CN107116994A - 一种车内空间快速降温***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车内空间快速降温***，其包括温度检测模块、液氮储存装置、液氮汽化装置、降温触发模块和控制模块；所述液氮储存装置储存有液氮，且与所述液氮汽化装置通过管路连接，在液氮储存装置与所述管路连接的出口处安装有电子阀；所述液氮汽化装置用于将流入的液氮转换为氮气，并在液氮转换成氮气的过程中吸收车内的热量以降低车内的环境温度；所述降温触发模块输出降温指令；所述控制模块与所述温度检测模块、降温触发模块通信连接，并根据车内温度、降温指令控制车辆打火通电和开启所述电子阀。本发明还涉及一种车内空间快速降温方法。本方案解决了当前汽车空调对车内环境降温速度慢的问题。

Description

一种车内空间快速降温***及方法

技术领域

本发明涉及车内环境降温技术，具体是一种车内空间快速降温***及方法。

背景技术

随着社会的发展，车辆已成为人们生活中不可或缺的交通工具之一，家用小车已经进入千家万户，私家车的增多，地下车位供应紧张，即便是天气较热时，也只能将车停在室外，这种状况在相当长的一段时期内将不会改变。车辆停放在户外存在诸多弊端，尤其是夏天，当车辆处于暴晒环境下，车内温度可达到60℃，汽车内的装饰散发出大量的有毒有害物质，给车主带来了很大不便，还吸入了浓度较高的有害物质。

在车主回到汽车内前，温度过高的车内环境，使得人们在驶离停车地点前，需要先通风换气，启动汽车空调来进行降温。以环模温度38℃、湿度50％RH、辐射照度1000W/m2为例，通过汽车空调将车内温度由初始的60℃降至25℃需要的时间约为10min，该种方式不但耗时，且车内温度虽下降，座椅、内饰板、仪表板等温度并不能很快随之下降，降温效果有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车内空间快速降温***及方法，其能够解决当前汽车空调对车内环境降温速度慢的问题。

本发明的技术方案如下：

一种车内空间快速降温***，其包括温度检测模块，所述温度检测模块用于测量车内温度，其还包括液氮储存装置、液氮汽化装置、降温触发模块和控制模块。

所述液氮储存装置储存有液氮，且与所述液氮汽化装置通过管路连接，在液氮储存装置与所述管路连接的出口处安装有调节液氮输出流量的电子阀。

所述液氮汽化装置用于将流入的液氮转换为氮气，并在液氮转换成氮气的过程中吸收车内的热量以降低车内的环境温度。

所述降温触发模块输出降温指令。

所述控制模块与所述温度检测模块、降温触发模块通信连接，并根据车内温度、降温指令控制车辆打火通电和开启所述电子阀。

本***通过在车内储备液氮，利用液氮在汽化时需要吸收大量的热量来达到降温目的；由于氮气无毒且容易制备，便于实现在车辆上的运用。根据需求，车主在上车前通过降温触发模块来激活液氮降温机构，在实时温度过高需要降温时，由控制模块控制电子阀释放液氮进行降温，液氮汽化降温迅速，效率高，达到了车辆快速降温的效果。

进一步的，所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，所述喷淋管布置在车内顶棚、座椅下、主驾脚部空间中的部分或全部位置处。

液氮从喷淋管向车内喷洒时，瞬间吸热汽化，热能转化为分子势能，车内热量被大量吸收，车内空气与氮气混合成低温气体，降低车内环境温度。

进一步的，所述液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶，所述温度检测模块为置于中控台的温度传感器，车内设置有气压传感器以及后备箱上开设有气压平衡口；所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接；所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱，所述控制模块根据车内的空气压力控制气压平衡口的开度。

由于液氮汽化后体积膨胀数百倍，因而，设计了便于车内气体迅速排出车外的气压平衡口，在控制模块的控制下，车内气压与气压平衡口的开度相匹配，保持了车内正常的气压范围，避免密封空间内气压过高带来的各种危险。

进一步的，所述液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶，所述温度检测模块为置于中控台的温度传感器，所述液氮汽化装置包括布置在车内顶棚的蒸发器，该蒸发器通过吸收车内的热量汽化液氮并将氮气排出至车外，该蒸发器的正上方设置有风机，所述风机朝下扫风促进车内空气与蒸发器之间的热交换。

液氮的汽化也可以采用氮气与车内空气非接触的形式，借用蒸发器作为换热件，液氮汽化制冷，并在风机的作用下加快车内热交换，加速降温，这种形式避免了车内气压升高带来的问题，能够保证车内空气质量和气压稳定。

本发明基于上述车内空间快速降温***，还公开了一种车内空间快速降温方法，其包括如下步骤：

步骤a：所述降温触发模块向控制模块发出降温请求，所述控制模块响应所述降温请求后进入步骤b。

步骤b：所述控制模块发送点火指令至点火器，点火器点火成功，车辆上电。

步骤c：所述控制模块通过座椅中用于感应座位上是否有人的压力传感器获取压力信号，判断车内是否有人，若无人，则进入步骤c；否则结束流程。

步骤d：所述控制模块通过温度检测模块获取温度信号，并判断该温度信号对应的温度值是否大于预设值，若是，则进入步骤d；否则结束流程。

步骤e：所述控制模块发送开启指令至所述电子阀，电子阀开启。

步骤f：液氮从液氮储存装置进入液氮汽化装置汽化吸热。

步骤g：所述控制模块发送关闭指令至所述电子阀，电子阀关闭，结束流程。

进一步的，所述所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，在车内设置有气压传感器以及在后备箱上开设有气压平衡口；所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接，所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱。

所述步骤e之后还包括：

步骤f11：所述气压传感器发送气压信号至所述控制模块，所述控制模块判断当前的车内气压是否大于设定值，若是，则根据气压值控制气压平衡口的开度；若不是，则关闭气压平衡口。

所述步骤f执行后返回步骤d。

进一步的，所述所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，在车内设置有气压传感器以及在后备箱上开设有气压平衡口；所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接，所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱。

所述步骤d中，控制模块还根据车内、外温度与预设值之间的差值计算所需释放的液氮量，并根据液氮量计算出气压平衡口开启的持续时间t。

所述步骤e中，所述开启指令包括电子阀的开启指令和气压平衡口开启的持续时间t指令。

进一步的，所述液氮汽化装置包括布置在车内顶棚的蒸发器，该蒸发器通过吸收车内的热量汽化液氮并将氮气排出至车外，该蒸发器的正上方设置有风机，所述风机朝下扫风促进车内空气与蒸发器之间的热交换。

所述步骤f执行后返回步骤d。

所述步骤中e和步骤g中，所述风机的启停与所述电子阀的启闭一致。

进一步的，所述步骤a中，所述降温触发模块为启动车辆的智能钥匙，所述智能钥匙布置有对应发出降温请求信号的按键，当智能钥匙处于车辆的感应范围内，智能钥匙与所述控制模块通过车辆的收发天线进行信息交互，当两者信息匹配成功后控制模块接收到来自智能钥匙的降温请求信号，则进入步骤b；否则结束流程。

采用该种方式实施，只需要增加智能钥匙上的一个按键以及控制模块的输出信号，技术成本低，车主意图执行准确，方便操作习惯。

进一步的，所述步骤a中，所述降温触发模块为车主的手机，所述手机中装载有与车载T-box远程通信的APP，手机的APP向车载T-box发送降温请求信息，车载T-box根据降温请求信息中的时间按时向所述控制模块发出降温启动信号，控制模块接收到该降温启动信号后进入步骤b。

采用该种方式实施，适应了车辆远程控制的需求，实现车辆提早降温，对于已经装载有T-box的车辆，技术成本只需要在APP适当修改程序以及增加T-box的信号输出即可。

附图说明

图1为本发明车内空间快速降温***的一种具体实施例的结构布置图；

图2为本发明车内空间快速降温***的另一种具体实施例的结构布置图；

图3为本发明车内空间快速降温方法对应图1所示***的一种具体的控制流程图；

图4为本发明车内空间快速降温方法对应图1所示***的另一种具体的控制流程图；

图5为本发明车内空间快速降温方法对应图2所示***的一种具体的控制流程图；

图6为本发明车内空间快速降温方法中步骤a的框架原理图；

图7为本发明对应图6***结构示意图；

图8为本发明控制模块为智能钥匙时的***结构示意图；

图9为本发明车内空间快速降温方法对应图8所示结构的一种控制流程图；

图10为本发明车内空间快速降温方法对应图8所示结构的另一种控制流程图；

图11为本发明控制模块为手机时的***结构示意图；

图12为本发明车内空间快速降温方法对应图11所示结构的一种控制流程图。

附图标记说明：2-管路；3-电子阀；4-储液瓶；5-控制模块；6-气压平衡口；7-温度传感器；8-气压传感器；9-喷淋管；10-风机；11-蒸发器；12-智能钥匙；13-手机；14-T-box；15-收发天线；51-点火控制器；52-车身控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

一种车内空间快速降温***，包括温度检测模块，所述温度检测模块用于测量车内温度，其还包括液氮储存装置、液氮汽化装置、降温触发模块和控制模块5。

所述液氮储存装置储存有液氮，且与所述液氮汽化装置通过管路2连接，在液氮储存装置与所述管路2连接的出口处安装有调节液氮输出流量的电子阀3。

所述液氮汽化装置用于将流入的液氮转换为氮气，并在液氮转换成氮气的过程中吸收车内的热量以降低车内的环境温度。

所述降温触发模块输出降温指令。

所述控制模块5与所述温度检测模块、降温触发模块通信连接，并根据车内温度、降温指令控制车辆打火通电和开启所述电子阀3。

本***中，液氮储存装置和液氮汽化装置构成液氮汽化降温的执行机构，控制模块5借用车辆的点火控制器51和车身控制器52，点火控制器51控制车辆打火通电，车身控制器52控制运行过程及其逻辑时序、逻辑判断。为了保持车内空气清新，不限于使用液氮，液化气体如液化空气也可作为选择。

在具体实施结构上，可以采用液氮与车内环境直接接触式的结构，其结构图如图1所示。所述液氮汽化装置包括喷淋管9，该喷淋管9上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，所述喷淋管9布置在车内顶棚、座椅下、主驾脚部空间中的部分或全部位置处。液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶4，连接储液瓶4与喷淋管9之间的管路2可以隐藏在车座及内饰板中。在车内设置有气压传感器8以及在后备箱上开设有气压平衡口6。所述气压传感器8用于检测车内的空气压力且与所述控制模块5通信连接。所述气压平衡口6打开时连通车内空间和后备箱，所述控制模块5根据车内的空气压力控制气压平衡口6的开度。

另一种具体实施结构，采用液氮与车内环境非接触式的结构，如图2所示，所述液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶4，所述温度检测模块为置于中控台的温度传感器7，所述液氮汽化装置包括布置在车内顶棚的蒸发器11，该蒸发器11通过吸收车内的热量汽化液氮并将氮气排出至车外，该蒸发器11的正上方设置有风机10，所述风机10朝下扫风促进车内空气与蒸发器11之间的热交换。由于该种结构非接触式，所以不需要考虑车内气压的变化和空气质量。

对应上述的车内空间快速降温***，其相应的车内空间快速降温方法包括如下步骤：

步骤a：所述降温触发模块向控制模块5发出降温请求，所述控制模块5响应所述降温请求后进入步骤b。

步骤b：所述控制模块5发送点火指令至点火器，点火器点火成功，车辆上电。

步骤c：所述控制模块5通过座椅中用于感应座位上是否有人的压力传感器获取压力信号，判断车内是否有人，若无人，则进入步骤c；否则结束流程。

步骤d：所述控制模块5通过温度检测模块获取温度信号，并判断该温度信号对应的温度值是否大于预设值，若是，则进入步骤d；否则结束流程。

步骤e：所述控制模块5发送开启指令至所述电子阀3，电子阀3开启。

步骤f：液氮从液氮储存装置进入液氮汽化装置汽化吸热。

步骤g：所述控制模块5发送关闭指令至所述电子阀3，电子阀3关闭，结束流程。

对应不同的具体结构，当所述液氮汽化装置为喷淋管9，该喷淋管9上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，在车内设置有气压传感器8以及在后备箱上开设有气压平衡口6；所述气压传感器8用于检测车内的空气压力且与所述控制模块5通信连接，所述气压平衡口6打开时连通车内空间和后备箱；在车内气压达到一定压力值时才打开气压平衡口6，确保温度较低的氮气与车内空气充分混合热交换，避免还未来得及热交换的氮气就从气压平衡口6直接排走了。所述步骤e之后还包括：

步骤f11：所述气压传感器8发送气压信号至所述控制模块5，所述控制模块5判断当前的车内气压是否大于设定值，若是，则根据气压值控制气压平衡口6的开度；若不是，则关闭气压平衡口6。

所述步骤f执行后返回步骤d。

此时，控制策略为闭环控制，如图3所示，液氮气化后，体积将膨胀数百倍，将导致车内气压升高，需调节气压平衡口6开度，保持车内正常的气压范围，喷淋位置不限于顶部，也可在座椅下、主驾脚部等，顶部喷淋原理为冷空气下沉，与车内热空气混合达到降温，底部膨胀原理为氮气膨胀将车内热空气从气压平衡口6挤出。

此时，控制策略也可以为开环控制，如图4所示，所述步骤d中，控制模块5还根据车内、外温度与预设值之间的差值计算所需释放的液氮量m，并根据液氮量m计算出气压平衡口6开启的持续时间t。所述步骤e中，所述开启指令包括电子阀3的开启指令和气压平衡口6开启的持续时间t指令。

根据当前条件，控制模块5计算得出需要喷淋的氮气量，进行一次性喷淋，不做闭环控制。举例如下：经计算，对于车内空间3立方米的车辆，经长时间日照暴晒后，车内温度达到60℃，需要迅速降至25℃，达到人体舒适的温度范围内，需要的液氮量(m)约为0.3kg，此时需要气压平衡口6开启的时间为15s。通过计算及标定，可根据内温、外温的判断，以及车内目标温度的设定，可得到各种条件下需求释放液氮的量(m)和开启气压平衡的时间，从而实现完整的控制。

对应另一种不同的具体结构，即所述液氮汽化装置为布置在车内顶棚的蒸发器11，该蒸发器11通过吸收车内的热量汽化液氮并将氮气排出至车外，该蒸发器11的正上方设置有风机10，所述风机10朝下扫风促进车内空气与蒸发器11之间的热交换。相应地，所述步骤f执行后返回步骤d。所述步骤中e和步骤g中，所述风机10的启停与所述电子阀3的启闭一致。

如图5所示，其也采用了闭环控制，这种策略能避免车内气压升高，不需要通过额外的手段将液氮排出车内的考量，仅利用其汽化时的冷量，从而保持车内控制质量及气压稳定。

降温触发模块作为用户控制端发出降温请求，这个请求通过网络传递至控制模块5(即车内控制器，包括点火控制器51、车身控制器52等)，控制模块5响应后才进行后续的逻辑判断和控制，如图6所示。在步骤a中，降温触发模块可以是由车辆的智能钥匙12充当，也可以是车主在手机13装载相应的APP作为请求输入端来充当，如图7所示。

对于使用智能钥匙12作为降温触发模块，可以通过智能钥匙12对车辆距离的感应，判断车内使用液氮降温的开启时机。如图8和图9所示，当车主距离车辆的距离X(m)低于某个值时，智能钥匙12与车辆信息交互配对成功，便可以认为是车主意图进入车辆、启动车辆，那么此时就需要对过高的车内环境温度进行处理，车身控制器52在智能钥匙12与车辆配对成功后，判断当前温度等信息，决定是否启动液氮降温。该种触发发生只需要增加软件部分的逻辑判断和输出，几乎不会增加多少成本，但这样只以车主距离车辆的距离为依据来判断车主是否有进入车辆的意图不够客观；同时，蓝牙钥匙识别距离一般为30m，车主走到车旁用时很短，降温速度过快会造成伤害。

较上述策略，较为准确的判断意图则需要在智能钥匙12上布置一个对应发出降温请求信号的按键，如图10所示，那么在所述步骤a中，一旦智能钥匙12处于车辆的感应范围内，智能钥匙12与所述控制模块5通过车辆的收发天线15进行信息交互，只有在智能钥匙12与控制模块5信息匹配成功后，智能钥匙12通过所述按键发出降温请求才能被控制模块5接收，进入后续步骤b中判断降温开启的条件。智能钥匙12上只需要增加一个降温按键即可，在程序控制上，适当修改控制流程即可。

如果考虑到从人走到车旁的时间内对车内环境进行速降温，可能会存在不安全的因素，那么可以设计远程开启液氮降温的执行机构。如图11和图12所示，所述降温触发模块为车主的手机13，在有T-box14的车型上，所述手机13中装载有与车载T-box14远程通信的APP，手机13的APP向车载T-box14发送降温请求信息，车载T-box14根据降温请求信息中的时间按时向所述控制模块5发出降温启动信号，控制模块5接收到该降温启动信号后进入步骤b。可以通过在手机13App上增加对液氮降温的执行机构的控制功能，提前开启或预约时间开启降温，定时一段时间后关闭，或通过温度传感器7反馈来判断是否关闭，实现车辆提早降温。该种方式只需要在现有对应T-box14的APP上进行程序修改，增加T-box14信号输出。对于没有装载T-box14的车辆，此种方式增加的成本除了软件上的改动，硬件上成本增加较多。但这种方式更安全。

Claims (10)

1.一种车内空间快速降温***，包括温度检测模块，所述温度检测模块用于测量车内温度，其特征在于：

还包括液氮储存装置、液氮汽化装置、降温触发模块和控制模块；

所述液氮储存装置储存有液氮，且与所述液氮汽化装置通过管路连接，在液氮储存装置与所述管路连接的出口处安装有电子阀；

所述液氮汽化装置用于将流入的液氮转换为氮气，并在液氮转换成氮气的过程中吸收车内的热量以降低车内的环境温度；

所述降温触发模块输出降温指令；

所述控制模块与所述温度检测模块、降温触发模块通信连接，根据车内温度、降温指令控制车辆打火通电和开启所述电子阀。

2.根据权利要求1所述的一种车内空间快速降温***，其特征在于：

所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，所述喷淋管布置在车内顶棚、座椅下、主驾脚部空间中的部分或全部位置处。

3.根据权利要求2所述的一种车内空间快速降温***，其特征在于：

所述液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶，所述温度检测模块为置于中控台的温度传感器，车内设置有气压传感器以及后备箱上开设有气压平衡口；

所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接；

所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱，所述控制模块根据车内的空气压力控制气压平衡口的开度。

4.根据权利要求1所述的一种车内空间快速降温***，其特征在于：

所述液氮储存装置为置于后备箱内的储液瓶，所述温度检测模块为置于中控台的温度传感器，所述液氮汽化装置包括布置在车内顶棚的蒸发器，后备箱上开设有气压平衡口，该蒸发器通过吸收车内的热量汽化液氮，并通过气压平衡口将氮气排出至车外，该蒸发器的正上方设置有风机，所述风机朝下扫风促进车内空气与蒸发器之间的热交换。

5.一种基于权利要求1所述的车内空间快速降温***的车内空间快速降温方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：所述降温触发模块向控制模块发出降温请求，所述控制模块响应所述降温请求后进入步骤b；

步骤b：所述控制模块发送点火指令至点火器，点火器点火成功，车辆上电；

步骤c：所述控制模块通过座椅中用于感应座位上是否有人的压力传感器获取压力信号，判断车内是否有人，若无人，则进入步骤c；否则结束流程；

步骤d：所述控制模块通过温度检测模块获取温度信号，并判断该温度信号对应的温度值是否大于预设值，若是，则进入步骤d；否则结束流程；

步骤e：所述控制模块发送开启指令至所述电子阀，电子阀开启；

步骤f：液氮从液氮储存装置进入液氮汽化装置汽化吸热；

步骤g：所述控制模块发送关闭指令至所述电子阀，电子阀关闭，结束流程。

6.根据权利要求5所述的一种车内空间快速降温方法，其特征在于：

所述所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，在车内设置有气压传感器以及在后备箱上开设有气压平衡口；所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接，所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱；

所述步骤e之后还包括：

步骤f11：所述气压传感器发送气压信号至所述控制模块，所述控制模块判断当前的车内气压是否大于设定值，若是，则根据气压值控制气压平衡口的开度；若不是，则关闭气压平衡口；

所述步骤f执行后返回步骤d。

7.根据权利要求5所述的一种车内空间快速降温方法，其特征在于：

所述所述液氮汽化装置包括喷淋管，该喷淋管上具有朝车内喷洒液氮的喷孔，在车内设置有气压传感器以及在后备箱上开设有气压平衡口；所述气压传感器用于检测车内的空气压力且与所述控制模块通信连接，所述气压平衡口打开时连通车内空间和后备箱；

所述步骤d中，控制模块还根据车内、外温度与预设值之间的差值计算所需释放的液氮量，并根据液氮量计算出气压平衡口开启的持续时间t；

所述步骤e中，所述开启指令包括电子阀的开启指令和气压平衡口开启的持续时间t指令。

8.根据权利要求5所述的一种车内空间快速降温方法，其特征在于：

所述液氮汽化装置包括布置在车内顶棚的蒸发器，该蒸发器通过吸收车内的热量汽化液氮，并通过气压平衡口将氮气排出至车外，该蒸发器的正上方设置有风机，所述风机朝下扫风促进车内空气与蒸发器之间的热交换；

所述步骤f执行后返回步骤d；

所述步骤中e和步骤g中，所述风机的启停与所述电子阀的启闭一致。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的一种车内空间快速降温方法，其特征在于：

所述步骤a中，所述降温触发模块为启动车辆的智能钥匙，所述智能钥匙布置有对应发出降温请求信号的按键，当智能钥匙处于车辆的感应范围内，智能钥匙与所述控制模块通过车辆的收发天线进行信息交互，当两者信息匹配成功后控制模块接收到来自智能钥匙的降温请求信号，则进入步骤b；否则结束流程。

10.根据权利要求5至8中任一项所述的一种车内空间快速降温方法，其特征在于：

所述步骤a中，所述降温触发模块为车主的手机，所述手机中装载有与车载T-box远程通信的APP，手机的APP向车载T-box发送降温请求信息，车载T-box根据降温请求信息中的时间按时向所述控制模块发出降温启动信号，控制模块接收到该降温启动信号后进入步骤b。