一種車輛空調控制系統的製作方法
2023-04-23 01:58:21
本實用新型涉及車輛技術領域，特別涉及一種車輛空調控制系統。
背景技術：
目前，空調作為汽車必備的一種配置，越來越受到客戶的依賴，而客戶對車輛空調系統的控制要求主要包括對溫度、風量、內外循環以及除霜、除霧等方面的要求。為滿足客戶對車輛空調系統的控制要求，車輛空調系統的控制方式越來越受設計師們的重視，且隨著車輛空調系統的發展以及新技術的應用，對車輛空調系統的控制方式的研究也不斷發展。
但是，現有的車輛空調控制系統結構較為繁瑣，控制邏輯較為複雜，使得客戶在進行空調控制時，往往會出現執行錯誤或者是邏輯失效，導致客戶不能夠達到自己理想的控制要求以及自身需求，這一點在電動汽車中尤其明顯。目前，很多電動汽車空調的控制方式和普通車輛空調的一樣，針對不同部件(如加熱器、風扇等)的控制方案各自獨立，缺少統一的控制器來對各個部件進行共同的控制，無法與整車控制相對應。同時，這種控制方式依賴於整車控制器，控制程序複雜，效率傳輸較慢，不利於控制以及反饋，導致客戶抱怨。此外，有些電動汽車的空調控制邏輯不全面，如空調一旦打開，風扇等會保持同樣的速度一直運轉，即使車內溫度已經下降了很多，風扇也仍然按設定轉速運轉。另外，電動汽車採用蓄電池供電，而不全面的控制邏輯會使得電動壓縮機、風扇等耗能嚴重，影響整車電量。因此，綜合來說，現有的車輛空調控制系統，特別是針對電動汽車的空調控制系統，控制邏輯複雜且不夠全面，影響用戶體驗，並且在極大程度上會導致整車電量消耗過快，致使車輛續航能力減弱。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型旨在提出一種車輛空調控制系統，以解決現有車輛空調控制方案中控制邏輯複雜且不夠全面的問題。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：
一種車輛空調控制系統，應用於車輛空調系統中，且所述車輛空調控制系統包括：壓力傳感器，用於採集所述車輛空調系統的壓力值；溫度傳感器，用於採集所述車輛空調系統的蒸發器溫度值；空調控制器，連接所述壓力傳感器和所述溫度傳感器，用於獲取車輛空調系統的壓力值及蒸發器溫度值，並根據所述壓力值控制所述車輛空調系統按壓力等級進行製冷和/或根據所述蒸發器溫度值控制所述車輛空調系統按用戶選定的空調檔位進行製冷，用於控制所述車輛空調系統按用戶選定的空調檔位進行制熱，以及用於控制所述車輛空調系統進行除霜除霧；以及執行機構，連接所述空調控制器，用於在所述空調控制器的控制下執行所述車輛空調系統的製冷、制熱或除霜除霧。
進一步的，所述壓力傳感器包括低壓開關、中壓開關和高壓開關。
進一步的，所述執行機構包括以下中的一者或多者：風門執行器、鼓風機、電子水泵、PTC加熱器、電動壓縮機、後除霜執行器、風扇以及冷凝器，其中所述風門執行器包括模式風門執行器、循環風門執行器和調溫風門執行器。
進一步的，所述空調控制器包括：接收模塊，連接所述壓力傳感器和所述溫度傳感器，用於從所述壓力傳感器和所述溫度傳感器分別接收所述車輛空調系統的壓力值及蒸發器溫度值；製冷控制模塊，連接所述接收模塊和所述執行機構，用於根據所述壓力值控制所述執行機構按壓力等級執行所述車輛空調系統的製冷和/或根據所述蒸發器溫度值控制所述執行機構按用戶選定的空調檔位執行所述車輛空調系統的製冷；制熱控制模塊，連接所述執行機構，用於控制所述執行機構執行按用戶選定的空調檔位執行所述車輛空調系統的制熱；以及除霜除霧控制模塊，連接所述執行機構，用於控制所述執行機構執行所述車輛空調系統的除霜除霧。
進一步的，所述製冷控制模塊包括：第一控制子模塊，連接所述接收模塊、所述執行機構中的電動壓縮機以及所述執行機構中的風扇，用於根據所述壓力值所處的壓力等級來控制所述電動壓縮機和所述風扇的運行；和/或第二控制子模塊，連接所述接收模塊、所述執行機構中的電動壓縮機以及所述執行機構中的調溫風門執行器，用於根據所述蒸發器溫度值及用戶選定的所述調溫風門執行器的檔位來控制所述電動壓縮機的運行。
進一步的，其中所述壓力等級包括預設的超低壓等級、低壓等級、中壓等級和高壓等級，且所述第一控制子模塊被配置為：在所述壓力值處於超低壓等級或高壓等級時，控制所述電動壓縮機和所述風扇不工作；在所述壓力值處於低壓等級時，控制所述電動壓縮機運轉，且控制所述風扇低速運轉；以及在所述壓力值處於中壓等級時，控制所述電動壓縮機運轉，且控制所述風扇高速運轉。
進一步的，所述調溫風門執行器的檔位包括溫度值從小至大的第一檔位、第二檔位和第三檔位，且所述第二控制子模塊被配置為：在所述蒸發器溫度值低於溫度閾值時，控制所述電動壓縮機不工作；在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器的第一檔位時，控制所述電動壓縮機高速運轉；在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器的第二檔位時，控制所述電動壓縮機中速運轉；以及在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器的第三檔位時，控制所述電動壓縮機低速運轉。
進一步的，所述制熱控制模塊包括：第三控制子模塊，連接所述執行機構中的調溫風門執行器、電子水泵和PTC加熱器，用於根據用戶選定的所述調溫風門執行器的檔位控制所述電子水泵和所述PTC加熱器的運行。
進一步的，所述調溫風門執行器的檔位包括溫度值從小至大的第一檔位、第二檔位和第三檔位，且所述第三控制子模塊被配置為：在選定所述調溫風門執行器的第一檔位時，控制所述電子水泵低速運轉，且控制所述PTC加熱器在其低工作檔位下運轉；在選定所述調溫風門執行器的第二檔位時，控制所述電子水泵中速運轉，且所述PTC加熱器在其高工作檔位下運轉；以及在選定所述調溫風門執行器的第三檔位時，控制所述電子水泵高速運轉，且所述PTC加熱器在其任意工作檔位下運行。
進一步的，所述除霜除霧控制模塊包括：第四控制子模塊，連接所述執行機構中的鼓風機、電動壓縮機、PCT加熱器及電子水泵，用於根據用戶需求控制所述鼓風機、所述電動壓縮機、所述PCT加熱器及所述電子水泵高速運轉。
相對於現有技術，本實用新型所述的車輛空調控制系統具有以下優勢：本實用新型所述的車輛空調控制系統通過一種簡單的控制形式既可以實現汽車的全部空調功能，又可以避免複雜的控制邏輯及較高的故障率，還能提高車輛續航能力。
本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施方式及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：
圖1為本實用新型實施方式所述的車輛空調控制系統的功能框圖；
圖2為本實用新型實施方式所述的車輛空調控制系統的示例線路圖；
圖3為本實用新型實施方式所述的空調控制器的結構示意圖；
圖4是本實用新型實施方式所述的車輛空調控制系統基於壓力值進行按壓力等級的製冷控制的原理示意圖；
圖5是本實用新型實施方式所述的車輛空調控制系統基於蒸發器溫度值進行按空調檔位的製冷控制的原理示意圖；
圖6是本實用新型實施方式所述的車輛空調控制系統進行按空調檔位的制熱控制的原理示意圖；
圖7是本實用新型實施方式進行除霜除霧控制的原理示意圖。
附圖標記說明：
1-壓力傳感器，2-溫度傳感器，3-空調控制器，4-執行機構，11-低壓開關，12-中壓開關，13-高壓開關，31-接收模塊，32-製冷控制模塊，33-制熱控制模塊，34-除霜除霧控制模塊，41-鼓風機，42-電子水泵，43-PTC加熱器，44-電動壓縮機，45-後除霜執行器，46-風扇，47-冷凝器，48a-模式風門執行器，48b-循環風門執行器，48c-調溫風門執行器，321-第一控制子模塊，322-第二控制子模塊，331-第三控制子模塊，341-第四控制子模塊。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合。
另外，在本實用新型的實施方式中所提到的「超低、低、中、高」等，表示相應參數的值的從小至大，如對於壓力參數，超低壓≤低壓≤中壓≤高壓，其他相關表述與此一致。另外，在本實用新型中的實施方式中所提到的「車輛空調系統」是指本領域中應用於車輛上，能實現製冷、制熱及除霜除霧等功能的常規空調系統，其部件包括冷凝器、壓縮機、蒸發器、風扇等，本實用新型的實施方式所提出的車輛空調控制系統應用於這樣的車輛空調系統，以對車輛空調系統進行控制。
下面將參考附圖並結合實施方式來詳細說明本實用新型。
如圖1所示，本實用新型實施例提出了一種車輛空調控制系統，該車輛空調控制系統可以包括：壓力傳感器1，用於採集所述車輛空調系統的壓力值；溫度傳感器2，用於採集所述車輛空調系統的蒸發器溫度值；空調控制器3，連接所述壓力傳感器1和所述溫度傳感器2，用於獲取車輛空調系統的壓力值及蒸發器溫度值，並根據所述壓力值控制所述車輛空調系統按壓力等級進行製冷和/或根據所述蒸發器溫度值控制所述車輛空調系統按用戶選定的空調檔位進行製冷，用於控制所述車輛空調系統按用戶選定的空調檔位進行制熱，以及用於控制所述車輛空調系統進行除霜除霧；以及執行機構4，連接所述空調控制器3，用於在所述空調控制器的控制下執行所述車輛空調系統的製冷、制熱或除霜除霧。
其中，所述壓力傳感器1可以直接設置在所述車輛空調系統中，以檢測整個車輛空調系統的壓力狀態。所述溫度傳感器2優選為設置在車輛空調系統的蒸發器晶片上，以檢測蒸發器溫度值，而蒸發器溫度值可以反映整個車輛空調系統的製冷能力。所述空調控制器3可以是本領域中常用的數位訊號處理器、單片機及微處理器等能實現常規控制功能的控制器。所述執行機構4可以直接選用車輛空調系統的執行部件來構成，也可另行配置，其具體的結構將結合下文進行描述。
本實施例的車輛空調控制系統的最主要的特點是不依賴於整車控制器，可通過一個空調控制器對多個執行部件進行集成控制，且可以實現按壓力分階段進行製冷以及按用戶選定的空調檔位進行製冷或制熱。下面將結合具體的示例來介紹本實施例的車輛空調控制系統。
圖2是圖1所示的車輛空調控制系統的示例線路圖。
如圖2所示，本實施例的壓力傳感器1可以包括低壓開關11、中壓開關12和高壓開關13。其中，且當所述車輛空調系統的實時壓力值與所述低壓開關、所述中壓開關和所述高壓開關中的一者相匹配時，相應的所述低壓開關、所述中壓開關或所述高壓開關閉合，以向空調控制器3傳送該實時壓力值。通過所述低壓開關、所述中壓開關或所述高壓開關，還可直接將檢測到的壓力值劃分為低壓等級、中壓等級和高壓等級，有利於實現後續按壓力等級來進行製冷控制。
如圖2所示，本實施例的執行機構4可以包括以下中的一者或多者：風門執行器、鼓風機41、電子水泵42、PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度系統)加熱器43、電動壓縮機44、後除霜執行器45(該後除霜執行器45也用於執行除霧)、風扇46以及冷凝器47，其中所述風門執行器包括模式風門執行器48a、循環風門執行器48b和調溫風門執行器48c。上述部件均可以與空調控制器3直接連接，但對於風扇46和冷凝器47，空調控制器3還可以通過整車控制器(Vehicle Control Unit，VCU)連接風扇46，風扇46再連接冷凝器47，這是因為風扇46除用於車輛空調系統外，也可以用於車輛的其他系統，從而其優選為通過整車控制器來進行統一控制。此外，空調控制器3也通過整車控制器從車輛空調系統的電源獲得運行所需的電力。需說明的是，整車控制器為車輛所必需的常規部件，本領域技術人員可根據現有技術中的相對資料來進行理解，本實施例不對其結構及功能進行多述。
其中，所述模式風門執行器48a可以用於選擇吹面模式、吹腳模式等，所述循環風門執行器48b可以用於選擇外循環模式或內循環模式，所述調溫風門執行器48c可以用於選擇熱風、冷風及熱風和冷風對應的檔位。需說明的是，所述調溫風門執行器48c的檔位對應於空調檔位，用戶通過空調遙控器等輸入設備選定空調檔位，該輸入設備向空調控制發送指令以使所述調溫風門執行器48c處於相應的檔位。
其中，因空調控制器3功能較多，從而空調控制器3與整車控制器優選通過CAN線連接，CAN線傳輸速度較快，可以有效的進行空調控制器與整車控制器之間的數據傳輸，方便空調控制器3與整車控制器進行通訊。
需說明的是，圖2示出的線路圖中還包括一些起驅動作用和保護作用的繼電器和保險管等，其不對本實施例的方案產生實質影響，故在此不再進行多述。
進一步地，如圖3所示，本實施例中的空調控制器3可以包括：接收模塊31，連接所述壓力傳感器1和所述溫度傳感器2，用於從所述壓力傳感器1和所述溫度傳感器2分別接收所述車輛空調系統的壓力值及蒸發器溫度值；製冷控制模塊32，連接所述接收模塊31和所述執行機構4，用於根據所述壓力值控制所述執行機構按壓力等級執行所述車輛空調系統的製冷和/或根據所述蒸發器溫度值控制所述執行機構按用戶選定的空調檔位執行所述車輛空調系統的製冷；制熱控制模塊33，連接所述執行機構4，用於控制所述執行機構按用戶選定的空調檔位執行所述車輛空調系統的制熱；以及除霜除霧控制模塊34，連接所述執行機構4，用於控制所述執行機構4執行所述車輛空調系統的除霜除霧。
其中，所述製冷控制模塊32可以包括：第一控制子模塊321，連接所述接收模塊31、所述執行機構4中的電動壓縮機44以及所述執行機構中的風扇46，用於根據所述壓力值所處的壓力等級來控制所述電動壓縮機44和所述風扇46的運行；和/或第二控制子模塊322，連接所述接收模塊31、所述執行機構中的電動壓縮機44以及所述執行機構中的調溫風門執行器48c，用於根據所述蒸發器溫度值及選定的所述調溫風門執行器48c的檔位來控制所述電動壓縮機44的運行。
其中，所述制熱控制模塊33可以包括：第三控制子模塊331，連接所述執行機構中的調溫風門執行器48c、電子水泵42和PTC加熱器43，用於根據用戶選定的所述調溫風門執行器48c的檔位控制所述電子水泵42和所述PTC加熱器43的運行。
其中，所述除霜除霧控制模塊34可以包括：第四控制子模塊341，連接所述執行機構中的鼓風機41、電動壓縮機44、PCT加熱器及電子水泵42，用於根據用戶需求控制所述鼓風機41、所述電動壓縮機44、所述PCT加熱器及所述電子水泵42高速運轉。
結合圖2和圖3，通過本實施例的製冷控制模塊32、制熱控制模塊33和除霜除霧控制模塊44可實現對車輛空調系統的按壓力等級的製冷控制模式和/或按空調檔位的製冷控制模式、按空調檔位的制熱控制模式及除霜除霧控制模式。下面具體介紹各控制模式的實現。
圖4是本實施例的車輛空調控制系統基於壓力值進行按壓力等級的製冷控制的原理示意圖。如圖4所示，本實施例中可以將壓力等級設為超低壓等級、低壓等級、中壓等級和高壓等級，通過低壓開關11、中壓開關12和高壓開關13可以直接判斷出實時壓力值所處的壓力等級。判斷出壓力等級後，所述第一控制子模塊321可以被配置執行以下功能：
1)在所述壓力值處於超低壓等級時，控制所述電動壓縮機44和所述風扇46不工作。
其中，可以設定壓力值小於0.196Mpa時為超低壓等級，且所述第一控制子模塊321對於風扇46的控制可以通過整車控制器實現。此控制方式下，車輛空調系統因壓力過低而不工作，從而電動壓縮機44不會消耗整車能源，能夠保證車輛空調系統的電池能力。
2)在所述壓力值處於低壓等級時，控制所述電動壓縮機44運轉，且控制所述風扇46低速運轉。
其中，可以設定0.196Mpa≤壓力值≤1.55Mpa時為低壓等級。此控制方式下，車輛空調系統處於低負荷狀態，冷凝器47的散熱可以減小，而風扇46的低速運轉可以減小整車的電源消耗。
3)在所述壓力值處於中壓等級時，控制所述電動壓縮機44運轉，且控制所述風扇46高速運轉。
其中，可以設定1.55Mpa≤壓力值≤3.1Mpa時為中壓等級。此控制方式下，車輛空調系統內壓力較大，需要的散熱較大，從而使電動壓縮機44運轉，且風扇46高速運轉，以提高散熱。
4)在所述壓力值處於高壓等級時，控制所述電動壓縮機44和所述風扇46不工作。
其中，可以設定壓力值大於等於3.1Mpa時為高壓等級。此控制方式下，車輛空調系統的壓力異常，從而電動壓縮機44和風扇46不工作，以保護系統壓力，同時節省能源。
圖5是本實施例的車輛空調控制系統基於蒸發器溫度值進行按空調檔位的製冷控制的原理示意圖。舉例來說，設空調檔位可以有三檔，L-20檔、20-25檔以及25-H檔，其中L一般表示小於16攝氏度，H一般表示大於30攝氏度，對應於此，所述調溫風門執行器48c的檔位也可包括相適配的溫度值從小至大的第一檔位、第二檔位和第三檔位，以下均以此三個檔位為例來進行說明。
選定檔位後，所述第二控制子模塊331被配置為執行以下功能：
1)在所述蒸發器溫度值低於溫度閾值時，控制所述電動壓縮機44不工作。
其中，所述溫度閾值優選為2-4攝氏度。低於該溫度閾值時，蒸發器溫度過低，此時若繼續通過電動壓縮機44進行製冷，容易產生蒸發器芯體的結霜現象，從而使電動壓縮機44不工作而停止製冷。
2)在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器48c的第一檔位時，控制所述電動壓縮機44高速運轉。
用戶選擇第一檔位，表明用戶所期望車內溫度較低，從而控制電動壓縮機44高速運轉，以迅速製冷。
3)在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器48c的第二檔位時，控制所述電動壓縮機44中速運轉。
此時，用戶選擇第二檔位，表明用戶所期望車內溫度適中，從而控制電動壓縮機44中速運轉。
4)在所述蒸發器溫度值高於所述溫度閾值，且選定所述調溫風門執行器48c的第三檔位時，控制所述電動壓縮機44低速運轉。
此時，用戶選擇第三檔位，表明用戶所期望車內溫度較高，從而控制電動壓縮機44低速運轉，緩慢製冷。
圖6是本實施例的車輛空調控制系統進行按空調檔位的制熱控制的原理示意圖。該制熱模式中不涉及對發動機的控制，從而不同於傳統的使用發動機水溫進行制熱的制熱模式。
如圖6所示，該制熱模式中，所述第三控制子模塊被配置為可以執行以下功能：
1)在選定所述調溫風門執行器48c的第一檔位時，控制所述電子水泵42低速運轉，且控制所述PTC加熱器43在其低工作檔位下運轉。
其中，如圖2所示，所述PTC加熱器43主要有功率從小至大的八檔工作檔位，前四檔稱為低工作檔位，後四檔稱為高工作檔位。
2)在選定所述調溫風門執行器48c的第二檔位時，控制所述電子水泵42中速運轉，且所述PTC加熱器43在其高工作檔位下運轉。
3)在選定所述調溫風門執行器48c的第三檔位時，控制所述電子水泵42高速運轉，且所述PTC加熱器43在其任意工作檔位下運行。
易知，本實施例採用PTC加熱器43進行加熱，且採用單獨的水路循環進行控制，實現了分檔位控制，可以有效地節省整車的能源消耗，同時創造出電子水泵42正向控制邏輯，既保證水循環加速，制熱能力效果強，又保證系統迅速制熱，同時節省整車能源消耗。另外，本實施例的PTC加熱器43優選為採用PTC高壓加熱器。
圖7是本實施例的車輛空調控制系統進行除霜除霧控制的原理示意圖。除霜除霧模式是車輛空調系統的重要的控制方式，同時也是目前法規的強制要求。該控制模式下，用戶按需求選擇車輛空調系統進入除霜除霧模式，打開除霜除霧模式後，第四控制子模塊341根據用戶需求控制所述鼓風機41、所述電動壓縮機44、所述PCT加熱器及所述電子水泵42高速運轉，從而鼓風機41風量變為最大，進風強制為外循環，電動壓縮機44開啟高速製冷模式，除去空氣中的溼度，此時PTC加熱器43位於最高速檔位，電子水泵42高速旋轉，迅速制熱，保證快速除霜除霧模式。
需說明的是，上述控制模塊及控制子模塊主要用於實現基本的控制功能，因此其對應的功能均可基於本領域的常規控制器來實現，且只需對常規控制器進行適應性配置，而不需要對常規控制器進行程序上的實質改進。
綜上所述，本採用新型實用新型實施方式的車輛空調控制系統將電動壓縮機、PTC加熱器及電子水泵等集成在同一空調控制器中進行控制，相比於傳統的空調控制方式，控制邏輯簡潔，故障率較小，提高了空調效率，特別適用於電動汽車。並且，按壓力等級及用戶所選擇檔位進行製冷或制熱的控制方式更能滿足用戶需求，有利於提高車輛續航能力。綜合來說，本實用新型實施方式的車輛空調控制系統通過一種簡單的控制形式既可以實現汽車的全部空調功能，又可以避免複雜的控制邏輯及較高的故障率，還能提高車輛續航能力。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。