，只由微电加热单元对水室中的水进行加热，从而提高空调制热的速度；后面随着时间的增加，电驱动系统的温度上升，再引入冷切水，降低微电加热单元的输出功率)；当第二三通水阀21端和23端连通时，冷却水经过电驱动系统冷却管道，与电机发生热交换，即电驱动系统冷却管道和微电加热单元同时为水室的冷却水加热，适用于电驱动系统温度较高(例如不小于10℃)的第二工况。
本实施例中，车载控制器中预设有第二温度阈值。当第二三通水阀21端和23端连通时，若电驱动系统冷却管道中水温大于或等于第二温度阈值时，控制第三三通水阀的31端和33端连通，使得电驱动系统冷却管道中的水流入水室；若电驱动系统冷却管道中水温小于第二温度阈值时，电驱动系统冷却管道中冷却水可通过散热器散热。这种结构的可以利用电机余热进行制冷或制热，减少微电加热单元的输出功率，降低整车用电负担；还能降低电机散热器负荷，进而降低前端进风量，减小冷却风扇功率，减低能耗，也能减小进气格栅开孔率，进一步降低风阻，增加电动车行驶里程。
吸收式制冷空调的吸收器内制冷剂溶液吸收是个放热工程，需要对其冷却，因此可引入散热器的冷却水进行冷却，确保吸收过程顺利进行。
本实施例中，微电加热单元包括依次连接的加热丝、定向电场、多级加速电场、偏转电场和谐振腔室。加热丝用于产生电子，定向电场、多级加速电场、偏转电场用于将电子进行加速后进入谐振腔室。
定向电场、多级加速电场、偏转电场还与多级变压系统连接，以获取电压；加速电场的电压根据水室中冷却水的温度来调整，加速电场的场强维持在临界场强以上，使得谐振腔的产热率以场强的二次方到五次方区间变化，并足以激发较高的电子倍增率(温度维持在80℃左右)；但同时使得最大入射到谐振腔室表面的电子速度维持在20～80电子伏特左右，不能高于100电子伏特，避免产生发光和X射线，因此必须精确控制入射电子速度。
谐振腔室的内表面贴附有产电介质，外表面贴附有导热介质。产电介质可采用氧化铝陶瓷，导热介质可采用导热胶。也免去了传统PTC高压系统带来的绝缘问题。
采用低压电使加热丝产生电子束，并且在定向电场、多级加速电场、偏转电场作用下，控制电子束对氧化铝陶瓷进行轰击，由于氧化铝陶瓷具有很高的二次发射系数，会产生比较强烈的单表面倍增效应，电子数量急剧增加，经过多次碰撞，将电子的动能转换成热能，然后热量通过导热胶传递到水室，进行换热；整个过程采用低压高频电磁场控制，能耗较小；同时利用电子倍增效应，也使得电磁场的能量出现倍增，产生的热能也会倍增，形成水室的稳定热源。
本实施例中，采用真空压力计和电子真空泵来维持谐振腔室及对应管道内的负压水平＜10-3mm汞柱，避免电子受空气中电荷电位梯度的影响，损失动能。
本实施例中，微电加热单元的壳体采用电磁屏蔽材料，用来屏蔽内部电场对外界环境之间的相互电磁干扰，也能防止内部电子加速过程中产生电弧等辐射能量向外界传播。
本实施例中，谐振腔室的产电介质底部一端连接有矩形脉冲电源，用于周期性提供正电荷；产电介质底部的另一端接地，用于吸收多余电子。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于车载微电加热的空调控制系统，其特征在于，包括微电加热单元、水室和第一三通水阀；所述微电加热单元与水室第一输入端连接，水室的输出端通过第一三通水阀与空调系统连接；
所述微电加热单元，采用电子束加热的方式，将水室中的水进行加热，之后再流入空调系统；
所述空调系统包括吸收式制冷空调和制热式空调，所述吸收式制冷空调用于制冷，所述制热式空调用于制热；
还包括电驱动系统冷却管道、第二三通水阀和第三三通水阀；电驱动系统冷却管道中安装有第二温度传感器，用于检测电驱动系统冷却管道的水温，第二三通水阀、第三三通水阀、第二温度传感器均与车载控制器连接；
水室的输出端与第二三通水阀的第一端(21)连接，第二三通水阀的第二端(22)与第三三通水阀的第二端(32)连接，第二三通水阀的第三端(23)与电驱动系统冷却管道一端连接，电驱动系统冷却管道另一端与第三三通水阀的第一端(31)连接，第三三通水阀的第三端(33)与水室的第二输入端连接。
2.如权利要求1所述的一种基于车载微电加热的空调控制系统，其特征在于，所述水室中安装有电子阀门和温度传感器；所述第一三通水阀、电子阀门、第一温度传感器均与车载控制器连接，第一温度传感器用于检测水室中的水温，电子阀门用于控制水室输出端的开闭。
3.如权利要求1所述的一种基于车载微电加热的空调控制系统，其特征在于，所述微电加热单元包括依次连接的加热丝、定向电场、加速电场、偏转电场和谐振腔室；加热丝用于产生电子，定向电场、多级加速电场、偏转电场用于将电子进行加速后进入谐振腔室产生碰撞，使得电子的动能转换成热能。
4.如权利要求3所述的一种基于车载微电加热的空调控制系统，其特征在于，所述谐振腔室的内表面贴附有产电介质，外表面贴附有导热介质；所述产电介质包括氧化铝陶瓷，导热介质包括导热胶。
5.如权利要求3所述的一种基于车载微电加热的空调控制系统，其特征在于，所述微电加热单元中还设置有真空压力计和电子真空泵。
6.基于权利要求1-5任一所述系统的一种基于车载微电加热的空调控制方法，其特征在于，
当第二三通水阀第一端(21)只和第二端(22)连通时，冷却水不经过电驱动系统冷却管道，只有微电加热单元工作，为水室的冷却水加热，适用于第一工况；当第二三通水阀第一端(21)同时和第二端(22)、第三端(23)连通时，冷却水经过电驱动系统冷却管道，与电驱动系统发生热交换，电驱动系统冷却管道和微电加热单元同时为水室的冷却水加热，适用于第二工况。
7.如权利要求6所述的一种基于车载微电加热的空调控制方法，其特征在于，当第二三通水阀第一端(21)和第三端(23)连通时，若电驱动系统冷却管道中水温大于或等于车载控制器中预设第二温度阈值时，控制第三三通水阀的第一端(31)和第三端(33)连通，使得电驱动系统冷却管道中的水流入水室；若电驱动系统冷却管道中水温小于第二温度阈值时，电驱动系统冷却管道中冷却水通过散热器散热。
8.如权利要求6所述的一种基于车载微电加热的空调控制方法，其特征在于，当水室中水的温度大于或等于车载控制器中预设第一温度阈值时，控制电子阀门开通，从而流入空调系统；若第一三通水阀的第一端(11)和第二端(12)连通，流入到吸收式制冷空调的发生器中进行制冷；若第一三通水阀的第一端(11)和第三端(13)连通，水流入到制热空调进行制热。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吸收式制冷在汽车空调上的应用;张尚群;《 洁净与空调技术》;20150917(第03期);第95-98页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114701327A (zh) | 2022-07-05 |
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