一种机车用CO2冷媒空调控制系统的制作方法

一种机车用co2冷媒空调控制系统
技术领域
[0001]
本实用新型涉及机车空调控制领域，尤其涉及一种机车用co2冷媒空调控制系统。


背景技术：

[0002]
随着我国轨道交通行业的快速发展，司机和乘客对车内的温度舒适性和安全性要求越来越高；传统冷媒空调已经越来越难满足国际上对绿色环保等级的最新要求，环保制冷剂co2冷媒空调将成为未来推广使用的主要产品。
[0003]
机车用空调机组一般尺寸都较为紧凑，现有技术中大部分车型要求将空调控制装置集成在空调机组内，直接导致空调机组中的控制系统的安装结构和空间变小。但co2冷媒空调系统比传统冷媒系统要复杂，结构更加繁多；导致控制系统空间不足，控制系统内部设备无法安装，因此如何将分散在空调机组内的制冷设备集成并达到控制系统的空间扩大，是实现产业化过程中必须解决的关键技术。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型提供一种机车用co2冷媒空调控制系统，以克服上述技术问题。
[0005]
本实用新型提供一种机车用co2冷媒空调控制系统，包括：控制盒本体、设置在控制盒本体内的第一控制模块、空调执行模块和温度采集模块；所述温度采集模块的输出端与所述第一控制模块的输入端相连，所述第一控制模块的输出端与所述空调执行模块的输入端相连；
[0006]
所述温度采集模块采集机车内温度信号并向所述第一控制模块发送的温度信号；
[0007]
所述第一控制模块接收所述温度采集模块发送的温度信号，并对所述温度信号进行处理，并向所述至所述空调执行模块发送指令，控制所述空调执行模块动作进行温度调节。
[0008]
进一步地，所述控制盒本体设置于空调机组的回风口上部。
[0009]
进一步地，所述空调执行模块包括：通风机、冷凝风机、压缩机和加热器；所述第一控制模块分别控制所述通风机、冷凝风机、压缩机和加热器动作。
[0010]
进一步地，所述温度采集模块包括采集车内外温度的新风温度传感器和采集车内回风温度的回风温度传感器。
[0011]
进一步地，还包括设置在所述控制盒本体内的第二控制模块，所述第二控制模块与所述第一控制模块通讯连接；
[0012]
所述第二控制模块包括：电子膨胀阀控制器、冷媒压力传感器和冷媒温度传感器，所述电子膨胀阀控制器接收冷媒压力传感器和冷媒温度传感器分别发送的冷凝管路内的co2冷媒压力和co2冷媒温度，并调节电子膨胀阀的开度。
[0013]
进一步地，所述空调执行模块还包括：变频器；所述变频器接收所述第一控制模块发送的指令，并控制所述压缩机动作。
[0014]
本实用新型通过将控制模块、空调执行模块和温度采集模块集成在控制盒内，将
分散的设备集成到一起，实现了co2冷媒空调系统空间的缩小，提高了空调机组的控制系统的空间利用率。
附图说明
[0015]
为了更清楚地说明本实用新型实施例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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
[0016]
图1为本实用新型机车用co2冷媒空调控制系统的控制流程示意图；
[0017]
图2为本实用新型机车用co2冷媒空调控制系统电气原理图。
具体实施方式
[0018]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]
本实用新型提供一种机车用co2冷媒空调控制系统，所述机车用co2冷媒空调控制系统为空调控制盒，空调控制盒具备防水功能，并设置在空调机组的回风口上部，利用风的流动带走热量，便于散热，而且结构紧凑，无需在室内分体安装，为机车节省空间。所述控制盒包括：第一控制模块1、空调执行模块2和温度采集模块；所述第一控制模块1为西门子smart系列cpu st30 dc/dcdc，包含18路数字量输入通道和12路数字量输出通道，尺寸长宽高为110
×
100
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181，在占用最小的控制盒空间的情况下，满足空调对控制输入输出点数的需求，同时满足轨道交通车辆电子设备的电子兼容要求；如图1所示，所述温度采集模块包括新风温度传感器11.1和回风温度传感器11.2；所述新风温度传感器11.1和回风温度传感器11.2的输出端与所述第一控制模块1的输入端相连，所述第一控制模块1的输出端与所述空调执行模块2的输入端相连；
[0020]
所述第一控制模块1接收所述新风温度传感器11.1和回风温度传感器11.2发送的温度信号，并对所述温度信号进行处理(此处的处理过程为现有技术，本申请不再赘述)，并向所述至所述空调执行模块2发送指令，控制所述空调执行模块2动作进行温度调节。
[0021]
进一步地，还包括设置在所述控制盒本体内的第二控制模块7，所述第二控制模块7与所述第一控制模块1通过rs485modbus协议进行通讯，并进行数据的交互；
[0022]
所述第二控制模块7包括电子膨胀阀控制器8、采集冷凝器管路出口压力的冷媒压力传感器9和采集冷凝器管路出口温度的冷媒温度传感器10，所述电子膨胀阀控制器8接收冷媒压力传感器9和冷媒温度传感器10分别发送的冷凝管路内的co2冷媒压力和co2冷媒温度。
[0023]
新风温度传感器11.1和回风温度传感器11.2分别采集车内外温度和回风温度并将温度信息传输给第一控制模块，车内目标温度根据uic553温度曲线计算，根据目标温度与回风温度的温差大小控制空调机组工作模式，当目标温度高于回风温度2℃时，co2冷媒
空调进入制冷模式，此时第一控制模1块控制冷凝风机4运行；当目标温度低于回风温度2℃时，co2冷媒空调进入制热模式，第一控制模块1控制电加热器6运行；当目标温度与回风温度在
±
2℃内时，co2冷媒空调保持通风模式，第一控制模块1控制通风机3运行；第一控制模块1在实际应用中，采用24v直流电作为供电电源，电源开启后，控制系统正常运行。
[0024]
所述温度采集模块11采集的车内温度高于第一控制模块1内设定的目标温度2℃时，电子膨胀阀控制器7.8接收冷媒压力传感器9和冷媒温度传感器10分别采集的冷凝器管路出口的co2冷媒压力和温度，当运行在制冷模式时，通过公式p＝k
×
t+b，其中p为电子膨胀阀控制器7.8内co2冷凝器管路出口压力设定值，k为系数，t为冷凝器管路出口温度，b为常数，(公式的推导过程是：将空调放入性能实验室，根据空调技术要求设定好风量，然后调节室外的环境温度，在不同的环境温度下如28℃,30℃,32℃,35℃，尽量多的温度点，在各个温度下，调节压缩机的频率和电子膨胀阀的开度，使空调达到额定制冷量的数值如6kw制冷量，记录此时的冷凝器出口温度和冷凝器出口压力，根据这些组的数据，形成尽量多的点在的一条线性曲线，从而得出曲线的系数k和系数b，然后将此系数编写到对电子膨胀阀的调节程序中。)根据系统匹配需求，在第一控制模块内的程序中设定系数k和系数b的数值，运用设定值与采集的冷凝器出口的压力比较并结合pid控制进行电子膨胀阀的调节，当冷媒压力传感器9采集的管路压力比电子膨胀阀控制器内预设压力值大时，电子膨胀阀控制器控制电子膨胀阀全开，压力减小时电子膨胀阀控制器控制电子膨胀阀关小开度，从而实现制冷模式冷量输出调节(本部分的调节方式为现有技术，本申请不再赘述)。电子膨胀阀采用每秒50步数的步进电机，以满足空调对开度的要求，电子膨胀阀控制器与第一控制模块采用rs485 modbus协议进行通讯实现数据交互。
[0025]
进一步地，如图2所示，所述空调执行模块2还包括：变频器13；所述变频器13接收所述第一控制模块1发送的指令，并控制所述通风机3、冷凝风机4、压缩机5和加热器6动作。
[0026]
当运行制热模式时，第一控制模块1控制通风机3和电加热器6的运行，保证制热模式的正常运行。当车内温度与第一控制模块1内设定的目标温度接近时，第一控制模块1只控制通风机的运行，保证通风模式的正常运行。
[0027]
在通风模式下，仅通风机持续工作，其他设备不动作；
[0028]
在制冷模式下，先开启通风机，延时5秒，开启冷凝风机，延时10秒，开启压缩机并根据温差的要求变频器13输出相应的频率控制压缩机运行；
[0029]
在制热模式下，先开启通风机，延时10秒，开启电加热；
[0030]
三种模式中，部件的动作先后有严格要求，前一级设备如果故障未动作则后级设备不能启动，具有严格的逻辑要求，从而避免对系统带来危险。
[0031]
第一控制模块1根据电子膨胀阀控制器8采集的冷凝器管路出口压力值并对系统进行压力保护，当压力值接近设定报警压力时，第一控制模块1控制所述变频器13降低所述压缩机5运行频率，避免出现高压压力报警；变频器13采用多段速给定控制方式，会工作在60hz、70hz、80hz、90hz等不同的频率下以实现不同制冷量的输出，克服温度调节时温度波动较大的确定，使温度控制更加平稳，温度控制精度在
±
0.5℃以内，起到节能减排的效果。
[0032]
进一步地，还包括触摸屏，所述触摸屏设置在司机室，与所述第一控制模块1通过以太网通讯方式连接，触摸屏可以取代空调操作面板，将命令输入按钮组态到触摸屏内，同时h触摸屏还能集成报警和故障记录等功能，功能集成更加完备，为售后服务提供便利。以
便驾驶人员进行数据查询和控制；所述触摸屏可以显示当前车内实时温度、目标设定温度、工作模式和故障记录等信息，实现了空调运行的可视化。
[0033]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。