CN113085474A - 车载顶置式空调器及其控制方法、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于空调技术领域，旨在解决车载顶置式空调器的顶部出风口的气流流量在车辆行驶过程中与室外换热器的换热量不匹配的问题。为此目的，本发明提供了一种车载顶置式空调器及其控制方法、车辆，车载顶置式空调器安装于车辆，车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的出风口，出风口处设置有开度调节装置，车辆上设置有挡位检测元件，车载顶置式空调器包括控制器，控制器与开度调节装置和挡位检测元件连接，控制方法包括：获取车辆当前所处的挡位；根据车辆当前所处的挡位控制开度调节装置调节出风口的开度。通过这样的设置，使出风口的气流流量与室外换热器的换热量相匹配，延长了压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

Description

车载顶置式空调器及其控制方法、车辆

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体提供了一种车载顶置式空调器及其控制方法、车辆。

背景技术

随着科技的进步以及人们生活水平的不断提高，空调器被广泛应用于人们的日常生活中。空调器不仅在人们的居家环境中得到了普遍的应用，并且在人们驾驶的车辆中被广泛应用，提高了车辆驾乘空间内的温度舒适度。考虑到车辆的内部空间有限，车载顶置式空调器是车辆用空调的主要类型。车载顶置式空调器安装在车顶，其上半部分位于车顶上部，其下半部分位于车内，内循环风道的进风口和/或出风口设置在顶置式空调器的底部，以便车内空气流经室内换热器进行热交换后重新回到车内，外循环风道的进风口和/或出风口设置在车载顶置式空调器的顶部，以便车外空气流经室外换热器进行热交换后重新回到车外。

在使用车载顶置式空调器对车内进行制冷或制热的过程中，车辆通常处于行驶状态。车辆在行驶过程中，车载顶置式空调器顶部与环境中的空气相对运动，在顶部形成朝车辆后方流动的气流，流动的气流对车载空调器顶部的出风口流通的气流产生了较大的影响，车载空调器顶部的出风口的气流流量与室外换热器的换热量不匹配，从而导致压缩机不规律地启停以及冷媒回路中管路压力不稳定，影响压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决车载顶置式空调器的顶部出风口的气流流量在车辆行驶过程中与室外换热器的换热量不匹配的问题，一方面本发明提供了一种车载顶置式空调器的控制方法，所述车载顶置式空调器安装于车辆，所述车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的出风口，所述出风口处设置有开度调节装置，所述车辆上设置有挡位检测元件，所述车载顶置式空调器包括控制器，所述控制器与所述开度调节装置和所述挡位检测元件连接，所述控制方法包括：获取所述车辆当前所处的挡位；根据所述车辆当前所处的挡位控制所述开度调节装置调节所述出风口的开度。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述车辆的挡位包括1挡、2挡、…、n挡共n个前进挡位，“根据所述车辆当前所处的挡位控制所述开度调节装置调节所述出风口的开度”的步骤包括：根据所述车辆当前所处的挡位按照公式(1)计算所述出风口的目标开度，

将所述出风口的开度调节成所述目标开度；其中，K为所述出风口的目标开度，i为所述车辆当前所处的前进挡位。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述车辆的挡位包括倒挡，所述车辆当前所处的挡位为倒挡时，所述出风口的目标开度为1。

在上述控制方法的优选技术方案中，“将所述出风口的开度调节成所述目标开度”的步骤具体包括：当所述车辆由上一挡位调节为当前挡位经过第一设定时长之后将所述出风口的开度调节成所述目标开度。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述第一设定时长为5s～10s。

在上述控制方法的优选技术方案中，“将所述出风口的开度调节成所述目标开度”的步骤具体包括：将所述出风口的开度在第二设定时长内逐步调节成所述目标开度。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述车辆的挡位包括1挡、2挡、…、n挡共n个前进挡位，所述车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的进风口，所述控制方法还包括：根据所述车辆当前所处的挡位按照公式(2)确定所述进风口的风机的转速的增大量，

将所述进风口的风机的转速增加所述增大量；其中，N为所述进风口的风机的转速的增大量，i为所述车辆当前所处的前进挡位，ΔN为预设转速增大量。

在上述控制方法的优选技术方案中，所述车辆的挡位包括倒挡，所述车辆当前所处的挡位为倒挡时，所述进风口的风机的转速的增大量为ΔN/n。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的技术方案中，通过在车载顶置式空调器的顶部出风口处设置开度调节装置，控制器与开度调节装置和车辆上的挡位检测元件连接，根据车辆当前所处的挡位控制开度调节装置调节出风口的开度，能够在车辆处于不同挡位行驶的状态下使出风口处于对应的开度，使出风口的气流流量与室外换热器的换热量相匹配，保证压缩机规律地启停，使冷媒回路中管路压力保持相对稳定，从而延长压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

另一方面，本发明还提供了一种车载顶置式空调器，包括：存储器；处理器；以及计算机程序，所述计算机程序存储于所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现上述技术方案中的车载顶置式空调器的控制方法。

此外，本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括上述技术方案中的车载顶置式空调器。

需要说明的是，该车载顶置式空调器和车辆具有上述控制方法的全部技术效果，在此不再赘述。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明一种实施例的车载顶置式空调器的俯视示意图；

图2是本发明一种实施例的车载顶置式空调器中开度调节装置的后视示意图；

图3是本发明车载顶置式空调器的控制方法的主要步骤图；

图4是本发明一种实施例的车载顶置式空调器的控制方法的具体步骤图。

附图标记列表：

1、壳体；11、顶板；12、侧板；131、第一出风口；132、第二出风口；14、进风口；211、第一风板；212、第一电机；213、第一齿轮a；214、第一齿轮b；215、第一连板；221、第二风板；222、第二电机；223、第二齿轮a；224、第二齿轮b；225、第二连板。

具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，下面描述的实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本发明实施例中开度调节装置中的风门是以枢转方式调节通风口的开度的，但是这并不能对本发明的保护范围构成限制，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如本发明的开度调节装置中的风门也可以以平移的方式调节通风口的开度。显然，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“左”、“右”、“下”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图3，来对本发明的车载顶置式空调器及其控制方法进行介绍。其中，图1是本发明一种实施例的车载顶置式空调器的俯视示意图，图2是本发明一种实施例的车载顶置式空调器中开度调节装置的后视示意图，图3是本发明车载顶置式空调器的控制方法的主要步骤图。

基于背景技术提到的车载顶置式空调器的顶部通风口的气流流量在车辆行驶过程中与室外换热器的换热量不匹配的问题，本发明提供了一种车载顶置式空调器及其控制方法。车载顶置式空调器安装于车辆，车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的通风口，通风口处设置有开度调节装置，车辆上设置有挡位检测元件，车载顶置式空调器包括控制器，控制器与开度调节装置和挡位检测元件连接。

如图1和图2所示并参照图2所示的方位，车载顶置式空调器包括壳体1，壳体1的顶板11上左右分布有第一出风口131和第二出风口132，壳体1的下侧(车载顶置式空调器安装至车辆时该侧朝向车辆尾部)的侧板12上设置有进风口14。顶板11上的第一出风口131和第二出风口132分别设置有第一开度调节装置和第二开度调节装置，第一开度调节装置和第二开度调节装置分别用于调节第一出风口131和第二出风口132的开度。

第一开度调节装置包括第一电机212、彼此啮合的第一齿轮a213和第一齿轮b214以及第一风板211，第一齿轮a213和第一齿轮b214的转轴彼此平行且与顶板11垂直，第一电机212固定至顶板11，第一电机212的输出轴与第一齿轮a213的转轴连接，第一齿轮b214的转轴与顶板11可转动地连接，第一风板211通过第一连板215与第一齿轮b214的转轴固定连接，第一连板215与第一防护板211一体成型。

第二开度调节装置包括第二电机222、彼此啮合的第二齿轮a223和第二齿轮b224以及第二风板221，第二齿轮a223和第二齿轮b224的转轴彼此平行且与顶板11垂直，第二电机222固定至顶板11，第二电机222的输出轴与第二齿轮a223的转轴连接，第二齿轮b224的转轴与顶板11可转动地连接，第二风板221通过第二连板225与第二齿轮b224的转轴固定连接，第二连板225与第二风板221一体成型。

在第一电机212的驱动下，第一齿轮a213和第一齿轮b214反向转动，第一风板211能够绕第一齿轮b214的转轴在与顶板11平行的平面内转动一定的角度而使第一出风口131处于对应的开度。在第二电机222的驱动下，第二齿轮a223和第二齿轮b224反向转动，第二风板221能够绕第二齿轮b224的转轴在与顶板11平行的平面内转动一定的角度而使第二出风口132处于对应的开度。

如图3所示，控制方法包括：

步骤S100、获取车辆当前所处的挡位。

现有的部分手动挡车辆和自动挡车辆配置有挡位检测元件，并且与仪表盘上的挡位显示器连接用于显示当前挡位。控制器与挡位检测元件连接以便获取车辆当前所处的挡位。对于没有挡位检测元件的手动挡车辆，在车辆的变速器处设置挡位检测元件，控制器与该挡位检测元件连接以便获取车辆当前所处的挡位。

步骤S200、根据车辆当前所处的挡位控制开度调节装置调节出风口的开度。

出风口处设置有开度调节装置，控制器与开度调节装置连接，根据车辆当前所处的挡位控制开度调节装置调节出风口的开度，在车辆处于不同挡位时使出风口处于对应的开度，从而降低车辆行驶过程中车载顶置式空调器与空气相对运动产生的气流对通风口气流流量的影响，使出风口的气流流量与室外换热器的换热量相匹配，保证压缩机规律地启停，使冷媒回路中管路压力保持相对稳定，从而延长压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

本领域技术人员可以理解的是，控制器与开度调节装置和挡位检测元件连接，可以采用通信线路进行有线连接，也可以采用蓝牙、WIFI等无线方式连接。

参照图4并继续参照图1至图3来对本发明一种实施例的车载顶置式空调器的控制方法进行介绍。其中，图4是本发明一种实施例的车载顶置式空调器的控制方法的具体步骤图。

参照图4，车辆的挡位包括1挡、2挡、…、n挡共n个前进挡位，车载顶置式空调器的控制方法包括以下步骤：

步骤S100、获取车辆当前所处的挡位。

步骤S210、根据车辆当前所处的挡位按照公式K＝(n+1-i)/n计算出风口的目标开度，其中K为出风口的目标开度，i为车辆当前所处的前进挡位。

由于在车辆行驶过程中，在顶板11上方形成负压区，产生的负压将促进第一出风口131和第二出风口132的出风。通常，家用车辆包括五个前进挡位，分别为1挡、2挡、3挡、4挡和5挡，并且每个挡位大致对应一个速度范围，从1挡至5挡，速度相对地增大。车辆行驶的速度越大，车载顶置式空调器与空气的相对运动速度越大，相对运动产生的气流对第一出风口131和第二出风口132的气流流速影响越大。在车辆的挡位包括五个前进挡位时，n＝5，按照公式K＝(6-i)/5计算第一出风口131和第二出风口132的目标开度。也就是说，在车辆当前所处的挡位i为1、2、3、4、5时，第一出风口131和第二出风口132的目标开度分别为1、4/5、3/5、2/5、1/5。需要说明的是，目标开度为出风口打开的截面积与其横截面积的比值。

步骤S220、当车辆由上一挡位调节为当前挡位经过第一设定时长之后将出风口的开度调节成目标开度。

例如，第一设定时长为5s～10s，当控制器检测到车辆的挡位发生变化之后，经过第一设定时长如8s后，控制器分别控制第一电机212和第二电机222转动一定的转数，从而使第一风板211和第二风板221分别绕各自的转轴转动对应的角度，使第一出风口131和第二出风口132的开度达到目标开度。

按照步骤S210得到第一出风口131的目标开度和第二出风口132的目标开度，并将第一出风口131的开度和第二出风口132的开度调节成目标开度，能够减小气流对第一出风口131和第二出风口132的气体流量的影响，从而保证第一出风口131和第二出风口132的气体流量与室外换热器的换热量相匹配，保证压缩机规律地启停，使冷媒回路中管路压力保持相对稳定，从而延长压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

当车辆由上一挡位调节为当前挡位经过第一设定时长之后将出风口的开度调节成目标开度，这样实现了在换挡之后车辆的速度达到新的稳定速度之后将出风口的开度调节成目标开度，进一步减小了车辆速度不稳地对出风口的出风量的影响。

本领域技术人员可以理解的是，第一设定时长为8s仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以对其作出调整，如第一时长可以是5s、6s、9s、10s等。另外，当车辆由上一挡位调节为当前挡位经过第一设定时长之后将出风口的开度调节成目标开度仅是一种较为优选的实施方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，如当车辆由上一挡位调节为当前挡位时立即将出风口的开度调节成目标开度。此外，n为5仅是一种具体的实施方式，本领域技术人员可以根据实际情况对其作出调整，以便适应具体的应用场合，如部分车辆的前进挡位的数量为4个、6个、7个等，此时n对应的设置为4、6或7。

本领域技术人员还可以理解的是，顶板11上设置第一出风口131和第二出风口132仅是一种具体的设置方式，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，如顶板11上可以仅设置一个出风口，也可以设置三个、四个或者更多个出风口。此外，开度调节装置也可以设置成直线电机驱动风板以平移的方式来调节出风口的开度。

进一步地，车辆倒车过程中的车速与车辆处于1挡时的车速基本相同，其速度均较低，车辆行驶产生的气流对车载顶置式空调器的出风口的气流的影响较小，此时可以将出风口全开。也就是说，在车辆当前所处的挡位为倒挡时，出风口的目标开度设置成1。本领域技术人员可以理解的是，按照公式K＝(n+1-i)/n计算出风口的目标开度仅是一种具体的设置方式，本领域技术人员可以对其作出调整，只要目标开度与车辆的挡位整体上呈负相关即可，如车辆的前进挡位包括1挡、2挡、3挡、4挡和5挡，车辆当前所处的挡位为1挡或2挡时，出风口的目标开度为4/5，车辆当前所处的挡位为3挡、4挡或者5挡时，出风口的目标开度为2/5。

在另外一种可行的实施方式中，当控制器检测到车辆的挡位发生变化之后，在将出风口的开度在第二设定时长内逐步调节成目标开度。由于车辆换挡之后，车辆的速度达到最新的稳定速度需要一定的时长，在该过程中使出风口的开度逐步调节成目标开度，即在该过程中使出风口的开度逐渐变化至目标开度，使车速变化过程中出风口的开度随之逐渐变化，能够进一步减小车辆行驶过程中产生的变化气流对出风口的气流的影响。

继续参照图4，车载顶置式空调器的控制方法还包括以下步骤：

步骤S310、根据车辆当前所处的挡位按照公式N＝i*ΔN/n计算进风口的风机的转速的增大量，其中N为进风口的风机的转速的增大量，i为车辆当前所处的前进挡位，ΔN为预设转速增大量。例如，ΔN可以是10转/分钟、12转/分钟或者15转/分钟等。

步骤S320、将进风口的风机的转速增加所述增大量。

在车辆当前所处的挡位为倒挡时，进风口的风机的转速的增大量设置为ΔN/n。

对于部分车载顶置式空调器，进风口和出风口均设置在顶板11上。由于在车辆行驶过程中，在顶板11上方形成负压区，产生的负压将阻碍进风口的进风，车辆行驶的速度越大，车载顶置式空调器与空气的相对运动速度越大，相对运动产生的气流对进风口的进风气流的阻碍越大。在车辆行驶过程中，根据车辆当前所处的挡位按照公式N＝i*ΔN/n计算进风口的风机的转速的增大量，将进风口的风机的转速增加所述增大量，能够提高进风口的进风量，保证进风口的气体流量与室外换热器的换热量相匹配，保证压缩机规律地启停，使冷媒回路中管路压力保持相对稳定，从而延长压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

另一方面，本发明还提供了一种车载顶置式空调器，包括：存储器，处理器以及计算机程序，计算机程序存储于存储器中，并被配置为由处理器执行以实现上述任一项实施例的车载顶置式空调器的控制方法。

本领域技术人员可以理解，上述实施例中的存储器包括但不限于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、易失性存储器、非易失性存储器、串行存储器、并行存储器或寄存器等，处理器包括但不限于CPLD/FPGA、DSP、ARM处理器、MIPS处理器等。

此外，本发明还提供了一种车辆，车辆包括上述实施例的车载顶置式空调器。

通过以上描述可以看出，在本发明的技术方案中，出风口处设置有开度调节装置，控制器与开度调节装置连接，根据车辆当前所处的挡位控制开度调节装置调节出风口的开度，在车辆处于不同挡位时使出风口处于对应的开度，从而降低车辆行驶过程中车载顶置式空调器与空气相对运动产生的气流对通风口气流流量的影响，使出风口的气流流量与室外换热器的换热量相匹配，保证压缩机规律地启停，使冷媒回路中管路压力保持相对稳定，从而延长压缩机和冷媒循环管路的使用寿命。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本发明的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载顶置式空调器的控制方法，所述车载顶置式空调器安装于车辆，其特征在于，所述车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的出风口，所述出风口处设置有开度调节装置，所述车辆上设置有挡位检测元件，所述车载顶置式空调器包括控制器，所述控制器与所述开度调节装置和所述挡位检测元件连接，所述控制方法包括：

获取所述车辆当前所处的挡位；

根据所述车辆当前所处的挡位控制所述开度调节装置调节所述出风口的开度。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述车辆的挡位包括1挡、2挡、…、n挡共n个前进挡位，

“根据所述车辆当前所处的挡位控制所述开度调节装置调节所述出风口的开度”的步骤包括：

根据所述车辆当前所处的挡位按照公式(1)计算所述出风口的目标开度，

将所述出风口的开度调节成所述目标开度；

其中，K为所述出风口的目标开度，i为所述车辆当前所处的前进挡位。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述车辆的挡位包括倒挡，所述车辆当前所处的挡位为倒挡时，所述出风口的目标开度为1。

4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，“将所述出风口的开度调节成所述目标开度”的步骤具体包括：

当所述车辆由上一挡位调节为当前挡位经过第一设定时长之后将所述出风口的开度调节成所述目标开度。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定时长为5s～10s。

6.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，“将所述出风口的开度调节成所述目标开度”的步骤具体包括：

将所述出风口的开度在第二设定时长内逐步调节成所述目标开度。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述车辆的挡位包括1挡、2挡、…、n挡共n个前进挡位，所述车载顶置式空调器的顶部设置有与室外换热器对应的进风口，所述控制方法还包括：

根据所述车辆当前所处的挡位按照公式(2)确定所述进风口的风机的转速的增大量，

将所述进风口的风机的转速增加所述增大量；

其中，N为所述进风口的风机的转速的增大量，i为所述车辆当前所处的前进挡位，ΔN为预设转速增大量。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述车辆的挡位包括倒挡，所述车辆当前所处的挡位为倒挡时，所述进风口的风机的转速的增大量为ΔN/n。

9.一种车载顶置式空调器，其特征在于，包括：

存储器；

处理器；以及

计算机程序，所述计算机程序存储于所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现权利要求1至8中任一项所述的车载顶置式空调器的控制方法。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求9所述的车载顶置式空调器。

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