一种并联双模式独立冷风装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种商用车空调及其控制方法，具体涉及一种具有行车、驻车双工作模式商用车空调装置及其控制方法。

背景技术：

近些年，商用车市场日益成熟，商用车用户对驾乘舒适性要求的日益提高，空调商用车调技术随之不断革新。商用车用户在长途运输过程中有在驾驶室内休息的情况，由于在车内休息时开启发动机驱动空调系统制冷，需要消耗大量燃油，同时发动机噪声会影响休息，因此需要一种具有行车、驻车双重工作模式的商用车空调，在驻车工况下空调不依赖发动机动力进行工作，称为独立冷风装置。

对于常规动力的商用车而言，在行车状态下，采用发动机动力的制冷技术具有能量转换效率高，能量转换方便的优势；而当车辆处于驻车状态，发动机停止工作时，采用电力驱动压缩机的制冷技术具有安静环保、性价比高的优势。因此需要一种集成两种工作模式于一体，并能通过控制方法充分发挥两种模式技术优势的商用车空调装置。

已知现有商用车较多的有采用顶置式或后挂式独立冷风装置，其核心为一套单独的电动空调系统(专利号cn105799453a)，但其使用和控制上无法与行车空调系统有机结合，并增加了蒸发器及冷凝器等部件，占用了较大的车内空间，造成了操作不便和成本浪费。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明旨在解决一套商用车空调装置如何同时满足行车、驻车两个工况下的制冷功能的问题，同时通过该系统的控制方法实现两种工况下空调工作模式的自动转换，并将空调的能量转换效率提升到较高水平，同时能够实现产业化，满足大量商用车用户的使用需求。

本发明的技术方案如下，结合附图：

一种并联双模式独立冷风装置，包括由发动机1皮带驱动的机械式压缩机2、冷凝器4、空调箱体总成6、由车载蓄电池7驱动的低压直流电动压缩机8、车载大功率发电机10、智能控制器11；机械式压缩机2、低压直流电动压缩机8分别通过连接管路与冷凝器4连接，冷凝器4通过连接管路与空调箱体总成6连接，空调箱体总成6再通过连接管路分别与机械式压缩机2、低压直流电动压缩机8连接，形成制冷剂循环通路；智能控制器11同时与机械式压缩机2、冷凝器4、空调箱体总成6、低压直流电动压缩机8以及车载蓄电池7连接；车载大功率发电机10连接车载蓄电池7。

所述的一种并联双模式独立冷风装置，机械式压缩机2与冷凝器4的连接管路上设有一号止回阀3；低压直流电动压缩机8与冷凝器4的连接管路上设有二号止回阀9。

所述的一种并联双模式独立冷风装置，发动机的发动机散热风扇13用于对冷凝器4进行散热。

所述的一种并联双模式独立冷风装置，冷凝器4上设有冷凝器风扇5，智能控制器11与冷凝器风扇5连接。

所述的一种并联双模式独立冷风装置，空调箱体总成6包括膨胀阀61、蒸发器62、蒸发风机63，蒸发器62分别与低压直流电动压缩机8及冷凝器4管路连接，膨胀阀61设置在蒸发器62与冷凝器4的连接管路上。

本发明同时提供一种并联双模式独立冷风装置的控制方法，包括以下步骤：

1)当车辆处于行驶状态时，发动机工作，发动机驱动车载大功率发电机开始工作，智能控制器检测到发电机端电压升高后，输出指令控制机械式压缩机工作，此时空调处于行车制冷模式；

2)当车辆处于驻车状态时，发动机停止工作，车载大功率发电机也停止工作，智能控制器检测到发电机端电压降低后，输出指令控制低压直流电动压缩机及冷凝器风扇工作，此时空调处于驻车制冷模式；

3)当车辆处于驻车状态，空调处于驻车制冷模式时，智能控制器监控驾驶室乘员区和卧铺区温度，通过比较设定温度与实际温度确定低压直流电动压缩机功率、冷凝器风扇功率，使空调达到最佳制冷效果；

4)当车辆处于驻车状态，空调处于驻车制冷模式时，智能控制器监控车载蓄电池电压，当电压低于限定值umin时，智能控制器关闭低压直流电动压缩机及冷凝器风扇，空调进入休眠状态，直到车载蓄电池电压回升至安全值us以上时，空调系统重新工作。

所述步骤4)中，umin取值23v，us取值24.5v。

本发明的有益效果如下：

1.对比现有技术，如顶置或后置驻车空调，此技术方案将行车空调与驻车空调集成一体，冷凝器、空调箱体总成及部分连接管路为公用件，减少零部件，节省成本，节约空间。

2.对比现有其它种类的一体式驻车空调，此技术方案通过优化控制方法，并采用小排量直流电动压缩机，匹配220ah大容量电池，达到了降低能耗，延长使用时间的效果，通过试验验证，在35℃夜间环境下可连续使用6小时以上，并能维持驾驶室内25℃的温度。

附图说明

图1所示本发明所述的并联双模式独立冷风装置系统原理图。

图中：

1-发电机；2-机械式压缩机；3-一号止回阀；4-冷凝器；5-冷凝器风扇；6-空调箱体总成；7-车载蓄电池；8-低压直流电动压缩机；9-二号止回阀；10-车载大功率发电机；11-智能控制器；12-连接管路；61-膨胀阀；62-蒸发器；63-蒸发风机

具体实施方式

以下结合附图详细介绍本发明的技术方案：

本发明所述的一种并联双模式独立冷风装置，包括发动机1皮带驱动的机械式压缩机2、一号止回阀3、冷凝器4、冷凝器风扇5、空调箱体总成6、由车载蓄电池7驱动的低压直流电动压缩机8、二号止回阀9、智能控制器11及连接管路12，机械式压缩机2、低压直流电动压缩机8通过连接管路12与冷凝器4连接，冷凝器4通过连接管路与空调箱体总成6连接，空调箱体总成6再通过连接管路与机械式压缩机2、低压直流电动压缩机8连接，形成制冷剂循环通路。机械式压缩机2由发动机1皮带驱动，发动机散热风扇13用于对冷凝器4进行散热。在机械式压缩机2与冷凝器4的连接管路上设有一号止回阀3，低压直流电动压缩机8与冷凝器4的连接管路上设有二号止回阀9。冷凝器4上设有冷凝器风扇5，空调箱体总成6包括膨胀阀61、蒸发器62、蒸发风机63，蒸发器62分别与低压直流电动压缩机8及冷凝器4连接，膨胀阀61设置在蒸发器62与冷凝器4的连接管路上。车载大功率发电机10与车载蓄电池7连接。智能控制器11同时与机械式压缩机2、冷凝器4、空调箱体总成6、低压直流电动压缩机8以及车载蓄电池7连接。

具体实施例如下：

当使用者使用该装置时，通过操作智能控制器11启动该装置，智能控制器11会根据监控到的发动机启停信号判断车辆处于行车或驻车状态，如车辆处于行车状态，智能控制器发出指令使机械式压缩机2工作，发动机通过皮带驱动发动机散热风扇13为冷凝器4散热，空调箱体总成6中的膨胀阀61、蒸发器62对制冷剂进行节流蒸发，蒸发风机63将冷空气吹入驾驶室内进行制冷降温，此时空调系统以发动机为能量源进行制冷；如车辆处于驻车状态，智能控制11器发出指令使低压直流电动压缩机8工作，同时智能控制器11控制冷凝器风扇5开始工作为冷凝器4散热，空调箱体总成6中的膨胀阀61、蒸发器62对制冷剂进行节流蒸发，蒸发风机63将冷空气吹入驾驶室内进行制冷降温，此时空调系统完全以车载蓄电池为能量源进行制冷。车辆在行车、驻车工况下转换时，独立冷风装置也自动转换工作模式。

智能控制器11是本装置的“大脑”，它通过监控发动机启停信号实现对车辆工况的监控，识别车辆处于行车或驻车状态并快速响应。同时，智能控制器11可根据监控到的驾驶室内温度，对电动压缩机功率、冷凝器风扇功率、蒸发器风机功率进行自动调节，已达到驻车工况下能量利用率最大化。行车工况下亦可实现同样功能。因车载蓄电池7同时承担车辆启动功能，智能控制器11同时监控车载蓄电池7端电压，当电压低于限定值时，智能控制器11自动关闭系统，防止因蓄电池电压过低造成车辆无法启动。在实际应用中，因驻车工况常伴随乘员休息的情况，智能控制器11还具有定时开关机功能，方便使用。

电动压缩机是本装置的核心部件，电动压缩机分为交流式和直流式，因交流式电动压缩机需要以交流电为电源，车载蓄电池为24v直流电源，如采用此方案需要增加逆变器，占用较大空间且成本较高，为能够直接使用蓄电池作为电源，本专利使用的是24v直流电动压缩机。同时电动压缩机的工作特点是大功率工况能量转化效率高，小功率工况能量转化效率低，而车辆驻车时空调系统多数情况工作在低功率区，因此本发明采用了排量为16ml/r的低压直流电动压缩机，该压缩机排量小，额定功率较低，在小功率工况小仍有较高能量转化效率，因此尤其适用于本专利中所述的独立冷风装置。

本实施例中止回阀3、9的作用是当系统其中一台压缩机工作时，连接管路12中高压制冷剂不会回流并冲击另一台压缩机，起到能够保护压缩机的作用。

本实施例中冷凝器风扇5可在车辆处于驻车工况下，为空调系统提供散热，由于在车辆处于行车状态下，空调系统散热依靠发动机散热风扇13及自然风，因此冷凝器风扇需要采用镂空结构设计，防止增加冷凝器前部风阻。实际应用中采用风量为1200m³/h(出风口静压力100pa)的轴流式风机作为冷凝器风扇，并采用pwm信号控制风扇转速，使其能够接受智能控制器11的指令进行功率调节，达到节省电能、延长使用时间的效果。所述的大容量蓄电池为220ah车用蓄电池，并与车辆启动蓄电池共用。所述的发电机为110a(24v)发电机，由发动机皮带驱动。作为优选发电机功率可大于110a(24v)，并与车辆原车发电机共用；作为优选智能控制器可采用双区温度监控。

本发明所述的一种并联双模式独立冷风装置控制方法，其具体实施例如下：

1)当车辆处于行驶状态时，发动机工作，发动机驱动车载大功率发电机开始工作，智能控制器检测到发电机端电压升高后，输出指令控制空调系统机械式压缩机工作，此时空调处于行车制冷模式；

2)当车辆处于驻车状态时，发动机停止工作，车载大功率发电机也停止工作，智能控制器检测到发电机端电压降低后，输出指令控制空调系统低压直流电动压缩机及冷凝器风扇工作，此时空调处于驻车制冷模式；

3)当车辆处于驻车状态，空调处于驻车制冷模式时，智能控制器监控驾驶室乘员区和卧铺区温度，通过比较设定温度与实际温度确定低压直流电动压缩机功率、冷凝器风扇功率，使空调达到最佳制冷效果；

4)当车辆处于驻车状态，空调处于驻车制冷模式时，智能控制器监控车载蓄电池电压，当电压低于限定值umin时，智能控制器关闭低压直流电动压缩机及冷凝器风扇，空调进入休眠状态，直到车载蓄电池电压回升至安全值us以上时，空调系统重新工作。其中us＝umin+△u，△u为安全系数。umin取值23v，us取值24.5v。