一种汽车空调控制方法、装置及汽车空调系统与流程

本发明涉及一种汽车空调控制方法、装置及汽车空调系统，具体应用于汽车领域。

背景技术：

传统空调系统制热的能量来自于发动机，不会增加能耗，因为这些热量若不进行制热则会通过散热器被排放到空气中。在大部分的环境温度下，发动机产生的热量足以使加热芯体的水温维持在90℃。而电动汽车在使用电池作为动力时没有发动机这一稳定的热源，通常采用高压正温度系数加热器(PTC,Positive Temperature Coefficient)进行加热。高压PTC加热很难维持电动汽车出风口的风温线性变化，影响了乘客的舒适度。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车空调控制方法、装置及其系统，使空调出风口的风温从最冷到最热之间可控，使需要的区间接近线性变化，提高了用户的舒适度。

本发明实施例的第一个方面是提供一种汽车空调控制方法，所述空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器、第一加热器、人机交互装置、空调控制装置，所述人机交互装置包括温度旋钮、压缩机启闭开关，所述蒸发器、第一加热器设置于风道中，所述控制方法包括如下步骤：

所述空调控制装置接收或采集信号，所述信号包括温度风门开度信号；

所述空调控制装置预设有第一加热器的工作区间；所述第一加热器的工作区间对应于温度风门开度区间中的一段开度区间，在温度风门开度区间中的该段开度区间内，第一加热器按预设功率工作；

所述空调控制装置根据接收或采集的信号，判断所述第一加热器是否在 第一加热器的工作区间，如果是，则控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，所述的第一加热器的预设功率与温度旋钮对应的温度风门开度相适应。

本发明实施例的第二个方面是提供一种汽车空调控制装置，包括：

信号接收或采集单元，接收或采集信号，所述信号包括温度风门开度信号；

所述空调控制装置预设有第一加热器的工作区间；

控制单元，根据接收或采集的信号，判断所述第一加热器是否在第一加热器的工作区间，如果是，则控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，所述的第一加热器的预设功率与温度旋钮对应的温度风门开度相适应；所述第一加热器的工作区间对应于温度风门开度区间中的一段开度区间，在温度风门开度区间中的该段开度区间内，第一加热器按预设功率工作。

本发明实施例提供的第三方面是提供一种汽车空调系统，包括：

空调控制装置以及第一加热器和人机交互装置；所述人机交互装置与所述空调控制装置或汽车控制装置进行电连接；所述空调系统具有制冷回路、制热回路，所述制冷回路包括压缩机、蒸发器、节流装置以及冷凝器；所述蒸发器布置在风道中，所述压缩机与所述空调控制装置电连接；所述制热回路包括加热水泵、暖风芯体以及第二加热器，所述暖风芯体设置在风道中，所述第二加热器与空调控制装置电连接；所述第一加热器设置在风道中，与所述空调控制装置电连接；

所述空调控制装置根据从所述人机交互装置采集的信号，所述信号包括温度风门的开度，判断所述第一加热器是否在第一加热器的工作区间，如果是，则控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，所述的第一加热器的预设功率与温度旋钮对应的温度风门开度相适应；所述第一加热器的工作区间对应于温度风门开度区间中的一段开度区间，在温度风门开度区间中的该段开度区间内，第一加热器按预设功率工作。

本发明实施例的汽车空调系统，在风道中设置第一加热器，并预设所述 第一加热器的工作区间，并使其工作区间与预设的出风口风温随风门位置趋近线性分布的区间一致，在制冷或制热的工况下，空调控制装置控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，实现了出风口风温在预设的区间内随风门位置档位的变化趋近线性分布。

【附图说明】

图1是本发明汽车空调系统的一种实施例示意图；

图2是本发明汽车空调系统实施例提供的温度变化理想模型示意图；

图3是本发明方法实施例提供的一种局部流程示意图；

图4是本发明的一种实施例的第一加热器控制相关的流程示意图；

图5是本发明一种实施例的第二加热器控制相关的流程示意图；

图6是本发明一种实施例的压缩机控制相关的流程示意图；

图7是本发明一种实施例的控制装置的局部示意图；

图8是本发明另一实施例提供的控制装置示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。根据这些实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的，在具体实现的时候，下面实施例中的第一加热器可以采用低压PTC，第二加热器可以采用高压PTC。下面以第一加热器采用低压PTC,第二加热器采用高压PTC为例进行说明。

参考图1，该图为本发明汽车空调系统的一种实施例示意图。

如图1所示，该空调系统包括：压缩机1，冷凝器2，节流装置3以及蒸发器4、空调控制装置12、第一加热器11、人机交互装置即空调控制面板13以及第一传感器14、第二传感器5、第三传感器10；空调系统在不同环境及设置情况下可实现制冷回路或制热回路，还可以实现去湿等；制冷回路包括 顺次连接成闭合回路的压缩机1，冷凝器2，节流装置3以及蒸发器4等；压缩机1和空调控制装置12进行电连接，蒸发器4设置在风道15中；第二传感器5与空调控制装置12进行电连接，实时检测蒸发器4的表面温度或蒸发温度；

制热回路包括加热水泵6、暖风芯体8以及第二加热器9等，可选的，还可包括膨胀水壶7，具体地，膨胀水壶7、加热水泵6、第二加热器9、暖风芯体8可顺次连接成闭合回路，膨胀水壶7也可以是并联于部分器件而不是串联连接，第二加热器9具有可以与发热元件进行热交换的流体通路，暖风芯体8具有流体通路，流体通路可以与经过暖风芯体8的空气进行热交换；第二加热器9与空调控制装置12可以进行电连接，在高温制热时，需要对热泵芯体8的换热流体介质进行加热，在具体实现时，可采用第二加热器9如高压PTC加热器或其他高压加热器对经过的流体介质进行加热，然后将加热后的流体介质流经暖风芯体8，使经过暖风芯体8的空气流与暖风芯体8内的流体介质进行热交换而实现加热的目的。具体可以在空调控制装置12的控制下调整加热功率。暖风芯体8设置在风道15中，在蒸发器4之后；第三传感器10可以与空调控制装置12进行电信号连接，实时检测暖风芯体8换热流体介质的温度。另外第一传感器14也可以与空调控制装置12电相连，用于检测汽车外的环境温度；第一传感器14、第二传感器5、第三传感器10、第二加热器9等也可以是与车辆控制器连接，而空调控制装置12通过车辆控制器获取并传递相关电信号。

人机交互装置，本实施例中可以为空调控制面板13，设置在用户端，与空调控制装置进行电连接，用户通过该控制面板调节汽车空调；该面板上设置有温度旋钮、压缩机启动按键以及风量调节旋钮、送风方式等。其中，当压缩机按键被按下的时候，表示需要压缩机启动工作，相应的会产生压缩机启动请求信号或启动信号；温度旋钮档位代表了空调系统内的风门位置档位信息，风门位置档位从0％到100％随温度旋钮档位值增大而线性提高，风门位置越大，则空气与暖风芯体的热交换越充分，出风口的温度相对较高。温度旋钮档位值越大表示期望的空调出风口温度相对越高。参考图2，在本实 施例中，温度旋钮档位可以设置为随温度档位0到15档变化，即温度风门开度0％到100％变化，出风口温度可以从4℃到60℃趋近线性变化上升；另外为了节能，也可以在0到15档变化区间，选择性选取其中部分区间使出风口温度趋近线性变化。可以理解的，按照空调工作模式的不同，可以将温度风门开度分为制冷开度区间和制热开度区间。

为了实现出风口风温随温度风门的开度趋近线性变化，本实施例设置有第一加热器11；第一加热器11的工作区间可以根据用户的需求进行预设，例如用户要求只在制冷的时候进行工作，则第一加热器的工作区间就是温度风门的制冷开度区间，如果用户要求从制冷的一段到制热的一段，例如温度档位从5到15档的区间，或者温度风门开度从15％～60％对应的这个区间，为第一加热器的工作区间，这些可以在系统中进行预设；不但第一加热器的工作区间是与预设的出风口风温随风门位置趋近线性分布的区间一致；第一加热器11工作时消耗的功率与出风口风温随风门位置档位趋近线性分布相适应，因此在客户要求的出风口风温线性分布的区间内，预设有第一加热器的消耗功率与温度风门的开度的对应关系。这个对应关系可以通过实验或模拟获得，在此不在赘述。

空调控制装置12，根据从所述人机交互装置13得到的信号，信号可以包括温度风门的开度，判断当前的温度风门的开度归属的区间，若属于制冷开度区间且压缩机启动按键属于启动位置，则对压缩机1进行控制，进而控制制冷回路；若属于制热开度区间则对第二加热器9进行控制，进而控制制热回路；若当前的温度风门开度档位属于预设第一加热器11工作区间，则同时控制第一加热器11按照预设的功率对风道中的空气进行加热，以使出风口风温在预设的区间内随风门位置档位的变化趋近线性分布，所述预设功率与出风口风门开度对应，为了实现出风口风温的线性度，该预设功率可以根据制冷和制热时系统试验验证时实际出风口温度与需要达到线性度的温度之差确定，预先设置为0和其他数值，相应的数值只是代表该档位相应的一个功率，而并不表示其他物理意义。

为了使空调风门的出风温度比较柔和，给用户带来较好的温度体验，本实 施例可控制空调风门的风温从最冷到最热或用户要求的区间内接近于线性进行变化。在制冷的时候，空调控制装置可同时控制第一加热器在风道中对空气进行加热，从而使冷热风混合，而使出风口温度达到该温度风门的开度所对应的出风温度；在制热的时候，空调控制装置也同时可控制第一加热器在风道中对空气进行加热，这样热风经过暖风芯体的换热流体介质进行加热后，又经过了第一加热器进行补充热量；从而实现了出风口的风温从最冷到最热接近线性的变化，而使出风口温度达到该温度风门的开度所对应的出风温度的要求。

需要说明的，本文中所述的“第一”、“第二”仅为了彼此进行区分，并无其他特定的含义。

下面结合附图对空调控制装置的控制方法进行说明。

本实施例的方法应用于本实施例图1所示的系统中，是汽车空调控制装置所执行的方法之一，流程图如图3所示，包括如下步骤：

步骤101，获取信号；

可以理解的，空调控制装置所采集的信号包括人机交互的信号和控制系统接收到的检测信号，人机交互信号包括空调控制面板上的温度旋钮即温度风门开度信号、压缩机启动按键即压缩机是否启动的信号、送风方式等；因此，可以理解的，温度风门开度信号，是空调控制装置从温度旋钮采集或接收到的信号，而控制系统接收到的检测信号包括车外传感器检测到的车外温度信号；

步骤102，空调控制装置根据接收到的温度风门开度及其他参数判断是运行制冷回路或运行制热回路及是否需要运行第一加热器，若属于制冷回路运行的模式则对空调的制冷回路进行控制；若属于制热回路运行的模式则对空调的制热回路进行控制；若当前的温度风门开度区间属于第一加热器的工作区间，则控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，以使出风口风温在预设的区间内随温度风门的开度趋近线性分布；所述的第一加热器的预设功率与出风口风温随温度风门的开度趋近线性分布相适应。

第一加热器的工作区间属于温度风门开度区间中的任一段或完整的开度 区间，具体可根据系统需要在控制程序中预设；第一加热器的工作区间与预设的出风口风温随温度风门开度趋近线性分布的区间大致一致；在系统需要出风口温度趋近线性分布的区间，使第一加热器作为提供辅助热量的方式，根据需要的出口温度要求、与验证的不开启第一加热器的出口温度曲线之间的差异，得出需要第一加热器的辅助功率，在系统中进行预设进行补偿，从而使出风口的温度达到该线性分布的要求。

可以理解的，空调控制装置根据温度风门的开度，控制第一加热器是否直接对空气进行加热，减少了热交换的热能损失，减少了能耗，提高了热能的利用率，但由于风道相对靠近车室，考虑到安全问题，不宜在车室内采用相对高电压的PTC，所以不能直接采用调整高压加热器的功率的方式进行，而是要在风道内另设一相对低电压的加热器对通过的空气进行辅助加热；另外，本实施例可以根据用户的需求设定出风口风温随温度风门开度进行线性度的区间，在这个区间内通过第一加热器进行辅助加热，从而进行混风，实现电动汽车出风口风温的趋近线性变化，使用户感受到非常柔和的温度变化，提高了用户的舒适度；而针对整个温度区间均进行控制的话，选择局部温度区间相对耗电较省，可提高电池的使用寿命同时又满足相对节能的要求。

下面以温度旋钮的档位来表述温度风门位置的开度，其中温度旋钮的档位在本实施例中共有0-15档，其中1-5档代表出风温度相对较低的档位，9-15档位代表出风温度相对较高的档位。本实施例中设定第一加热器从2档以上开始工作，而在0、1、2几个档位第一加热器不工作，即单纯的制冷模式；这样当压缩机开启的时候空调控制装置会判断温度旋钮是否大于2档，然后根据温度旋钮的档位，判断确定第一加热器的功率；这就是本文中所说的在压缩机工况下控制第一加热器；相应的，当压缩机关闭的时候，空调控制装置同样也是先判断是否大于2档，然后再从小于6档，等于6档，直到大于6档对温度旋钮的位 置进行判断，并根据温度旋钮的档位，判断确定第一加热器的功率。另外，本实施例中的第一加热器为低压PTC加热器。为了说明的方便，本实施例中的低压PTC也采用1、2、3三个档位来表示其不同的功率，在此不作为对本实施例的限制，而实际上第一加热器可以具有更多个档位、温度旋钮的档位，判断确定第一加热器的功率。

如图4所示，具体的控制方法包括以下步骤:

步骤S1031，开始；

步骤S1032，获取温度旋钮档位值、压缩机开启请求信号等相关信息；

步骤S1033，判断压缩机是否开启，若是，则执行步骤S1034，否则，执行步骤S10392；

步骤S1034，判断温度旋钮档位是否大于2，若是，则执行步骤S1035，否则，执行步骤S1036；

步骤S1035，判断温度旋钮档位是否大于3，若是，则执行步骤S1037，否则，执行步骤S1038；

步骤S1036，低压PTC处于关闭状态，不启动工作；

步骤S1037，判断温度旋钮档位是否大于5，若是，则执行步骤S1039，否则，执行步骤S10391；

步骤S1038，低压PTC加热器开启1档；

步骤S1039，低压PTC加热器开启3档；

步骤S10391，低压PTC加热器开启2档；

步骤S10392，判断温度旋钮档位是否大于2，若是，则执行步骤S10393，否则，执行步骤S10394；

步骤S10393，判断温度旋钮档位是否小于6，若是，则执行步骤S10395，否 则，执行步骤S10396；

步骤S10394，低压PTC处于关闭状态，不启动工作；

步骤S10395，低压PTC加热器开启1档；

步骤S10396，判断温度旋钮是否等于6，若是，则执行步骤S10397，否则，执行步骤S10398；

步骤S10397，低压PTC加热器开启2档；

步骤S10398，低压PTC加热器开启3档。

可以理解的，本实施例中空调控制装置区分压缩机开启和关闭两种情况对第一加热器进行控制，有利于更有效的控制第一加热器。

另外，空调控制装置还可以控制调节第二加热器的功率，具体地，判断压缩机是否已启动，若是，则根据车外环境温度信号和温度风门开度信号确定蒸发器表面目标温度，根据所述车外环境温度信号、温度风门开度信号和蒸发器表面目标温度确定暖风芯体换热流体介质的目标温度，通过比较暖风芯体换热流体介质的目标温度和当前实际温度，控制第二加热器的消耗功率；否则，根据采集的环境温度信号和温度风门开度信号，确定暖风芯体换热流体介质的目标温度，通过比较暖风芯体换热流体介质的目标温度和当前实际温度，控制第二加热器的的消耗功率。由此可见，本实施例获取车外环境温度参数、蒸发器表面目标温度以及换热流体介质的温度参数有效的控制第二加热器的功率，使第二加热器以较低的功率进行工作，降低了能耗。下面结合附图进行说明，参考图5,该图是本实施例中控制第二加热器的流程示意图；

需要说明的，本实施例中，温度风门开度用温度旋钮的档位来表示，蒸发器表面目标温度用EAT_Des表示，暖风芯体换热流体介质的目标温度用Coolant_Des表示，加热芯体换热流体介质的当前实际温度用Coolant_Actual表示，另外，以第二加热器采用高压PTC加热器为例进行说明，但不做为对本实施例的限制。

如图5所示，控制过程包括如下步骤：

步骤s1051，开始；

步骤s1052，获取车外环境温度信息、温度旋钮的档位值以及压缩机请求信号；

步骤s1053，判断压缩机是否开启，若是，执行步骤s1054，否则，执行步骤s10591；

步骤s1054，根据环境温度值、温度旋钮档位值确定蒸发器表面的目标温度；

步骤s1055，根据环境温度值、温度旋钮档位值以及蒸发器表面的目标温度

确定暖风芯体换热流体介质的目标温度；

步骤s1056，获取暖风芯体换热流体介质的当前实际温度；

步骤s1057，比较暖风芯体换热流体介质的目标温度是否大于暖风芯体换热流体介质的当前实际温度，若是，则执行步骤s1058，否则，执行步骤s1059；

步骤s1058，控制高压PTC升高档位，即空调控制装置指示高压PTC加热器升高功率，并返回步骤s1052；

步骤s1059，控制高压PTC降低档位，即空调控制装置指示高压PTC加热器降低功率，并返回步骤s1052；

步骤s10591，根据环境温度值、温度旋钮档位值确定暖风芯体流体温度，即换热流体介质的目标温度,并执行步骤s1056。

另外，上述控制方法中，还可以对压缩机进行控制，从而通过控制压缩机的转速来控制蒸发器表面的温度，不但使蒸发器表面温度随车外环境实时进行调整，而且保持压缩机以较低的功率进行工作，减小了功耗。具体地，空调控制装置首先获取车外环境温度信息；然后根据所述环境温度和风门位置信息确定蒸发器表面的目标温度，并将蒸发器表面的目标温度与当前实际温度进行比较判断后，调整压缩机的转速，以使蒸发器表面的当前实际温度 与目标温度一致。下面结合附图进行说明，参考图6，该图为控制方法实施例中控制压缩机的流程示意图。

需要说明的是，本实施例中蒸发器表面温度以EAT表示，蒸发器表面的目标温度以EAT_Des表示，蒸发器表面温度当下实际值以EAT_Actual表示。

步骤s1041，开始；

步骤s1042，获取环境温度值、温度旋钮档位值；

步骤s1043，确定EAT的目标值EAT_Des；

步骤s1044，获取EAT温度传感器的当前的实际值EAT_Actual；

步骤s1045，比较判断EAT的目标值EAT_Des是否小于当前的实际值EAT_Actual，若是，则执行步骤1046，否则，执行步骤1047；

步骤s1046，控制压缩机转速，使其转数上升，并返回步骤S1042；

步骤s1047，控制压缩机转速，使其转数下降，并返回步骤s1042。

本实施例可以通过比例、积分、微分(PID)闭环控制调节压缩机的转速，从而使其转数上升或下降。另外步骤s1044也可以在步骤s1042与步骤s1043之前进行，也可以与步骤s1042、步骤s1043同步进行。

综上所述，上述控制方法的实施例，可以设定在制热量相对较小的时候，控制第一加热器(低压加热器)直接对风道中的空气进行加热，不用启动第二加热器(高压加热器)对换热流体介质进行加热，节约了能源，降低了整个系统的功耗。在制热量要求相对较高时，同时启动第一加热器和第二加热器，通过第一加热器在风道中直接对空气加热，较少了热交换的损失，由于有第一加热器的辅助加热，降低了第二加热器的功耗。另外在高温加热的时候，还可以通过启动压缩机达到除雾的作用。在制冷的模式下，空调控制装置通过控制第一加热器在风道中对空气适当加热，使出风口出来的冷风变得柔和，提高了用 户的舒适度。这样电动汽车出风口的风温从最冷到最热都能够选择一定的范围达到线性控制的要求。

上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过将程序指令写入或存储于相关的硬件来完成的，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)、磁盘或光盘等。

下面结合附图说明其他实施方式，参考图7，该图是控制装置的一种连接方式的示意图。控制装置包括：采集单元111、控制单元112；

信号采集单元111采集或接收所需的相应信号，该信号包括温度风门开度信号；然后控制单元112根据采集单元111采集的温度风门开度，判断所述第一加热器是否在第一加热器的工作区间，如果是，则控制第一加热器按照预设的功率对风道中的空气进行加热，所述的第一加热器的预设功率与温度旋钮对应的温度风门开度相适应；所述第一加热器的工作区间对应于温度风门开度区间中的一段开度区间，在温度风门开度区间中的该段开度区间内，第一加热器按预设功率工作。

可以理解的，实施例中的温度风门开度为0％～100％这一完整的区间，其包括制冷开度区间，制热开度区间，以及一些区间会根据温度风门与环境温度进行判断是制冷或制热，本实施例还预设有第一加热器的工作区间，该第一加热器的工作区间与出风口风温随温度风门的开度趋近线性分布的区间是一致的，是可以根据用户的需要设定的。相应的第一加热器工作时消耗的功率的设定也是根据温度风门的开度相对应的，以实现出风口风温随问对风门的开度趋近线性分布。

参考图8，该图是另一实施例提供的控制装置示意图。本实施例中除了包括信号采集单元111和控制单元112之外，控制装置还包括第一加热器控制单元113、第二加热器控制单元114以及压缩机控制单元115。

其中，第一加热器控制单元113首先判断压缩机是否开启，若是，则在确认当前的温度风门开度归属于预设第一加热器的工作区间后，控制所述第一加热器在压缩机开启的工况下，按照预设的消耗功率对风道中的空气进行 加热，否则，则在确认当前的风门位置档位归属于预设第一加热器的工作区间后，在制热模式下，按照预设的第一加热器的消耗功率对风道中的空气进行加热。

第二加热器控制单元114首先判断压缩机是否已启动，若是，则根据采集单元111采集的环境温度信号和温度风门开度信号确定蒸发器表面目标温度，根据所述车外环境温度信号、温度风门开度信号和蒸发器表面目标温度确定暖风芯体换热流体介质的目标温度，通过比较加热暖风芯体换热流体介质的目标温度和当前实际温度，控制第二加热器的消耗功率；否则，根据采集单元111采集的环境温度信号和温度风门开度信号，确定暖风芯体换热流体介质的目标温度，通过比较加热芯体换热流体介质的目标温度和当前实际温度，控制第二加热器的消耗功率。

压缩机控制单元115根据采集单元111采集的车外环境温度信号和温度风门开度信号确定蒸发器表面的目标温度，并将蒸发器表面的目标温度与当前实际温度进行比较判断后，调整压缩机的转速，以使蒸发器表面的当前实际温度与目标温度一致。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对上述实施方式进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的保护范围内。