車輛空調溫度控制的方法及系統的製作方法

2023-06-21 04:10:21 4

專利名稱：車輛空調溫度控制的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及空調溫度控制，尤其涉及對混合動力車輛的車輛空調溫度控制的方法及系統。
背景技術：
車輛空調系統(HVAC System)可能通過多個熱源供暖，傳統上需要設置熱源溫度傳感器來檢測熱源的溫度，以便控制供暖的量，進而實現對實際供暖需要的控制。然而，多個熱源溫度傳感器的設置會增加空調控制系統的複雜度和成本。另外，傳統的混合動力車用高壓電加熱器(Positive Temperature Coefficient, PTC)對空調系統供熱，高壓電加熱器雖然電力充足，但是因為高壓電加熱器的位置靠近乘客艙，高壓電加熱器對用電安全的控制造成困難。因此，有必要提出一種改進型的對於車輛空調溫度控制的方法及系統，以克服現有技術中存在的技術問題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種車輛空調溫度控制的方法及系統，能夠實現對熱源的有效控制和能源的節約利用。為解決上述技術問題，根據本發明的一方面提供了一種車輛空調溫度控制的方法，其包括判斷熱源溫度步驟，其包括根據冷卻液溫度估計熱源溫度，並判斷估計的熱源溫度是否足夠高；判斷加熱需求步驟，其包括判斷被空調系統調整的目標環境的溫度是否滿足期望，如果目標環境的溫度低於期望則有加熱需求；及調整供熱量步驟，其包括在判斷有加熱需求的情況下，判斷發動機的狀態，如果發動機沒有啟動且估計的熱源溫度足夠高， 則啟動輔助泵，以將發動機的餘熱用於空調系統，如果估計的熱源溫度不夠高，則使輔助泵關閉。優選地，所述調整供熱量步驟包括如果在啟動輔助泵的情況下仍有加熱需求，則打開電加熱器，將電加熱器產生的熱量用於空調系統。優選地，所述將電加熱器產生的熱量用於空調系統包括根據加熱需求調整電加熱器的加熱級別，電加熱器的加熱級別可以被有級或無級控制。優選地，所述調整供熱量步驟包括在電加熱器的最高量加熱級別不能滿足加熱需求時，啟動發動機給空調系統供熱。優選地，所述調整供熱量步驟包括如果發動機啟動，則關閉輔助泵和/或電加熱
O優選地，所述調整供熱量步驟包括在判斷有加熱需求的情況下，通過判斷外界溫度來控制發動機，如果外界溫度低於標定最低外界溫度，則啟動發動機加熱。優選地，如果混合風門位於最大製冷位置，則不打開輔助泵和/或電加熱器。優選地，在車輛提供高壓的動力電源和低壓電源，用所述低壓電源給所述電加熱器供電，監視所述低壓電源的狀態，在出現低壓電源電力不足的狀態時，通過高壓動力電源對低壓電源充電。優選地，所述判斷熱源溫度步驟包括如果估計的所述熱源溫度不低於標定最低熱源溫度，則判斷估計的熱源溫度足夠高，否則判斷估計的熱源溫度不夠高。優選地，如果有除霜/霧需求，則啟動發動機加熱。根據本發明的另一方面提供了一種車輛空調溫度控制的系統，其包括自動空調溫度控制器、低壓電加熱器以及發動機，自動空調溫度控制器用於判斷加熱需求，並根據加熱需求分別控制低壓電加熱器和發動機，低壓電加熱器根據自動空調溫度控制器的控制請求打開或關閉，並在打開時給空調系統供熱，發動機根據自動空調溫度控制器的控制請求啟動以給空調系統供熱。優選地，所述自動空調溫度控制器還連接到輔助泵及所述發動機的冷卻液的溫度傳感器，所述自動空調溫度控制器根據加熱需求及冷卻液的溫度控制所述輔助泵，所述輔助泵根據所述自動空調溫度控制器的控制請求打開以將發動機的餘熱用於空調系統。優選地，所述低壓電加熱器具有多個加熱級別，自動空調溫度控制器用於根據加熱需求的不同來調整低壓電加熱器的加熱級別。優選地，所述自動空調溫度控制器還接收混合風門的位置信號，如果所述自動空調溫度控制器接收到混合風門位於最大製冷位置的信號，則控制不打開所述低壓電加熱器和/或所述輔助泵。本發明的車輛空調溫度控制的方法及系統在發動機關閉時，可以進入電動空調溫度控制模式，通過輔助泵和/或低壓電加熱器供熱提供良好用戶體驗。由於在發動機沒有啟動的情況下通過打開輔助泵可以繼續利用發動機的餘熱給空調系統供熱，直到傳感器測得冷卻液的溫度不夠高時再停止輔助泵，從而通過合適的熱源控制和有效的節能控制策略，可以取消傳統的暖風芯體溫度傳感器，降低了零件的成本，並且，可以實現對熱源的有效控制，以及實現能源的節約利用。此外，本發明採用低壓電加熱器對空調系統供熱，對於電動或者混合動力車，在合適的電池管理下，可以通過高壓動力電池對低壓電池充電，從而能夠獲得充足的電力。通過以下參考附圖的詳細說明，本發明的其它方面和特徵變得明顯。但是應當知道，該附圖僅僅為解釋的目的設計，而不是作為本發明的範圍的限定，這是因為其應當參考附加的權利要求。還應當知道，除非另外指出，不必要依比例繪製附圖，它們僅僅力圖概念地說明此處描述的結構和流程。


下面將結合附圖，對本發明的具體實施方式
進行詳細的說明，其中圖1為根據本發明一種具體實施方式
的車輛空調溫度控制的系統中熱源的使用優先順序示意圖。圖2為根據本發明一種具體實施方式
的車輛空調溫度控制的系統中低壓電加熱器的控制策略圖。圖3為根據本發明一種具體實施方式
的車輛空調溫度控制的系統中的發動機啟動請求控制圖。
具體實施例方式為使上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。本發明一種實施方式的車輛空調溫度控制的系統用於對混合動力車輛的熱源溫度進行控制，其包括自動空調溫度控制器、低壓電加熱器、發動機、以及輔助泵。其中，低壓電加熱器、發動機、以及輔助泵為本發明的車輛空調溫度控制的系統中的三種熱源。自動空調溫度控制器用於判斷加熱需求，並根據加熱需求來分別控制低壓電加熱器和發動機以給空調系統供熱以及控制輔助泵以將發動機的餘熱用於空調系統。判斷加熱需求包括判斷被空調系統調整的目標環境的溫度是否滿足期望，如果目標環境的溫度低於期望則有加熱需求。在根據本發明的一種具體實施方式
中，通過風門溫度傳感器檢測風門溫度，將風門溫度與期望溫度相比較，如果風門溫度低於期望溫度範圍則視為有加熱需求， 而且差別越大，加熱需求越大。如果風門溫度高於期望溫度範圍則視為有製冷需求，沒有加熱需求，而且差別越大，製冷需求越大。發動機根據自動空調溫度控制器的控制請求啟動以給空調系統供熱。發動機啟動後產生熱量，可以使冷卻液溫度升高。因此，在需要供暖時，可以利用冷卻液攜帶的發動機的餘熱給空調系統提供熱量。例如在寒冷季節裡，由發動機驅動的機械泵驅動冷卻液，將發動機中的冷卻液(約80 90°C )直接導入採暖裝置的散熱器中，對空氣加熱，再將熱空氣引入乘客艙，以給乘客艙供暖。在發動機停止運轉時，由於機械泵失去發動機的驅動力而不工作，因此冷卻液不再被機械泵驅動。但是，發動機剛停止運轉時冷卻液的溫度並沒有立即冷卻，還保留比較多的熱量，在一定的情況下仍可用於給空調系統提供熱量。自動空調溫度控制器還連接到輔助泵及所述發動機的冷卻液的溫度傳感器，優選地，所述發動機的冷卻液的溫度傳感器通過CAN總路線傳送冷卻液溫度。本發明的車輛空調溫度控制的系統取消了暖風芯體溫度傳感器(Heater Core knsor)，根據本發明的具體實施方式
，自動空調溫度控制器通過CAN 總線傳送的發動機的冷卻液溫度來估計熱源溫度。如果估計的所述熱源溫度不低於標定最低熱源溫度，則判斷估計的熱源溫度足夠高，否則判斷估計的熱源溫度不夠高。在一種具體實施方式
中，標定最低熱源溫度為50°C。如果估計的熱源溫度足夠高，則發動機的餘熱可以用於空調系統供應熱量，於是自動空調溫度控制器在有加熱需求的情況下打開電動的輔助泵，由輔助泵驅動冷卻液循環，將冷卻液攜帶的餘熱導入採暖裝置的散熱器中，對空氣加熱，再將熱空氣引入乘客艙，從而以給乘客艙供暖。低壓電加熱器根據自動空調溫度控制器的控制請求打開或關閉，當低壓電加熱器打開時，低壓電加熱器給空調系統(HVAC System)供熱。在本發明的實施方式中，採用PTC 電加熱器做低壓電加熱器，低壓電加熱器可被有級控制，低壓電加熱器具有多個加熱級別， 自動空調溫度控制器可以根據加熱需求的不同來調整低壓電加熱器的加熱級別。在本具體實施方式
，低壓電加熱器具有三種加熱級別PTC第1級加熱(即最低量加熱)、PTC第2級加熱(即中度量加熱)、以及PTC第3級加熱(即最高量加熱)。當然，本發明的低壓電加熱器並不限於此，低壓電加熱器也可以採用其他的加熱級別或者採用更多的加熱級別，或者甚至可以採用無級連續調整的加熱控制。
本發明的車輛空調溫度控制的系統還設置有混合風門，自動空調溫度控制器接收混合風門位置信號，可以通過混合風門位置信號來輔助判斷加熱需求。當混合風門處於最大製冷位置時，則表示只需要製冷，而不需要制熱。混合風門的位置是了解加熱需求的一種最好方式。為了避免能源浪費，當混合風門位於最大製冷位置時，則自動空調溫度控制器將關閉輔助泵，而且如果低壓電加熱器是打開的，也將關閉低壓電加熱器熱。本發明通過對於混合動力車輛進行低壓電加熱器、發動機以及輔助泵這三種熱源的合理控制來獲得期望的溫度，實現了空調系統的供熱。為了節省能源，本發明的車輛空調溫度控制的系統優選地採用圖1所示的熱源使用優先順序。如圖1所示，三種熱源的使用優先順序從高到低依次為發動機的餘熱(通過啟動輔助泵來提供到空調系統)、PTC第1級加熱、PTC第2級加熱、PTC第3級加熱、發動機啟動加熱。本發明的車輛空調溫度控制的系統根據實際加熱需求在低壓電加熱器、發動機以及輔助泵這三種熱源之間進行切換。當發動機未啟動時，但是發動機可能仍有餘熱，則此時可以通過利用該發動機的餘熱來滿足加熱需求。當有加熱需求且根據前述的方法估計的熱源溫度足夠高時，則自動空調溫度控制器優先打開輔助泵以利用冷卻液攜帶發動機的餘熱給空調系統提供熱量。另外，如果根據前述的方法估計的熱源溫度不夠高時，說明利用冷卻液攜帶發動機的餘熱給空調系統提供熱量不夠經濟，或者不能利用冷卻液提供熱量，此時將關閉輔助泵。在估計的熱源溫度不夠高或者打開輔助泵的情況下，仍有加熱需求時，意味著需要其他的熱源，則自動空調溫度控制器將打開低壓電加熱器，以加熱空氣。圖2為本發明的低壓電加熱器的控制策略圖。如圖2所示，根據加熱需求，低壓電加熱器可以分別工作在停止加熱、最低量加熱、中度量加熱、以及最高量加熱的狀態。並且， 根據加熱需求的變化，低壓電加熱器可以在停止加熱、最低量加熱、中度量加熱、以及最高量加熱這四種狀態之間進行相互切換。當低壓電加熱器打開並處於最高量加熱的狀態，但仍不能滿足加熱需求時，則此時需要請求啟動發動機加熱。例如，當發動機的餘熱可以滿足加熱需求時，此時意味著不需要太多的熱源，則低壓電加熱器關閉，即低壓電加熱器處於停止加熱的狀態下；當發動機的餘熱不能滿足加熱需求時，此時意味著需要增加附加的熱源， 則低壓電加熱器打開，並且根據加熱需求的高低，來選擇加熱級別的高低，如果僅需要附加較低的熱源，則低壓電加熱器處於最低量加熱的狀態下；如果需要附加相對較高的熱源，則低壓電加熱器處於中度量加熱的狀態下；如果需要附加更高的熱源，則低壓電加熱器處於最高量加熱的狀態下。在打開低壓電加熱器以獲得最高量加熱級別，但仍不能滿足加熱需求之後，應當由自動空調溫度控制器請求啟動發動機。空調系統可能因為兩種原因請求啟動發動機第一是請求加熱、第二是請求除霜 /霧。在除霜/霧模式下，將發動機請求劃分為兩部分除霜和除霧。圖3為本發明的車輛空調溫度控制的系統中的發動機啟動請求控制圖。以下將結合圖3所示對發動機啟動請求的控制流程進行詳細說明。在步驟Sl中，判斷是否在除霜/霧模式？如果步驟Sl中判斷為不在除霜/霧模式，則進入步驟S2，在步驟S2中，判斷外界溫度是否小於-10°c 如果步驟S2中判斷為外界溫度小於標定最低外界溫度-10°C，則說明環境溫度過低，需要儘快補充熱量，則進入步驟S3，在步驟S3中，設置HVACEngineOnReq = 11，即設置發動機啟動請求信號為發動機加熱請求。如果步驟S2中判斷為外界溫度不小於標定最低外界溫度-10°C，說明環境溫度沒有達到非常低的位置，沒有特殊需求的情況下，則可以不通過直接啟動發動機來加熱，通過啟動輔助泵和/或低壓電加熱器加熱即可滿足需要，則進入步驟S4,在步驟S4中，判斷是否有發動機加熱請求？如果有，說明有特殊需求，則直接進入步驟S3 ；如果沒有，說明沒有特殊需求，則進入步驟S5，在步驟S5中，設置HVACEngineOnReq = 00，即無發動機啟動請求信號。如果步驟Sl中判斷為在除霜/霧模式，則進入步驟S6，在步驟S6中，判斷外界溫度是否小於等於l°c 如果是，則進入步驟S7 ；如果不是，則進入步驟S8。在步驟S7中，設置HVACEngineOnReq = 10，即設置發動機啟動請求信號為冬季除霜，並且設置HVACComprReq = 0，即設置空調系統壓縮機請求信號無效，之後進入步驟S9。在S8中，設置HVACEngineOnReq = 01，即設置發動機啟動請求信號為夏季除霧，並且設置HVACComprReq = 1，即設置空調系統壓縮機請求信號有效。在步驟S9中，判斷冷卻液溫度是否小於10°C 如果不是，則結束；如果是，則進入 S10。在步驟SlO中，由低壓電加熱器加熱冷卻液直到冷卻液溫度大於等於90°C，即低壓電加熱器的級別為最高量加熱。如果設置發動機啟動請求信號為發動機加熱請求、冬季除霜或者夏季除霜，則說明需要啟動發動機，發動機將在預定的啟動程序中被啟動，從而提供必要的熱量和機械驅動力。一旦啟動發動機，冷卻液將被機械泵驅動，因此將關閉輔助泵以節約電能。另外，通過發動機提供的熱量通常足夠供暖，此時也將關閉低壓電加熱器以進一步節約電能。本發明的車輛空調溫度控制的方法及系統在發動機關閉時，可以進入電動空調溫度控制模式，通過輔助泵和/或低壓電加熱器供熱提供良好用戶體驗。由於在發動機沒有啟動的情況下通過打開輔助泵可以繼續利用發動機的餘熱給空調系統供熱，直到傳感器測得冷卻液的溫度不夠高時，再停止輔助泵，從而通過合適的熱源控制和有效的節能控制策略，可以省略傳統的暖風芯體溫度傳感器，降低了零件的成本，並且，可以實現對熱源的有效控制，實現能源的節約利用。此外，本發明採用低壓電加熱器對空調系統供熱，可以安全地使用低壓電源。優選地，對於電動或混合動力車，在合適的電池管理下，監視所述低壓電源的狀態，在出現低壓電源電力不足的狀態時，通過高壓動力電源對低壓電源充電，從而能夠獲得充足的電力。本發明雖然以較佳實施方式公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種車輛空調溫度控制的方法，其特徵在於，其包括判斷熱源溫度步驟，其包括根據冷卻液溫度估計熱源溫度，並判斷估計的熱源溫度是否足夠高；判斷加熱需求步驟，其包括判斷被空調系統調整的目標環境的溫度是否滿足期望，如果目標環境的溫度低於期望則有加熱需求；及調整供熱量步驟，其包括在判斷有加熱需求的情況下，判斷發動機的狀態，如果發動機沒有啟動且估計的熱源溫度足夠高，則啟動輔助泵，以將發動機的餘熱用於空調系統，如果估計的熱源溫度不夠高，則使輔助泵關閉。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述調整供熱量步驟包括如果在啟動輔助泵的情況下仍有加熱需求，則打開電加熱器，將電加熱器產生的熱量用於空調系統。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述將電加熱器產生的熱量用於空調系統包括根據加熱需求調整電加熱器的加熱級別，電加熱器的加熱級別可以被有級或無級控制。
4.如權利要求2所述的方法，其中，所述調整供熱量步驟包括在電加熱器不能滿足加熱需求時，啟動發動機給空調系統供熱。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述調整供熱量步驟包括如果發動機啟動，則關閉輔助泵和/或電加熱器。
6.如權利要求4所述的方法，其中，所述調整供熱量步驟包括在判斷有加熱需求的情況下，通過判斷外界溫度來控制發動機，如果外界溫度低於標定最低外界溫度，則啟動發動機加熱。
7.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中，如果混合風門位於最大製冷位置，則不打開輔助泵和/或電加熱器。
8.如權利要求2-6中任一項所述的方法，其中，在車輛提供高壓的動力電源和低壓電源，用所述低壓電源給所述電加熱器供電，監視所述低壓電源的狀態，在出現低壓電源電力不足的狀態時，通過高壓動力電源對低壓電源充電。
9.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中，所述判斷熱源溫度步驟包括如果估計的所述熱源溫度不低於標定最低熱源溫度，則判斷估計的熱源溫度足夠高，否則判斷估計的熱源溫度不夠高。
10.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中，如果有除霜/霧需求，則啟動發動機加熱。
11.一種車輛空調溫度控制的系統，其特徵在於，其包括自動空調溫度控制器、低壓電加熱器以及發動機，自動空調溫度控制器用於判斷加熱需求，並根據加熱需求分別控制低壓電加熱器和發動機，低壓電加熱器根據自動空調溫度控制器的控制請求打開或關閉，並在打開時給空調系統供熱，發動機根據自動空調溫度控制器的控制請求啟動以給空調系統供熱。
12.如權利要求11所述的系統，其中，所述自動空調溫度控制器還連接到輔助泵及所述發動機的冷卻液的溫度傳感器，所述自動空調溫度控制器根據加熱需求及冷卻液的溫度控制所述輔助泵，所述輔助泵根據所述自動空調溫度控制器的控制請求打開以將發動機的餘熱用於空調系統。
13.如權利要求12所述的系統，其中，所述低壓電加熱器具有多個加熱級別，自動空調溫度控制器用於根據加熱需求的不同來調整低壓電加熱器的加熱級別。
14.如權利要求13所述的系統，其中，所述自動空調溫度控制器還接收混合風門的位置信號，如果所述自動空調溫度控制器接收到混合風門位於最大製冷位置的信號，則控制不打開所述低壓電加熱器和/或所述輔助泵。
全文摘要
本發明公開了車輛空調溫度控制的方法及系統，所述方法包括判斷熱源溫度步驟，其包括根據冷卻液溫度估計熱源溫度，並判斷估計的熱源溫度是否足夠高；判斷加熱需求步驟，其包括判斷被空調系統調整的目標環境的溫度是否滿足期望，如果目標環境的溫度低於期望則有加熱需求；及調整供熱量步驟，其包括在判斷有加熱需求的情況下，判斷發動機的狀態，如果發動機沒有啟動且估計的熱源溫度足夠高，則啟動輔助泵，以將發動機的餘熱用於空調系統，如果估計的熱源溫度不夠高，則使輔助泵關閉。根據本發明，在發動機關閉時，可以進入電動空調溫度控制模式，提供良好用戶體驗。
文檔編號F24F11/00GK102374604SQ20101025674
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月18日 優先權日2010年8月18日
發明者喬俊生, 張良, 潘樂燕, 王天英 申請人:上海汽車集團股份有限公司