CN115891572A - 车载空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车载空调系统及其控制方法，属于空气调节技术领域，车载空调系统包括制冷制热冷媒子循环系统以及热水制热子循环系统，其中，制冷制热冷媒子循环系统包括形成冷媒循环的处于人员舱内的第一换热器、处于室外的第二换热器、并联的机械压缩机及电动压缩机、节流元件，机械压缩机能够为车辆的发动机驱动运转，热水制热子循环系统，包括处于人员舱内的第三换热器以及对应于发动机设置的发动机散热器，发动机散热器内的热水能够被水泵驱动在第三换热器与发动机散热器之间循环。本发明能够通过控制不同的子循环系统与运行模式的对应运行与否满足行车状态与驻车状态下的制冷与制热的需求，改造成本较低且整车重量增加较小。

Description

车载空调系统及其控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种车载空调系统及其控制方法。

背景技术

因为传统卡车车载空调依靠发动机带动压缩机来实现制冷，制热则是利用发动机余热实现。如果在中途停车休息和装货期间使用原车空调不仅油耗不菲，同时还有尾气污染、发动机磨损等连带风险。24V电动驻车空调解决这一难题，几乎成为卡车市场的刚需产品。但对于主机厂而言，额外增加一套独立的驻车空调，无疑成本会大大提高，而且会增加重量，提出一套车载空调系统以能够使驻车空调与原车空调一体化是一个亟待解决的问题，基于此提出本发明。

发明内容

因此，本发明提供一种车载空调系统及其控制方法，能够解决现有技术中车载空调系统需要增加一套独立的驻车空调实现车辆目标空间的制冷与制热，车辆成本高且重量增加的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种车载空调系统，包括制冷制热冷媒子循环系统以及热水制热子循环系统，其中，所述制冷制热冷媒子循环系统包括形成冷媒循环的处于人员舱内的第一换热器、处于室外的第二换热器、并联的机械压缩机及电动压缩机、串联于所述第一换热器与所述第二换热器之间的节流元件，所述机械压缩机能够为车辆的发动机驱动运转，所述热水制热子循环系统，包括处于所述人员舱内的第三换热器以及对应于所述发动机设置的发动机散热器，所述发动机散热器内的热水能够被水泵驱动在所述第三换热器与所述发动机散热器之间循环。

在一些实施方式中，所述制冷制热冷媒子循环系统还包括第一三通阀及第二三通阀，其中，所述第一三通阀的第一口与所述第二三通阀的第一口汇总且与所述第一换热器的第一端口连通，所述第一三通阀的第二口与所述机械压缩机及所述电动压缩机的吸气口连通，所述第一三通阀的第三口与所述第二三通阀的第二口汇总且与所述第二换热器的第一端口连通，所述第二三通阀的第三口与所述机械压缩机及所述电动压缩机的排气口连通。

在一些实施方式中，所述机械压缩机及电动压缩机的排气管路上分别设置有单向阀。

在一些实施方式中，所述第一换热器与所述第三换热器处于风道内，且所述风道内还设有风机。

本发明还提供一种车载空调系统的控制方法，用于控制上述的车载空调系统运行，所述控制方法包括如下步骤：

获取所述车载空调系统的运行模式以及发动机的运行状态；

根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行。

在一些实施方式中，所述运行模式包括制热模式、制冷模式，所述运行状态包括行车状态、驻车状态。

在一些实施方式中，根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行包括：

当所述运行模式为制热模式且所述运行状态为行车状态时，控制所述机械压缩机及电动压缩机皆处于停机状态，且控制所述水泵运转；或者，

当所述运行模式为制热模式且所述运行状态为驻车状态时，控制所述电动压缩机处于运行状态，控制所述水泵以及机械压缩机皆处于停机状态，且控制所述第一三通阀的第二口与第三口连通、第二三通阀的第一口与第三口连通。

在一些实施方式中，根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行包括：

当所述运行模式为制冷模式且所述运行状态为驻车状态时，控制电动压缩机处于运行状态，控制所述机械压缩机及所述水泵皆处于停机状态，并控制所述第一三通阀的第一口与第二口连通、第二三通阀的第二口与第三口连通；或者，

当所述运行模式为制冷模式且所述运行状态为行车状态时，

获取所述人员舱内的环境温度Th；

判断Th与环温阈值Ty的第一大小关系以及|Th-Ts|与温差阈值Tr的第二大小关系，其中Ts为用户设定的制冷目标温度；

根据所述第一大小关系及第二大小关系，控制所述电动压缩机以及机械压缩机中的一个运行且控制所述第一三通阀的第一口与第二口连通、第二三通阀的第二口与第三口连通。

在一些实施方式中，根据所述第一大小关系及第二大小关系，控制所述电动压缩机以及机械压缩机中的一个运行，且控制所述第一三通阀及第二三通阀切换至相应的流路包括：

当第一大小关系为Th＞Ty且第二大小关系为|Th-Ts|＞Tr时，控制所述机械压缩机处于运行状态；

否则，控制所述电动压缩机处于运行状态。

本发明提供的一种车载空调系统及其控制方法，基于车辆原有的空调系统，仅增加少量的部件使整个车载空调系统具备制热制冷双模式，且能够通过控制不同的子循环系统与运行模式的对应运行与否满足行车状态与驻车状态下的制冷与制热的需求，改造成本较低且整车重量增加较小。

附图说明

图1为本发明实施例的车载空调系统的原理示意图；

图2为图1中的车载空调系统采用机械压缩机运行制冷模式的冷媒流向示意图，图中虚线管路代表与之对应的执行部件不运行；

图3为图1中的车载空调系统采用电动压缩机运行制冷模式的冷媒流向示意图，图中虚线管路代表与之对应的执行部件不运行；

图4为图1中的车载空调系统采用水泵运行制热模式的水流向示意图，图中虚线管路代表与之对应的执行部件不运行；

图5为图1中的车载空调系统采用电动压缩机运行制热模式的冷媒流向示意图，图中虚线管路代表与之对应的执行部件不运行。

附图标记表示为：

10、第一换热器；11、第二换热器；12、机械压缩机；13、电动压缩机；14、第一三通阀；15、第二三通阀；16、节流元件；17、单向阀；20、第三换热器；21、发动机散热器；22、水泵；100、风道；101、风机。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种车载空调系统，包括制冷制热冷媒子循环系统以及热水制热子循环系统，其中，制冷制热冷媒子循环系统包括形成冷媒循环的处于人员舱(例如驾驶室，在一些车型中，还可以是乘客舱间等)内的第一换热器10、处于室外的第二换热器11、并联的机械压缩机12及电动压缩机13、串联于第一换热器10与第二换热器11之间的节流元件16，机械压缩机12能够为车辆的发动机驱动运转，热水制热子循环系统，包括处于人员舱内的第三换热器20以及对应于发动机设置的发动机散热器21，发动机散热器21内的热水能够被水泵22驱动在第三换热器20与发动机散热器21之间循环。

该技术方案中，基于车辆原有的空调系统，也即该车载空调系统中的大多数的部件则共用原有的空调系统，仅增加少量的部件使整个车载空调系统具备制热制冷双模式，且能够通过控制不同的子循环系统与运行模式的对应运行与否满足行车状态与驻车状态下的制冷与制热的需求，改造成本较低且整车重量增加较小。另外，值得一提的是，采用电动压缩机13制热能效是传统的燃油加热器的4倍以上，节省了运输成本，降低了环境污染，且舒适性大大提高。

在一个具体实施例中，参见图1所示，制冷制热冷媒子循环系统还包括第一三通阀14及第二三通阀15，其中，第一三通阀14的第一口与第二三通阀15的第一口汇总且与第一换热器10的第一端口连通，第一三通阀14的第二口与机械压缩机12及电动压缩机13的吸气口连通，第一三通阀14的第三口与第二三通阀15的第二口汇总且与第二换热器11的第一端口连通，第二三通阀15的第三口与机械压缩机12及电动压缩机13的排气口连通，该技术方案中，通过第一三通阀14以及第二三通阀15对制冷制热冷媒子循环系统中的各个部件通过管路形成连通，并可以通过对两个三通阀中的流路切换实现空调系统的制冷制热切换或者执行部件的切换对应，结构以及控制都较为简单。在一个优选的实施例中，机械压缩机12及电动压缩机13的排气管路上分别设置有单向阀17。前述的第一三通阀14及第二三通阀15具体可以采用常闭型三通电磁阀。

第一换热器10与第三换热器20处于风道100内，且风道100内还设有风机101，如此通过一个风机101即可以同时驱动气流与风道100内的第一换热器10、第三换热器20的热交换，无需单独分别针对配置风机，降低成本。

根据本发明的实施例，还提供一种车载空调系统的控制方法，用于控制上述的车载空调系统运行，控制方法包括如下步骤：

获取车载空调系统的运行模式以及发动机的运行状态，具体而言，运行模式包括制热模式、制冷模式，运行状态包括行车状态、驻车状态，能够理解的是，行车状态车辆的发动机处于运转状态，而驻车状态车辆的发动机则处于停机状态；

根据运行模式以及运行状态控制制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行。

该技术方案中，通过对空调系统的运行模式判断的同时还判断发动机的运行状态，据此能够控制相应的执行部件运行以实现自动且智能运行。

根据运行模式以及运行状态控制制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行具体包括：

当运行模式为制热模式且运行状态为行车状态时，控制机械压缩机12及电动压缩机13皆处于停机状态，且控制水泵22运转，具体参见图4所示，此时的机械压缩机12及电动压缩机13皆不运行，人员舱内的制热完全由发动机散热器21内的热水提供，节能环保，实现废热的充分利用；或者，当运行模式为制热模式且运行状态为驻车状态时，控制电动压缩机13处于运行状态，控制水泵22以及机械压缩机12皆处于停机状态，且控制第一三通阀14的第二口与第三口连通、第二三通阀15的第一口与第三口连通，具体参见图5所示，此时电动压缩机13被控制运行，其高温高压的冷媒经由第二三通阀15流向第一换热器10对人员舱制热后经由第二换热器11、第一三通阀14回流至电动压缩机13内，实现冷媒的制热循环。

在另一些实施例中，根据运行模式以及运行状态控制制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行具体包括：

当运行模式为制冷模式且运行状态为驻车状态时，控制电动压缩机13处于运行状态，控制机械压缩机12及水泵22皆处于停机状态，并控制第一三通阀14的第一口与第二口连通、第二三通阀15的第二口与第三口连通，具体参见图3所示，此时电动压缩机13被控制运行，其高温高压的冷媒经由第二三通阀15流向第二换热器11后经由第一换热器10、第一三通阀14回流至电动压缩机13内，实现冷媒的制冷循环；或者，当运行模式为制冷模式且运行状态为行车状态时，获取人员舱内的环境温度Th；

判断Th与环温阈值Ty的第一大小关系以及|Th-Ts|与温差阈值Tr的第二大小关系，其中Ts为用户设定的制冷目标温度；

根据第一大小关系及第二大小关系，控制电动压缩机13以及机械压缩机12中的一个运行且控制第一三通阀14的第一口与第二口连通、第二三通阀15的第二口与第三口连通，具体而言，根据第一大小关系及第二大小关系，控制电动压缩机13以及机械压缩机12中的一个运行，且控制第一三通阀14及第二三通阀15切换至相应的流路包括：当第一大小关系为Th＞Ty且第二大小关系为|Th-Ts|＞Tr时，说明此时人员舱内的制冷需求相对较大，需要的冷量负荷较大，因此控制机械压缩机12处于运行状态，参见图2所示，机械压缩机12被控制运行，其高温高压的冷媒经由第二三通阀15流向第二换热器11后经由第一换热器10、第一三通阀14回流至机械压缩机12内，实现冷媒的制冷循环；否则，控制电动压缩机13处于运行状态，通过该控制方法实现了电动压缩机13与机械压缩机12根据冷量负荷的自主切换，能够降低发动机的油耗，降低了运营成本。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

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

Claims (9)

1.一种车载空调系统，其特征在于，包括制冷制热冷媒子循环系统以及热水制热子循环系统，其中，所述制冷制热冷媒子循环系统包括形成冷媒循环的处于人员舱内的第一换热器(10)、处于室外的第二换热器(11)、并联的机械压缩机(12)及电动压缩机(13)、串联于所述第一换热器(10)与所述第二换热器(11)之间的节流元件(16)，所述机械压缩机(12)能够为车辆的发动机驱动运转，所述热水制热子循环系统，包括处于所述人员舱内的第三换热器(20)以及对应于所述发动机设置的发动机散热器(21)，所述发动机散热器(21)内的热水能够被水泵(22)驱动在所述第三换热器(20)与所述发动机散热器(21)之间循环。

2.根据权利要求1所述的车载空调系统，其特征在于，所述制冷制热冷媒子循环系统还包括第一三通阀(14)及第二三通阀(15)，其中，所述第一三通阀(14)的第一口与所述第二三通阀(15)的第一口汇总且与所述第一换热器(10)的第一端口连通，所述第一三通阀(14)的第二口与所述机械压缩机(12)及所述电动压缩机(13)的吸气口连通，所述第一三通阀(14)的第三口与所述第二三通阀(15)的第二口汇总且与所述第二换热器(11)的第一端口连通，所述第二三通阀(15)的第三口与所述机械压缩机(12)及所述电动压缩机(13)的排气口连通。

3.根据权利要求1所述的车载空调系统，其特征在于，所述机械压缩机(12)及电动压缩机(13)的排气管路上分别设置有单向阀(17)。

4.根据权利要求1所述的车载空调系统，其特征在于，所述第一换热器(10)与所述第三换热器(20)处于风道(100)内，且所述风道(100)内还设有风机(101)。

5.一种车载空调系统的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求2所述的车载空调系统运行，所述控制方法包括如下步骤：

获取所述车载空调系统的运行模式以及发动机的运行状态；

根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述运行模式包括制热模式、制冷模式，所述运行状态包括行车状态、驻车状态。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行包括：

当所述运行模式为制热模式且所述运行状态为行车状态时，控制所述机械压缩机(12)及电动压缩机(13)皆处于停机状态，且控制所述水泵(22)运转；或者，

当所述运行模式为制热模式且所述运行状态为驻车状态时，控制所述电动压缩机(13)处于运行状态，控制所述水泵(22)以及机械压缩机(12)皆处于停机状态，且控制所述第一三通阀(14)的第二口与第三口连通、第二三通阀(15)的第一口与第三口连通。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，根据所述运行模式以及所述运行状态控制所述制冷制热冷媒子循环系统或者热水制热子循环系统运行包括：

当所述运行模式为制冷模式且所述运行状态为驻车状态时，控制电动压缩机(13)处于运行状态，控制所述机械压缩机(12)及所述水泵(22)皆处于停机状态，并控制所述第一三通阀(14)的第一口与第二口连通、第二三通阀(15)的第二口与第三口连通；或者，

当所述运行模式为制冷模式且所述运行状态为行车状态时，

获取所述人员舱内的环境温度Th；

判断Th与环温阈值Ty的第一大小关系以及|Th-Ts|与温差阈值Tr的第二大小关系，其中Ts为用户设定的制冷目标温度；

根据所述第一大小关系及第二大小关系，控制所述电动压缩机(13)以及机械压缩机(12)中的一个运行且控制所述第一三通阀(14)的第一口与第二口连通、第二三通阀(15)的第二口与第三口连通。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，根据所述第一大小关系及第二大小关系，控制所述电动压缩机(13)以及机械压缩机(12)中的一个运行，且控制所述第一三通阀(14)及第二三通阀(15)切换至相应的流路包括：

当第一大小关系为Th＞Ty且第二大小关系为|Th-Ts|＞Tr时，控制所述机械压缩机(12)处于运行状态；

否则，控制所述电动压缩机(13)处于运行状态。

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