CN111650113A - 一种整车环境试验舱用节能***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整车环境试验舱用节能***及控制方法，包括整车试验舱以及用于给整车试验舱更换空气的新风设备，新风设备通过第一管道连接至整车试验舱内，在整车试验舱上设置第二管道用于排气，在第一管道与第二管道上设置一换热器，换热器将新风设备通过第一管道进入整车试验舱新风加热或冷却接近于整车试验舱内温度；在第一管道上设置第一阀门，在第二管道上设置第二阀门。根据补入新风的温度与舱内环境温度进行对比，控制各个管道的调节，充分利用舱内气体温度来调节补入新风的温度；采用上述***及控制方法，可以消除补入新风与舱内环境的温度差，通过换热器利用舱内排放的气体对补入新风进行预冷却或者加热，节约了能耗。

Description

一种整车环境试验舱用节能***及控制方法

技术领域

本发明涉及整车运行试验技术领域，尤其是涉及一种整车环境试验舱用节能***及控制方法。

背景技术

环境试验箱是使用科技的手段，模拟出自然环境对现代工业产品造成破坏，从而检验产品对环境的耐受性与可靠性，环境试验箱要能制造现实环境中的各种环境因素，例如温度和湿度。

目前对于汽车整车进行模拟环境试验通常采用整车环境试验舱，整车环境试验舱依据整车环境试验性能测试工作状态，采用适当的通风、空调设备以满足整车动力性能、经济性能、冷启动性能、空调性能、低温适应性能、排放性能等试验要求；试验车辆在舱内运行时，会消耗舱内氧气，因此需要向舱内补充空气，外界环境中的空气含有大量的水汽，直接送入舱内会对舱内的温湿度产生影响，而舱内进行低温试验时，空气中的水汽会在舱内凝结成冰，附在蒸发器、舱内壁、舱内试件等的表面，产生不利影响，故而补充的空气需要进行除湿，目前通常采用机械制冷除湿与干风除湿实现，但是即使进行除湿后，由于补入的新风的温度与舱内温度出现温度差，而补入的新风会对内部环境造成影响，从而影响车辆试验的最终结果。

发明内容

本发明所要解决技术问题是提供一种整车环境试验舱用节能***及控制方法，能够调整补入新风的温度，使接近于舱内环境温度，降低补入新风对试验环境的影响。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种整车环境试验舱用节能***，包括整车试验舱以及用于给整车试验舱更换空气的新风设备，所述的新风设备通过第一管道连接至整车试验舱内，在所述的整车试验舱上设置第二管道用于排气，在所述的第一管道与第二管道上设置一换热器，所述的换热器将新风设备通过第一管道进入整车试验舱新风加热或冷却接近于整车试验舱内温度；在所述的第一管道上设置第一阀门，在所述的第二管道上设置第二阀门。

进一步具体的，在所述的整车试验舱内位于车辆尾气排放处设置一收集器，所述的收集器连接有第三管道，所述的第三管道连接至换热器上，在所述的第三管道上设置第三阀门及风机。

进一步具体的，在所述的第三管道上分出一第四管道，所述的第四管道直接通至外部环境，在所述的第四管道上设置第四阀门。

进一步具体的，所述的第四管道从第三管道分出的分出点位于第三阀门的前端。

进一步具体的，在所述的整车试验舱旁设置一控制中心，所述的控制中心用于控制第一阀门、第二阀门、第三阀门及第四阀门，在所述的整车试验舱内设置一压力传感器，所述的压力传感器检测内部压力传至控制中心，控制中心控制整车试验舱内部压力高于外界环境压力。

进一步具体的，在所述的整车试验舱内设置舱内温度传感器，在所述的整车试验舱与换热器之间的第一管道上设置第一温度传感器，控制中心根据接收到的舱内温度传感器及第一温度传感器采集的温度，调整气体的流速来实现对温度的控制。

进一步具体的，所述的第三管道连接于第二阀门与换热器之间的第二管道上，所述的第二管道与第三管道的连接处至换热器之间形成混合管道，在所述的混合管道上设置第二温度传感器，所述控制中心接收第二温度传感器的温度信号，并通控制第二阀门与第三阀门来调节混合管道中的温度。

进一步具体的，在所述的第四管道上设置第三温度传感器，控制中心接收第三温度传感器的温度信号，并控制风机的转速连调节第四管道内的温度。

一种整车环境试验舱用节能***的控制方法，该控制方法为，

S1、检测车辆是否启动，若未启动则进入步骤S2，若启动则进入步骤S3；

S2、采集舱内环境温度T1，采集第一管道内新风温度T2，将环境温度T1与新风温度T2进行对比得到其差值T，设置温度差阈值ΔT，若差值T≤ΔT，则打开第一阀门与第四阀门，关闭第二阀门、第三阀门以及风机，若差值T＞ΔT，则打开第一阀门与第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门及风机；

S3、采集舱内环境温度T1，采集第一管道内新风温度T2，将环境温度T1与新风温度T2进行对比得到其差值T，设置温度差阈值ΔT，若差值T≤ΔT，则打开第一阀门与第四阀门、关闭第二阀门、第三阀门以及风机；若差值T＞ΔT，则进入步骤S4；

S4、若T1＞T2，打开第一阀门、第三阀门、第四阀门及风机，关闭第二阀门，此时采集第三管道内的温度T3，若T3＞T1时，将第三阀门调小以减少第三管道的排气量，而当差值T≤ΔT时，关闭第三阀门；若T1＜T2，打开第一阀门、第二阀门、第四阀门及风机，关闭第三阀门，此时采集第四管道内的温度T4，若T4＞250℃时，增加风机的转速。

进一步具体的，采集舱内压力与环境压力，将舱内压力与环境压力进行对比得到其差值P，若差值P＞50Pa，则增大风机的转速或者调大第二阀门。

本发明的有益效果是：采用上述***，可以消除补入新风与舱内环境的温度差，通过换热器利用舱内排放的气体对补入新风进行预冷却或者加热，节约了能耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明控制方法的逻辑图。

图中：1、整车试验舱；2、新风设备；3、第一管道；4、第二管道；5、换热器；6、第一阀门；7、第二阀门；8、收集器；9、第三管道；10、第三阀门；11、风机；12、第四管道；13、第四阀门；14、、控制中心；15、压力传感器；16、舱内温度传感器；17、第一温度传感器；18、第二温度传感器；19、第三温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示一种整车环境试验舱用节能***，包括整车试验舱1以及用于给整车试验舱1更换空气的新风设备2，整车试验舱1可以将整辆汽车完全封闭在内，同时配以空调、加热器用于调整舱内环境，新风设备2用于将外部空气除湿后送入舱内，所述的新风设备2通过第一管道3连接至整车试验舱1内，第一管道3连接在整车试验舱1顶部，在所述的整车试验舱1上设置第二管道4用于排气，将舱内环境内的气体排出至外部环境，在所述的第一管道3与第二管道4上设置一换热器5，所述的换热器5将新风设备2通过第一管道3进入整车试验舱1新风加热或冷却接近于整车试验舱1内温度，即第二管道4将舱内排出气体的热量通过换热器5与第一管道3内的气体换热，使得第一管道3即将进入整车试验舱1内的气体温度与舱内的环境温度接近；在所述的第一管道3上设置第一阀门6，在所述的第二管道4上设置第二阀门7，第一阀门6与第二阀门7可以控制进气速度以及排气速度。

由于仅仅通过整车试验舱1内环境气体与第一管道3内气体进行换热，其温差也会对舱内环境造成影响，故在所述的整车试验舱1内位于车辆尾气排放处设置一收集器8，所述的收集器8连接有第三管道9，所述的第三管道9连接至换热器5上，在所述的第三管道9上设置第三阀门10及风机11，此处风机11采用变频离心风机，由于车辆尾气的温度比舱内环境温度高，所以通过收齐车辆尾气对第一管道3内的气体进行加热，更能接近环境温度；而当舱内环境温度小于第一管道3内气体温度时，此时不需要加热，故在所述的第三管道9上分出一第四管道12，所述的第四管道12直接通至外部环境，在所述的第四管道12上设置第四阀门13，所述的第四管道12从第三管道9分出的分出点位于第三阀门10的前端，直接排出即可。

基于上述结构，可以通过采集温度以及相应的控制实现该节能***的自动化控制。

在所述的整车试验舱1旁设置一控制中心14，所述的控制中心14用于控制第一阀门6、第二阀门7、第三阀门10及第四阀门13，在所述的整车试验舱1内设置一压力传感器15、舱内温度传感器16，在所述的整车试验舱1与换热器5之间的第一管道3上设置第一温度传感器17，所述的第三管道9连接于第二阀门7与换热器5之间的第二管道4上，所述的第二管道4与第三管道9的连接处至换热器5之间形成混合管道，在所述的混合管道上设置第二温度传感器18；在所述的第四管道12上设置第三温度传感器19；压力传感器15检测内部压力传至控制中心14，控制中心14控制整车试验舱1内部压力高于外界环境压力；控制中心14根据接收到的舱内温度传感器16及第一温度传感器17采集的温度，调整气体的流速来实现对温度的控制；控制中心14接收第二温度传感器18的温度信号，并通控制第二阀门7与第三阀门10来调节混合管道中的温度；控制中心14接收第三温度传感器19的温度信号，并控制风机11的转速连调节第四管道12内的温度。

如图2所示上述控制方式根据内部试验车辆是否运行分为两种模式：

第一种模式，试验车辆未运行。

此时需要通入新风，采集舱内环境温度T1，采集第一管道内新风温度T2，将环境温度T1与新风温度T2进行对比得到其差值T，设置温度差阈值ΔT，在本方案中ΔT＝5℃，若T≤5℃时，此时说明环境温度T1与新风温度T2之间的温差不大，可以直接通入新风，打开第一阀门6与第四阀门13，关闭第二阀门7、第三阀门10及变频离心风机，第四阀门13的开启用于平衡舱内压力；而若T＞5℃时，此时说明环境温度T1与新风温度T2之间的温差较大，新风进入后会对环境造成影响，打开第一阀门6与第二阀门7，第三阀门10、第四阀门13及变频离心风机关闭，使得第二管道4内的气体流出并经过换热器5，与第一管道3内的气体进行换热之后排至大气，而第一管道3内的气体进入舱内后，由于已经被第二管道4内的气体进行冷却或加热，接近于舱内环境温度，对舱内的环境影响较小。

第二种模式，试验车辆开始运行。

此时需要通入新风，而在这种模式下又分为了三种情况：

第一种情况，若T≤5℃时，此时说明环境温度T1与新风温度T2之间的温差不大，可以直接通入新风，打开第一阀门6与第四阀门13，关闭第二阀门7、第三阀门10及变频离心风机，此时通入新风后不会对舱内环境造成影响，同时第四阀门用于平衡舱内的压力；而当T＞5℃时，再进行判断是否为第二种情况或者第三种情况。

第二种情况，舱内环境温度T1高于新风温度T2，即T1＞T2，此时打开第一阀门6、第三阀门10、第四阀门13及变频离心风机，第二阀门7关闭，由于试验车辆的尾气排放为定值，因此可通过调节变频离心风机改变收集器8吸入的气体的量，可以改变第三管道9内气体的温度T3，控制中心14通过第二温度传感器18监测混合管道内气体的温度T3，调节变频离心风机的频率来调节第三管道9内气体温度T3；该气体通过换热器5与第一管道3内气体进行换热，使新风温度T2尽量接近舱内环境温度T1；还有部分混合气体通过第四管道12直接排入大气内；而当第三管道9内的气体温度T3过高，即T3＞T1，可以根据新风温度T2适当关小第三阀门10，确保新风温度T2略低于舱内温度T1，多余的气体则由第四管道12直接排入大气内；而当温差T≤5℃时，直接关闭第三阀门10，采用第二管道4内的气体继续预热；此时保证新风在进入舱内环境时的温度略低于舱内环境温度即可。

第三种情况，舱内环境温度T1低于新风温度T2，即T1＜T2，此时打开第一阀门6、第二阀门7、第四阀门13及变频离心风机，关闭第三阀门10，调节第二阀门7对第一管道3内的新风进行预冷却；控制中心14通过第三温度传感器19监测第四管道12内的温度T4，若温度T4过高时，即T4＞250℃，调节变频离心风机增加转速使得气流加快改变温度，其目的是保护管道及变频离心风机；舱内尾气通过第四管道12直接排出。

而上述控制中，采集舱内环境压力与外部环境压力，将舱内环境压力与外部环境压力进行对比得到其差值P，若差值P＞50Pa，则增大风机的转速或者调大第二阀门，使得舱内环境压力略大于外部环境压力即可。

综上，该节能***控制由控制中心控制，无需人为操作；通过换热器5利用舱内排放的气体对新风进行预冷却或者加热，节约了能耗；通过控制中心14控制舱内压力，保持舱内正压，防止外界空气进入舱内；通过控制中心14控制新风温度，防止新风温度过高，变成热负载。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种整车环境试验舱用节能***，包括整车试验舱(1)以及用于给整车试验舱(1)更换空气的新风设备(2)，所述的新风设备(2)通过第一管道(3)连接至整车试验舱(1)内，其特征在于，在所述的整车试验舱(1)上设置第二管道(4)用于排气，在所述的第一管道(3)与第二管道(4)上设置一换热器(5)，所述的换热器(5)将新风设备(2)通过第一管道(3)进入整车试验舱(1)新风加热或冷却接近于整车试验舱(1)内温度；在所述的第一管道(3)上设置第一阀门(6)，在所述的第二管道(4)上设置第二阀门(7)。

2.根据权利要求1所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，在所述的整车试验舱(1)内位于车辆尾气排放处设置一收集器(8)，所述的收集器(8)连接有第三管道(9)，所述的第三管道(9)连接至换热器(5)上，在所述的第三管道(9)上设置第三阀门(10)及风机(11)。

3.根据权利要求2所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，在所述的第三管道(9)上分出一第四管道(12)，所述的第四管道(12)直接通至外部环境，在所述的第四管道(12)上设置第四阀门(13)。

4.根据权利要求3所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，所述的第四管道(12)从第三管道(9)分出的分出点位于第三阀门(10)的前端。

5.根据权利要求3所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，在所述的整车试验舱(1)旁设置一控制中心(14)，所述的控制中心(13)用于控制第一阀门(6)、第二阀门(7)、第三阀门(10)及第四阀门(13)，在所述的整车试验舱(1)内设置一压力传感器(15)，所述的压力传感器(15)检测内部压力传至控制中心(14)，控制中心(14)控制整车试验舱(1)内部压力高于外界环境压力。

6.根据权利要求5所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，在所述的整车试验舱(1)内设置舱内温度传感器(16)，在所述的整车试验舱(1)与换热器(5)之间的第一管道(3)上设置第一温度传感器(17)，控制中心(14)根据接收到的舱内温度传感器(16)及第一温度传感器(17)采集的温度，调整气体的流速来实现对温度的控制。

7.根据权利要求6所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，所述的第三管道(9)连接于第二阀门(7)与换热器(5)之间的第二管道(4)上，所述的第二管道(4)与第三管道(9)的连接处至换热器(5)之间形成混合管道，在所述的混合管道上设置第二温度传感器(18)，所述控制中心(14)接收第二温度传感器(18)的温度信号，并通控制第二阀门(7)与第三阀门(10)来调节混合管道中的温度。

8.根据权利要求6所述的整车环境试验舱用节能***，其特征在于，在所述的第四管道(12)上设置第三温度传感器(19)，控制中心(14)接收第三温度传感器(19)的温度信号，并控制风机(11)的转速连调节第四管道(12)内的温度。

9.一种整车环境试验舱用节能***的控制方法，其特征在于，该控制方法为，

S1、检测车辆是否启动，若未启动则进入步骤S2，若启动则进入步骤S3；

S2、采集舱内环境温度T1，采集第一管道内新风温度T2，将环境温度T1与新风温度T2进行对比得到其差值T，设置温度差阈值ΔT，若差值T≤ΔT，则打开第一阀门与第四阀门，关闭第二阀门、第三阀门以及风机，若差值T＞ΔT，则打开第一阀门与第二阀门，关闭第三阀门、第四阀门及风机；

S3、采集舱内环境温度T1，采集第一管道内新风温度T2，将环境温度T1与新风温度T2进行对比得到其差值T，设置温度差阈值ΔT，若差值T≤ΔT，则打开第一阀门与第四阀门、关闭第二阀门、第三阀门以及风机；若差值T＞ΔT，则进入步骤S4；

S4、若T1＞T2，打开第一阀门、第三阀门、第四阀门及风机，关闭第二阀门，此时采集第三管道内的温度T3，若T3＞T1时，将第三阀门调小以减少第三管道的排气量，而当差值T≤ΔT时，关闭第三阀门；若T1＜T2，打开第一阀门、第二阀门、第四阀门及风机，关闭第三阀门，此时采集第四管道内的温度T4，若T4＞250℃时，增加风机的转速。

10.根据权利要求9所述的整车环境试验舱用节能***的控制方法，其特征在于，采集舱内压力与环境压力，将舱内压力与环境压力进行对比得到其差值P，若差值P＞50Pa，则增大风机的转速或者调大第二阀门。

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