CN110053450A - 一种新型发动机循环水加热空调***及其控制方法 - Google Patents

一种新型发动机循环水加热空调***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型发动机循环水加热空调***，空调的出风口设有空气电加热器，其与整车蓄电池连接，所述空气电加热器还与继电器、空调控制面板依次连接；空调的回风口设有检测车内环境温度的第一温度传感器，加热器的芯体表面设有检测水箱温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与空调控制面板连接。本发明还提供一种新型发动机循环水加热空调***的控制方法。本发明为即热式节能型空调***，解决在冬季汽车冷启动时空调制热慢，制热效果差的问题，同时还解决了新能源汽车使用热泵***时，制热能耗较高的问题。

Description

一种新型发动机循环水加热空调***及其控制方法
技术领域
本发明涉及空调***领域，具体地，涉及一种新型发动机循环水加热空调***及其控制方法。
背景技术
随着人们对生活品质的追求，在冬天特别是在寒冷的北方，汽车起步时会明显感觉空调制热缓慢，制热效果不明显的特点。
目前的车用空调***，包括以下两种：
第一种普通燃油车：单纯的水箱循环水通过加热器芯体换热，其优点为节能环保，但缺点就是制热速度慢，影响冷启动驾驶。
第二种新能源汽车(无水箱型)：新型的热泵***通过空气源热泵制热，其优点为启动即热，但缺点也很明显冬季空调能耗较高，不节能。
目前汽车空调***主要使用水箱循环热水通过换热器芯体进行空调制热。但当汽车冷启动时水箱温度处于零度及以下的状态，将直接导致空调制热功能失灵。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，本发明为即热式节能型空调***，解决在冬季汽车冷启动时空调制热慢，制热效果差的问题，同时还解决了新能源汽车使用热泵***时，制热能耗较高的问题。
根据本发明的一个方面，提供一种新型发动机循环水加热空调***，包括加热器(1)、蒸发器(2)、冷凝器(3)、汽车水箱(4)，所述蒸发器(2)与冷凝器(3)串联连接，所述汽车水箱(4)的出口端与发动机(5)、变频器(6)、水泵(7)依次串联连接，且所述水泵(7)与汽车水箱(4)的进口端连接形成循环回路，所述加热器(1)与汽车水箱(4)并联连接，还包括空气电加热器(8)，所述空气电加热器(8)设置在空调的出风口，且与整车蓄电池(11)连接，所述空气电加热器(8)还与继电器、空调控制面板依次连接；空调的回风口设有检测车内环境温度的第一温度传感器，所述加热器(1)的芯体表面设有检测水箱温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与空调控制面板连接。所述空调控制面板控制所述空气电加热器(8)运行，所述空气电加热器(8)与第一温度传感器和第二温度传感器配合使用。空气电加热器(APTC)的尺寸根据空调出风口形状设计，并合理设计钣金件进行固定，避免影响风道安装；在空调内部保留空调总机内的换热器芯体及车内循环热水，更为环保节能；通过合理计算车内热负荷得出需装配的APTC的制热性能(工作功率)；汽车冷车启动时，驾驶室内风由鼓风机箱中的空调风扇吹向加热器，再经过空气电加热器，最后从出风口吹出。
优选的，所述空气电加热器(8)与整车蓄电池(11)之间连接有变压器，所述变压器与空调控制面板通过线束连接，变压器调节空气电加热器(8)的输入电压。
优选的，所述蒸发器(2)旁边设有空调风扇(10)，所述空调风扇(10)设置在鼓风机箱(13)内。
优选的，所述蒸发器(2)与冷凝器(3)之间串联有膨胀阀(9)。
优选的，所述空气电加热器(8)套设在框形壳体(12)中。
优选的，所述框形壳体(12)呈中空结构，包覆住空气电加热器(8)的底部、顶部和两侧壁，其中一侧板上设有供连接管路接出的开槽。
优选的，所述框形壳体(12)由钣金制作而成。
优选的，所述空气电加热器(8)与框形壳体(12)通过螺栓连接固定。
为实现上述目的，本发明还提供了一种新型发动机循环水加热空调***的控制方法，包括以下步骤：
步骤一，汽车启动，空调***运行；
步骤二，所述第一温度传感器检测车内环境温度，所述第二温度传感器检测水箱温度，并把数据传送给所述空调控制面板；
步骤三，所述空调控制面板将接收到的温度数据与乘客预设的温度设定值比对分析后，向继电器和变压器发出运行指令；
步骤四，所述继电器按运行指令吸合或断开，控制空气电加热器(8)启停；所述变压器按运行指令调节空气电加热器(8)的输入电压，控制空气电加热器(8)的运行功率。
优选的，所述第一温度传感器检测到车内环境温度和第二温度传感器检测到水箱温度均小于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制继电器吸合，所述空气电加热器(8)开始制热；
所述第一温度传感器检测到车内环境温度或第二温度传感器检测到水箱温度大于或等于乘客预设的温度设定值，所述空调控制面板控制继电器断开，所述空气电加热器(8)停止制热，加热器(1)开始进行制热工作，空调***启动正常采暖模式；
所述第二温度传感器检测到水箱温度小于乘客预设的温度设定值，第一温度传感器检测到车内环境温度大于或等于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制变压器调节空气电加热器(8)的输入电压，所述空气电加热器(8)自动调节功率防止过热。
优选的，所述第一温度传感器检测到车内环境温度在12-27℃时，所述空气电加热器(8)的功率与车内环境温度呈负线性相关关系。即空气电加热器的功率随着车内环境温度的升高而降低，在车内环境温度高时，空调控制面板控制变压器降低输送给空气电加热器的电压，空气电加热器的功率降低，制热效率降低；在在车内环境温度低时，空调控制面板控制变压器增加输送给空气电加热器的电压，空气电加热器的功率升高，制热效率升高。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，工作原理为：由于水箱温度过低，加热器不工作时，空调控制面板控制继电器吸合，空气电加热器开始制热；当水箱温度高于设定值时，空调控制面板控制继电器断开，空气电加热器停止制热，加热器开始进行正常制热工作；
(2)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，为即热式节能型空调***，解决在冬季汽车冷启动时空调制热慢，制热效果差的问题，同时还解决了新能源汽车使用热泵***时，制热能耗较高的问题；
(3)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，汽车冷启动时驾驶室内能迅速制热，不影响正常驾驶，解决北方地区冬天空调不工作的问题；
(4)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，对于使用热泵***的新能源汽车，本发明可自动切换循环水加热及APTC加热两种功能，当水箱温度高于设定值时自动切换，有节能高效的特点(使用热泵空调的汽车制热时能耗基本等于夏天制冷的能耗，节能效果差)；
(5)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，其结构简单、设计巧妙、效果显著；
(6)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，空气电加热器的尺寸、型号和工作功率可根据实际需求选择，灵活多变，满足多种使用需求，实用性强；
(7)本发明所涉及的新型发动机循环水加热空调***及其控制方法，易于加工与装配，节能环保，成本低，适合大范围推广。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为新型发动机循环水加热空调***的结构示意图；
图2为新型发动机循环水加热空调***的部件连接示意图；
图3为新型发动机循环水加热空调***的原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供一种新型发动机循环水加热空调***，其结构详见附图1所示，部件连接见附图2所示，原理框图见附图3所示：包括加热器1、蒸发器2、冷凝器3、汽车水箱4，所述蒸发器2与冷凝器3串联连接，所述汽车水箱4的出口端与发动机5、变频器6、水泵7依次串联连接，且所述水泵7与汽车水箱4的进口端连接形成循环回路，所述加热器1与汽车水箱4并联连接，还包括空气电加热器8，所述空气电加热器8设置在空调的出风口，且与整车蓄电池11连接，所述空气电加热器8还与继电器、空调控制面板依次连接；空调的回风口设有检测车内环境温度的第一温度传感器，所述加热器1的芯体表面设有检测水箱温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与空调控制面板连接。所述空调控制面板控制所述空气电加热器8运行，所述空气电加热器8与第一温度传感器和第二温度传感器配合使用。空气电加热器APTC的尺寸根据空调出风口形状设计，并合理设计钣金件进行固定，避免影响风道安装；在空调内部保留空调总机内的换热器芯体及车内循环热水，更为环保节能；通过合理计算车内热负荷得出需装配的APTC的制热性能工作功率；汽车冷车启动时，驾驶室内风由鼓风机箱中的空调风扇吹向加热器，再经过空气电加热器，最后从出风口吹出。
进一步的，所述空气电加热器8与整车蓄电池11之间连接有变压器，所述变压器与空调控制面板通过线束连接，变压器调节空气电加热器8输入的电压。
进一步的，所述蒸发器2旁边设有空调风扇10，所述空调风扇10设置在鼓风机箱13内。
进一步的，所述蒸发器2与冷凝器3之间串联有膨胀阀9。
进一步的，所述空气电加热器8套设在框形壳体12中。
进一步的，所述框形壳体12呈中空结构，包覆住空气电加热器8的底部、顶部和两侧壁，其中一侧板上设有供连接管路接出的开槽。
进一步的，所述框形壳体12由钣金制作而成。
进一步的，所述空气电加热器8与框形壳体12通过螺栓连接固定。
本实施例还提供了一种新型发动机循环水加热空调***的控制方法，包括以下步骤：
步骤一，汽车启动，空调***运行；
步骤二，所述第一温度传感器检测车内环境温度，所述第二温度传感器检测水箱温度，并把数据传送给所述空调控制面板；
步骤三，所述空调控制面板将接收到的温度数据与乘客预设的温度设定值比对分析后，向继电器和变压器发出运行指令；
步骤四，所述继电器按运行指令吸合或断开，控制空气电加热器8启停；所述变压器按运行指令调节空气电加热器8的输入电压，控制空气电加热器8的运行功率。
进一步的，所述第一温度传感器检测到车内环境温度和第二温度传感器检测到水箱温度均小于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制继电器吸合，所述空气电加热器8开始制热；
所述第一温度传感器检测到车内环境温度或第二温度传感器检测到水箱温度大于或等于乘客预设的温度设定值，所述空调控制面板控制继电器断开，所述空气电加热器8停止制热，加热器1开始进行制热工作，空调***启动正常采暖模式；
所述第二温度传感器检测到水箱温度小于乘客预设的温度设定值，第一温度传感器检测到车内环境温度大于或等于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制变压器调节输送给空气电加热器8的电压，所述空气电加热器8自动调节功率防止过热。
进一步的，所述第一温度传感器检测到车内环境温度在12-27℃时，所述空气电加热器8的功率与车内环境温度呈负线性相关关系。即空气电加热器的功率随着车内环境温度的升高而降低，在车内环境温度高时，空调控制面板控制变压器降低输送给空气电加热器的电压，空气电加热器的功率降低，制热效率降低；在在车内环境温度低时，空调控制面板控制变压器增加输送给空气电加热器的电压，空气电加热器的功率升高，制热效率升高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种新型发动机循环水加热空调***，包括加热器(1)、蒸发器(2)、冷凝器(3)、汽车水箱(4)，所述蒸发器(2)与冷凝器(3)串联连接，所述汽车水箱(4)的出口端与发动机(5)、变频器(6)、水泵(7)依次串联连接，且所述水泵(7)与汽车水箱(4)的进口端连接形成循环回路，所述加热器(1)与汽车水箱(4)并联连接，其特征在于，还包括空气电加热器(8)，所述空气电加热器(8)设置在空调的出风口，且与整车蓄电池(11)连接，所述空气电加热器(8)还与继电器、空调控制面板依次连接；空调的回风口设有检测车内环境温度的第一温度传感器，所述加热器(1)的芯体表面设有检测水箱温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器均与空调控制面板连接。
2.根据权利要求1所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述空气电加热器(8)与整车蓄电池(11)之间连接有变压器，所述变压器与空调控制面板通过线束连接。
3.根据权利要求1所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述蒸发器(2)旁边设有空调风扇(10)，所述空调风扇(10)设置在鼓风机箱(13)内。
4.根据权利要求1所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述蒸发器(2)与冷凝器(3)之间串联有膨胀阀(9)。
5.根据权利要求1所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述空气电加热器(8)套设在框形壳体(12)中，所述空气电加热器(8)与框形壳体(12)通过螺栓连接固定。
6.根据权利要求5所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述框形壳体(12)呈中空结构，包覆住空气电加热器(8)的底部、顶部和两侧壁，其中一侧板上设有供连接管路接出的开槽。
7.根据权利要求5所述的新型发动机循环水加热空调***，其特征在于，所述框形壳体(12)由钣金材质制作而成。
8.一种新型发动机循环水加热空调***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，汽车启动，空调***运行；
步骤二，所述第一温度传感器检测车内环境温度，所述第二温度传感器检测水箱温度，并把数据传送给所述空调控制面板；
步骤三，所述空调控制面板将接收到的温度数据与乘客预设的温度设定值比对分析后，向继电器和变压器发出运行指令；
步骤四，所述继电器按运行指令吸合或断开，控制空气电加热器(8)启停；所述变压器按运行指令调节空气电加热器(8)的输入电压，控制空气电加热器(8)的运行功率。
9.根据权利要求8所述的新型发动机循环水加热空调***的控制方法，其特征在于，所述第一温度传感器检测到车内环境温度和第二温度传感器检测到水箱温度均小于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制继电器吸合，所述空气电加热器(8)开始制热；
所述第一温度传感器检测到车内环境温度或第二温度传感器检测到水箱温度大于或等于乘客预设的温度设定值，所述空调控制面板控制继电器断开，所述空气电加热器(8)停止制热，加热器(1)开始进行制热工作，空调***启动正常采暖模式；
所述第二温度传感器检测到水箱温度小于乘客预设的温度设定值，第一温度传感器检测到车内环境温度大于或等于乘客预设的温度设定值时，所述空调控制面板控制变压器调节空气电加热器(8)的输入电压，所述空气电加热器(8)自动调节功率防止过热。
10.根据权利要求8所述的新型发动机循环水加热空调***的控制方法，其特征在于，所述第一温度传感器检测到车内环境温度在12-27℃时，所述空气电加热器(8)的功率与车内环境温度呈负线性相关关系。
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