CN114211929B - 空调控制方法、空调控制***及作业机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及作业机械用空调***技术领域，提供一种空调控制方法、空调控制***及作业机械，空调控制方法包括如下步骤：步骤S10：获取环境温度；步骤S20：根据所述环境温度确定先启动制热模式，再启动制冷模式；或者先启动制冷模式，再启动制热模式；或者同时启动制热模式和制冷模式。本发明一键启动空调即可，不需人为操作设置空调的运行模式，空调能够根据环境温度选择开启模式，以使空调的智能化程度提高，运行稳定性增强；同时能够有效解决压缩机频繁启停的问题，以延长压缩机的使用周期，同时降低空调的故障率。
Description
技术领域
本发明涉及作业机械用空调***技术领域，尤其涉及一种空调控制方法、空调控制***及作业机械。
背景技术
挖掘机驾驶室是一个相对密闭的环境，空气流通性较差，操作人员一般需要开启驾驶室空调来改善作业环境。
目前，挖掘机驾驶室内空调开启之后，需要结合控制面板上的按键手动操作进行温度设定。由于挖掘机驾驶室内的操作按钮较多，经常需要同时操作多个按钮来完成机械作业。
因此，现有的挖掘机驾驶室的空调***存在以下缺陷：
空调在使用过程中需要多次启动或者停止，使空调压缩机频繁开停，容易造成压缩机损坏，导致空调故障。
发明内容
本发明提供一种空调控制方法、空调控制***及作业机械，用以解决现有技术中上述技术缺陷，实现智能化程度高，稳定性好，无需人员过多操作，能够根据环境温度自动进行空调开启模式的选择。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种空调控制方法，包括如下步骤：
步骤S10：获取环境温度；
步骤S20：根据环境温度确定先启动制热模式，再启动制冷模式；或者先启动制冷模式，再启动制热模式；或者同时启动制热模式和制冷模式。
根据本发明提供的空调控制方法，获取用户舒适温度；
在步骤S20中，先启动制热模式或制冷模式后，环境温度趋于用户舒适温度时，计算环境温度与用户舒适温度之间的差值，并依据差值调节制热模式和制冷模式的输出比例。
根据本发明提供的空调控制方法，获取第一参考温度值和第二参考温度值；
环境温度大于第一参考温度值时，先启动制冷模式；
环境温度小于第二参考温度值时，先启动制热模式；
环境温度小于第一参考温度值，且大于第二参考温度值时，同时启动制热模式和制冷模式。
为了实现上述目的，本发明的第二方面提供一种空调控制***，包括制冷模块、制热模块和控制模块，制冷模块和制热模块分别与控制模块电性连接；
其中，控制模块用于获取环境温度和用户舒适温度；
控制模块还用于计算环境温度与用户舒适温度之间的差值，以及根据差值控制制冷模块和制热模块的输出比例。
根据本发明提供的空调控制***，控制模块包括控制器，以及与控制器电性连接的第一温度传感器和第二温度传感器；
第一温度传感器用于监测室内环境温度，第二温度传感器用于监测室外环境温度。
根据本发明提供的空调控制***，制冷模块包括依次循环连接的压缩机、蒸发器、节流件和冷凝器；
蒸发器上配置有第一风机。
根据本发明提供的空调控制***，根据差值控制制冷模块的输出比例时，调节压缩机的运行频率，或调节节流件的开度，或调节第一风机的转速。
根据本发明提供的空调控制***，制热模块包括温控阀、换热器和第三风机，温控阀设置在换热器的入口管路上，用于控制流入换热器的热媒介质流量；
第三风机配置在换热器上。
根据本发明提供的空调控制***，根据差值控制制热模块的输出比例时，调节温控阀的流量，或调节第三风机的转速。
为了实现上述目的，本发明的第三方面提供一种作业机械，包括驾驶室和上述任一项的空调控制***，空调控制***配置在作业机械的驾驶室。
本发明提供的空调控制方法，该方法只需要用户给空调上电，且一键启动空调即可，不需人为操作设置空调的运行模式和温度，空调能够根据环境温度选择开启模式，以使空调的智能化程度较高，运行稳定性强。
另外，本发明提供的空调控制方法，能够依据环境温度与用户舒适温度的差值，自动调节空调模式的输出比例，从而使环境温度始终自动平衡在用户舒适温度区域内。在空调使用过程中，操作简单，适用人群广，不仅可以满足个体用户的舒适性(温/冷感)的需求，提升用户满意度；而且空调运行过程中，压缩机始终处于一个动态稳定的过程中，能够避免空调压缩机频繁启停以缩短压缩机的寿命或者导致压缩机损坏的问题，以降低空调的故障率。
进而，本发明提供的空调控制***和作业机械，因包括上述空调控制方法，因此具备上述的所有优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的空调控制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的空调控制方法的流程原理图；
图3是本发明提供的空调控制***的***原理图；
图4是本发明提供的波动曲线图的示意图之一；
图5是本发明提供的波动曲线图的示意图之二；
附图标记：
1、压缩机； 2、蒸发器； 3、节流件；
4、冷凝器； 5、第一风机； 6、第二风机；
7、温控阀； 8、换热器； 9、第三风机；
10、控制器； 11、第一温度传感器； 12、第二温度传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；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，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
下面结合图1至图5描述本发明的实施例，以下描述的实施例只为说明本发明的技术方案，不做具体限定。
请参阅图1和图2，本发明的实施例提供一种空调控制方法，包括如下步骤：
获取环境温度和用户舒适温度；
根据环境温度确定先启动制热模式，再启动制冷模式；或者先启动制冷模式，再启动制热模式；或者同时启动制热模式和制冷模式。
其中，获取环境温度包括获取室内环境温度和获取室外环境温度。
在根据环境温度确定先启动制热模式或者先启动制冷模式，启动完成运行一段时间后，当环境温度接近或者趋于用户舒适温度时，需要计算环境温度与用户舒适温度之间的差值，并依据该差值调节制热模式和制冷模式的输出比例，以使环境温度，即室内环境温度处于一个动态平衡的用户舒适温度范围内。
该方法只需要用户给空调上电，且一键启动空调即可，不需人为操作设置空调的运行模式，而空调能够根据环境温度自动选择开启模式，智能化程度较高，运行稳定性较好。
另外，该方法可依据环境温度与用户舒适温度的差值，自动调节空调模式的输出比例，从而使环境温度始终自动平衡在用户舒适温度区域内，不仅可以提升用户满意度，而且能够有效解决压缩机1频繁开停的问题，以延长压缩机1的使用周期，同时降低空调的故障率。
本发明提供的空调通电自动开启之后，空调***能够获取第一参考温度值和第二参考温度值。
当环境温度大于第一参考温度值时，空调先启动制冷模式，待环境温度接近或者处于用户舒适温度区间内时，空调再启动制热模式。
当环境温度小于第二参考温度值时，空调先启动制热模式，待环境温度接近或者处于用户舒适温度区间内时，空调再启动制冷模式。
当环境温度处于第一参考温度值和第二参考温度值之间时，也即环境温度小于第一参考温度值，且环境温度大于第二参考温度值，空调同时启动制冷模式和制热模式。
参见以上说明，结合下表1对本技术方案提供的空调控制方法进行举例说明：
表1根据环境温度确定启动模式
由表1可知，第一参考温度值是环境温度为高温的情况，需要先启动制冷，对环境温度急剧降温。第二参考温度值是环境温度为低温的情况，需要先启动制热，对环境温度进行升温，用户舒适温度为人体感觉最舒适的温度，或温度范围，人为自行设置。
下面分别对第一参考温度值以高温30℃为例，第二参考温度值以低温15℃为例，用户舒适温度区间以26±2℃为例进行说明。
当夏季温度较高时，即室内和/或室外温度若高于30℃时，空调***首先开启制冷模式。在制冷模式下空调***运行一段时间后，室内温度接近舒适温度26±2℃范围内时，制冷模式输出比例减小，制热模式自动开启，用于平衡制冷模式，以使室内环境温度始终稳定在舒适温度26±2℃内。
当冬季温度较低时，即室内和/或室外温度若低于15℃时，空调***首先开启制热模式。在制热模式下空调***运行一段时间后，室内温度接近舒适温度26±2℃范围内时，制热模式输出比例减小，制冷模式自动开启，用于平衡制热模式，以使室内环境温度始终稳定在舒适温度26±2℃内。
当春秋季温度处于不高不低的状态时(根据地区不同，温度有所差异)，即室内和/或室外温度处于15＜t＜30℃的范围内时，可以同时开启制冷模式和制热模式，通过控制制冷模式和制热模式的输出比例，使室内环境温度最终平衡在26±2℃的舒适温度范围内。
以上各个温度可以根据地区的不同进行调节。
比如我国南方地区的夏季的平均气温是25℃-35℃左右，由于受海洋气流影响，属于湿润区，那么相对来说人们感受到室内环境温度和室外环境温度相对于其他地区稍微高一些，因此第一参考温度值的值可能会设置为≥31℃、≥32℃、≥33℃等。
比如我国东北地区冬天的平均气温为-20℃左右，那么相对来说人们感受到室内环境温度和室外环境温度相对于其他地区稍微低一些，因此第二参考温度值的预设值可能会设置为≤13℃、≤12℃、≤10℃等。
另外，用户舒适温度能够根据不同地区、不同年龄和不同体质的人群对适宜温度感受不同而进行适应性的调整。比如夏季的温度在19-24℃人体最为舒适，冬天的温度在17-22℃人体最为舒适。又比如老年人怕冷设置的舒适温度可能会为27℃或28℃，身强力壮的年轻人设置的舒适温度可能会在23℃或24℃等。
请参阅图3，本发明的实施例提供一种空调控制***，包括制冷模块、制热模块和控制模块，制冷模块和制热模块分别与控制模块连接。
在本实施例中，如图3所示，制冷模块包括依次循环连接的压缩机1、蒸发器2、节流件3、冷凝器4和风机。
其中，节流件3包括但不限于热力膨胀阀、电子膨胀阀其中的一种，只要能够改变制冷剂流量的阀体均可以。
其中，风机包括第一风机5和第二风机6，第一风机5配合蒸发器2使用，第二风机6配合冷凝器4使用。
制冷模块在工作过程中，压缩机1将制冷剂压缩成高压饱和气体，该气态制冷剂经过冷凝器4冷凝后，通过节流件3节流之后，进入到蒸发器2中，将所需要冷却的媒介冷却换热。蒸发器2内的制冷剂换热后变成低压蒸汽回到压缩机1再次被压缩，依次循环实现制冷。
例如将蒸发器2连接到房间或驾驶室，蒸发器2内的蛇形管同空气进行换热，再通过第一风机5将冷气吹向房间或驾驶室的空气当中。该过程通过调节压缩机1的运行频率、第一风机5的转速以及节流件3的流量，进而控制制冷模块的制冷能力，即制冷输出的比例。
在本实施例中，如图3所示，制热模块包括温控阀7、换热器8和第三风机9。
其中，第三风机9配合换热器8使用，温控阀7设置在换热器8的入口管路上，用于控制流入换热器8内热媒介质的流量。通过控制温控阀7的开度，以及第三风机9的转速，进而调节制热模块的制热能力，即制热输出的比例，温控阀7还可以通过电子膨胀阀等调节阀代替；或者通过调节第三风机9的转速，从而调节热风的出风量。
在本实施例中，控制模块能够获取环境温度和用户舒适温度，并且控制模块能够计算环境温度与用户舒适温度之间的差值，且根据该差值控制制冷模块和制热模块的输出比例。
具体的，如图3所示，控制模块包括控制器10，控制器10可以为本领域所公知的PLC控制器10或单片机。
控制模块通过温度传感器获取环境温度，温度传感器包括第一温度传感器11和第二温度传感器12，第一温度传感器11用于监测室内的温度，第二温度传感器12用于监测室外的温度。
因此，第一温度传感器11安装在室内，且第一温度传感器11与控制器10电性连接，以使监测的室内环境温度实时反馈给控制器10；第二温度传感器12安装在室外，且与控制器10电性连接，从而使第二温度传感器12监测的室外环境温度实时反馈给控制器10。
与现有技术相比，本发明提供的空调控制***能够直接从根源上调节空调的制冷制热能力，能够更为直接，且更精确，调节范围较大。现有技术需要控制风门位置和风门大小，以及冷热风混合来调节空调制冷制热能力，并不是从根源上直接调节制冷制热能力，由于风门调节位置不连续，导致空调的控制温度不连续，没有办法做到精确，以及稳定的温度调节，并且可调节的能力范围较小。
结合以上说明，对空调控制***进行详细的举例说明。
以该空调控制***应该在挖掘机驾驶室为例进行说明，该实例中用户舒适温度以26±2℃为例进行详细说明，第二风机6为发动机风机，热媒介质为发动机的热水。
一键启动空调***，当空调控制***由制冷模式或者制热模式进入动态平衡的26±2℃用户舒适温度区域的时候，也即相当于环境温度趋于或者接近用户舒适温度区域，制冷模块和制热模块处于同时工作的状态，此时，空调控制***中控制模块会计算环境温度和用户舒适温度26℃的差值△t，并依据该差值△t来决定制冷模块和制热模块的输出比例。
如图4所示的波动曲线，即当驾驶室环境温度从低温升至24℃时，制冷模块中的节流件3开启至预设节流开度，或第一风机5以预设转速进行转动，或压缩机1以预设运行频率进行工作(根据环境温度和驾驶室温度确定，以测试经验数据为参考，设定预设节流开度和预设转速)，运行一段时间空调***接近稳定后。
若驾驶室环境温度波动中心值低于26℃，制冷模块的制冷能力输出减小，即通过降低第一风机5转速来降低驾驶室出风量，或者通过节流件3减少制冷剂流量，或者降低压缩机1的运行频率，亦或者加大制热模块的制热能力输出，即调节温控阀7的开度。通过不停地调整制冷、制热的输出比例，直到驾驶室环境温度波动曲线的中心值位于26℃且稳定在26℃为止。
如图5所示的波动曲线，即当驾驶室环境温度从高温降至28℃时，制热模块中的温控阀7开启至预设开度(根据环境温度和驾驶室温度确定，以测试经验数据为参考，设定预设热水开度等参数)，运行一段时间***接近稳定后，若驾驶室温度波动的中心值高于26℃，制冷模块的制冷能力输出增大，即通过调节第一风机5的转速以增加驾驶室的出风量，或者通过节流件3增加制冷剂流量，亦或者将制热模块的制热能力输出减小，即调节温控阀7的开度，减少热水的流量，通过不停地调整制冷、制热输出比例，直到驾驶室环境温度波动曲线的中心值位于26℃且稳定在26℃为止。
以上过程中，当驾驶室温度t达到用户舒适温度ts(26℃)±2℃的用户舒适温度区时，控制器10会根据驾驶室环境温度t和室外环境温度th，设定节流件3的预设节流开度第一风机5的转速n、温控阀7的热水开度θ，其具体设定值根据以往平衡的试验数据写入控制器10。
空调***运行一段时间，***趋于稳定后，根据驾驶室稳定后温度tw与用户舒适温度ts的差值Δt确定微调系数λ，参见如下公式：
f(λ)＝f(Δt，ts，tw) (1-1)
控制器10按照节流开度转速λn、热水开度λθ，分别控制节流件3(热力膨胀阀)的开度、第一风机5转速、温控阀7的开度，进而调整制冷模块和制热模块的输出比例，以使驾驶室温度稳定用户舒适温度ts(26℃)左右。
本实施例通过不停的调节制冷模块和制热模块的输出比例，最终使得驾驶室的温度波动很小，直至驾驶室的温度波动位于设定的舒适温度26℃为止，使驾驶室的环境温度达到一个动态平衡的状态，从而提升驾驶室的热舒适性和驾驶人员的满意度。
本发明实施例提供的空调控制***，只需要一键启动空调***即可，无需过多繁琐的设置，能够满足个体用户的舒适性(温/冷感)的需求，并且该***中压缩机1始终处于一个动态稳定的运行过程中，因此能够避免空调压缩机1频繁启停以缩短压缩机1的寿命或者导致压缩机1损坏的问题，进而能够降低空调***的故障率，以及提升空调***的智能化。
且本实施例提供的空调控制***，夏季开空调制冷的时候，热水是发动机本身产生的，所以不存在耗能高的情况。
冬季开空调制热时，现有技术只用热水，而本发明在接近用户舒适温度时会开启空调的制冷功能，同时会减少热水的流量，因此制冷能力输出并不高，也即能耗较少，其输出的温度比较稳定以及舒适，具有显著的意义。
本发明的另一方面，提供一种作业机械，包括上述的空调控制***。
该作业机械可以为挖掘机、旋挖钻机，铲土运输机械，工程起重机械，工业车辆，压实机械，桩工机械，混凝土机械，钢筋及预应力机械，装修机械，凿岩机械，气动工具，铁路路线机械，军用工程机械等其中的一种。
当空调控制***应用在挖掘机上时，蒸发器2连接到驾驶室内，制热模块中的热媒介质可以为发动机的热水，当然制热模块也可以采用电加热或者热泵加热。
本发明主要的创新点在于：
制热模块和制冷模块同时工作，通过不断调节两者的输出比例来相互制约和平衡，从而使环境温度达到一个相对平衡的用户舒适温度；在该过程中，压缩机1只会调节运行频率，不会意外启停，因此能够使压缩机1始终处于一个动态稳定的运行过程中，避免压缩机1频繁启停以缩短压缩机1的寿命或者导致压缩机1损坏的问题，进而能够降低空调***的故障率，以及提升空调***的智能化。
另外，本发明提出空调控制方法和空调控制***，均需要给空调供电之后一键启动空调即可，无需过多的人为操作，更方便作业机械中驾驶员使用，适用性较强。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种空调控制方法，其特征在于，基于空调控制***执行；
所述空调控制***包括制冷模块、制热模块和控制模块，所述制冷模块和所述制热模块分别与所述控制模块电性连接；
所述制冷模块包括依次循环连接的压缩机、蒸发器、节流件和冷凝器；所述制热模块包括温控阀、换热器和第三风机，所述温控阀设置在所述换热器的入口管路上，用于控制流入所述换热器的热媒介质流量，所述热媒介质为作业机械的发动机的热水，所述第三风机配置在所述换热器上；
所述空调控制方法包括如下步骤：
步骤S10：获取环境温度和用户舒适温度；
步骤S20：根据所述环境温度确定先启动制热模式，再启动制冷模式；或者先启动制冷模式，再启动制热模式；或者同时启动制热模式和制冷模式；
先启动制热模式或制冷模式后，所述环境温度趋于所述用户舒适温度时，计算所述环境温度与所述用户舒适温度之间的差值，并依据所述差值调节制热模式和制冷模式的输出比例。
2.根据权利要求1所述的空调控制方法，其特征在于，获取第一参考温度值和第二参考温度值；
所述环境温度大于所述第一参考温度值时，先启动制冷模式；
所述环境温度小于所述第二参考温度值时，先启动制热模式；
所述环境温度小于所述第一参考温度值，且大于所述第二参考温度值时，同时启动制热模式和制冷模式。
3.根据权利要求1所述的空调控制方法，其特征在于，
所述控制模块用于获取环境温度和用户舒适温度；
所述控制模块还用于计算所述环境温度与所述用户舒适温度之间的差值，并根据所述差值控制所述制冷模块和所述制热模块的输出比例。
4.根据权利要求3所述的空调控制方法，其特征在于，所述控制模块包括控制器，以及与所述控制器电性连接的第一温度传感器和第二温度传感器；
所述第一温度传感器用于监测室内环境温度，所述第二温度传感器用于监测室外环境温度。
5.根据权利要求3所述的空调控制方法，其特征在于，所述蒸发器上配置有第一风机，所述冷凝器上配置有第二风机，所述第二风机为发动机风机。
6.根据权利要求5所述的空调控制方法，其特征在于，根据所述差值控制所述制冷模块的输出比例时，调节所述压缩机的运行频率，或调节所述节流件的开度，或调节所述第一风机的转速。
7.根据权利要求3所述的空调控制方法，其特征在于，根据所述差值控制所述制热模块的输出比例时，调节所述温控阀的流量，或调节所述第三风机的转速。
8.一种作业机械，其特征在于，包括驾驶室和权利要求1至7任一项所述的空调控制方法，所述空调控制方法基于空调控制***执行，所述空调控制***配置在作业机械的驾驶室。
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