一种车用空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种车用空调及其控制方法。

背景技术

为了给车辆驾驶人员和乘车人员一个舒适的乘车环境，大巴车、卡车等没有车载空调的车辆一般会加装驻车空调。驻车空调的室外机一般设置在车辆顶部或驾驶舱侧面或背后，单纯依靠风机来使气流流通换热。

现有外机换热仅依赖风机，对风机要求高，风机能耗高，且不能智能调节风机转速。

由于现有技术中的车用空调存在能耗较高等技术问题，因此本发明研究设计出一种车用空调及其控制方法。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的车用空调存在能耗较高的缺陷，从而提供一种车用空调及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种车用空调，其包括：

壳体、风机和换热器，所述换热器和所述风机均设置于所述壳体的内部，所述壳体上设置有正面进风口、侧面进风口、底面进风口和出风口，气流流动方向与车辆的行进方向相反，所述正面进风口设置于所述壳体的正面，所述正面与气流流动方向正对，所述侧面进风口设置于所述壳体的侧面，且所述侧面与所述气流流动方向平行，所述底面进风口设置于所述壳体的底面上，所述出风口设置于所述壳体的顶面上。

在一些实施方式中，所述侧面设置于所述顶面与所述底面之间，且所述侧面为两个，每个所述侧面均设置有所述侧面进风口。

在一些实施方式中，所述底面进风口处设置有第一挡板，所述第一挡板的连接端连接于所述壳体上，所述第一挡板的自由端朝外伸出，所述第一挡板的连接端至所述第一挡板的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第一挡板的连接端至所述第一挡板的自由端的方向朝向气流流动方向的上游。

在一些实施方式中，所述第一挡板为多个，多个所述第一挡板间隔设置；所述第一挡板的连接端至所述第一挡板的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。

在一些实施方式中，所述侧面进风口处设置有第二挡板，所述第二挡板的连接端连接于所述壳体上，所述第二挡板的自由端朝外伸出，所述第二挡板的连接端至所述第二挡板的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第二挡板的连接端至所述第二挡板的自由端的方向朝向气流流动方向的上游。

在一些实施方式中，所述第二挡板为多个，多个所述第二挡板间隔设置；所述第二挡板的连接端至所述第二挡板的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。

在一些实施方式中，所述出风口处设置有第三挡板，所述第三挡板的连接端连接于所述壳体上，所述第三挡板的自由端朝外伸出，所述第三挡板的连接端至所述第三挡板的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第三挡板的连接端至所述第三挡板的自由端的方向朝向气流流动方向的下游。

在一些实施方式中，所述第三挡板为多个，多个所述第三挡板间隔设置；所述第三挡板的连接端至所述第三挡板的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。

在一些实施方式中，所述正面进风口处设置有进风格栅，在所述换热器连通的冷媒管路上设置温度检测装置，沿着冷媒流动的方向，所述温度检测装置设置于所述换热器的出口端的冷媒管路上。

本发明还提供一种前述的车用空调的控制方法，其包括：

检测步骤，检测车辆的车速以及风机的风档；

判断步骤，判断车速与预设车速的关系，以及判断风档与预设风档的关系；

控制步骤，当所述车速大于所述预设车速，且所述风档大于所述预设风档时，控制风档减小；当所述车速小于所述预设车速，且所述风档小于所述预设风档时，控制风档增大。

在一些实施方式中，预设三个车速v1、v2和v3，v1>v2>v3，预设3个风机档位0、1、2，按照转速的高低2＞1＞0；

所述控制步骤中，当所述车速v0≤v1，且当前K＝2，则控制当前风机风档不变；当所述车速v0≤v1，且当前K≠2，则控制当前风机风档K＝2；当所述车速v1＜v0≤v2，且当前K＝1，则控制当前风机风档不变；当所述车速v1＜v0≤v2，且当前K≠1，则控制当前风机风档K＝1；当所述车速v2＜v0≤v3，且当前K＝0，则控制当前风机风档不变；当所述车速v2＜v0≤v3，且当前K≠0，则控制当前风机风档K＝0；当所述车速v0≥v3，则控制当前风机关闭，风速为0。

在一些实施方式中，当所述换热器连通的冷媒管路上设置温度检测装置时：

所述检测步骤，通过所述温度检测装置检测冷媒温度T2；

所述判断步骤，还判断T2与预设温度T1之间的关系；

所述控制步骤，当T2＞T1时，且当前风机风档K＝2时，则控制当前风机风档不变；当T2＞T1，且当前K≠2，则控制当前风机风档K＝K+1，提高风机风档；当T2≤T1，且当前风机风档K≠0时，控制风机风档K＝K-1，降低风机风档；当T2≤T1，且当前风机风档K＝0时，控制风机风档K＝0，控制风机风档不变。

本发明提供的一种车用空调及其控制方法具有如下有益效果：

1.本发明通过在空调壳体的正面、侧面和底面均设置进风口，能够增大进风面积，从而提高车用空调的制冷/制热效果，提高能效，降低车用空调的能耗；并且本发明还通过在底面进风口处设置的第一挡板，第一挡板的连接端至其自由端的倾斜方向朝着气流流动方向的上游，能够使得气流来流经底面进风口时通过第一挡板进行有效的引风，能够有效地利用气流的流速，减小风机的能耗，提高能效；本发明通过侧面进风口设置的第二挡板，第二挡板的连接端至其自由端的倾斜方向朝着气流流动方向的上游，能够使得气流来流经底面进风口时通过第二挡板进行有效的引风，能够进一步有效地利用气流的流速，减小风机的能耗，提高能效；本发明还通过出风口处设置的第三挡板，第三挡板的连接端至所述第三挡板的自由端的方向朝向气流流动方向的下游，能够通过第三挡板的引风作用，使得车外的气流对出风气流起到一定的导风作用，利用导流有效地将出风导出，提高了出风效果，进一步减小了风机的能耗，提高了车用空调的能效。

2.本发明还通过控制方法中关于车速与风机风档的关联设置，能够使得车速较大时有效利用车速产生的气流速度来增强换热，此时可以减小风机的转速，从而有效减小风机的能耗，提高能效；而在车速较小时则选择控制风机风档增加，增大风机风速，从而有效保证换热器的换热效果不降低；本发明还通过控制方法中关于冷媒温度与风机风档的关联设置，能够使得在冷媒温度较低时(此时说明换热器的换热能力足够或过度)，此时可以选择控制降低风机风档，降低风机转速，从而在保证换热器的换热效果的同时减小风机的能耗，提高空调的能效；而在冷媒温度较高时(此时说明换热器的换热能力不足)，此时选择性地控制风机风档增大，提高风机转速，从而增强换热器的换热，保证换热效果；因此能够有效提高系统的能效，节能增效。

附图说明

图1是本发明的车用空调的外观结构图；

图2是图1的车用空调的俯视示意图；

图3是图1的车用空调的正面结构示意图；

图4是本发明的车用空调的控制流程图一；

图5是本发明的车用空调的控制流程图二。

附图标记表示为：

1、壳体；2、风机；11、正面进风口；12、侧面进风口；13、底面进风口；14、出风口；15、正面；16、侧面；17、底面；18、顶面；31、第一挡板；32、第二挡板；33、第三挡板；34、进风格栅；4、车顶。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。

在本发明的描述中，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”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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本发明中的具体含义。

如图1-4所示，本发明还提供一种车用空调(优选驻车空调)，其包括：

壳体1、风机2和换热器，所述换热器和所述风机2均设置于所述壳体1的内部，所述壳体1上设置有正面进风口11、侧面进风口12、底面进风口13和出风口14，气流流动方向与车辆的行进方向相反，所述正面进风口11设置于所述壳体1的正面15，所述正面15与气流流动方向正对，所述侧面进风口12设置于所述壳体1的侧面16，且所述侧面16与所述气流流动方向平行，所述底面进风口13设置于所述壳体1的底面17上，所述出风口14设置于所述壳体1的顶面18上。本发明通过在空调壳体的正面、侧面和底面均设置进风口，能够增大进风面积，从而提高车用空调的制冷/制热效果，提高能效，降低车用空调的能耗。

在一些实施方式中，所述侧面16设置于所述顶面18与所述底面17之间，且所述侧面16为两个，每个所述侧面16均设置有所述侧面进风口12。本发明还通过两个侧面均设置侧面进风口，能够进一步增大进风面积，进一步提高能效，降低风机和空调的能耗。

在一些实施方式中，所述底面进风口13处设置有第一挡板31，所述第一挡板31的连接端连接于所述壳体1上，所述第一挡板31的自由端朝外伸出，所述第一挡板31的连接端至所述第一挡板31的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第一挡板31的连接端至所述第一挡板31的自由端的方向朝向气流流动方向的上游。本发明还通过在底面进风口处设置的第一挡板，第一挡板的连接端至其自由端的倾斜方向朝着气流流动方向的上游，能够使得气流来流经底面进风口时通过第一挡板进行有效的引风，能够有效地利用气流的流速，减小风机的能耗，提高能效。

本发明提出了一种驻车空调室外机，通过在室外机的进风口或出风口增加挡板结构，引进气流辅助换热，增加换热效率，同时设置有检测装置，根据风速、温度、车速调节风机转速，也可达到节能目的。发明改进点如下：

1.在驻车空调风口处增加百叶窗式的挡板结构，挡板可打开闭合，起到防尘保护作用。

2.根据驻车空调器的安装方向设置挡板结构的倾角，使进风口挡板能辅助引进气流，出风口挡板能防止气流倒灌，也能辅助将气流吸出，增加换热效率，减少能耗。

3.通过设置检测装置，检测冷媒管温度，并以此为依据智能调节风机转速，起到节能作用。

有益效果如下：

1.通过在外机进风口设置挡板结构，可将汽车行驶时的气流引进空调外机内；或在出风口增加挡板结构，防止行驶时高速气流倒灌，也能辅助将气流从出风口吸出。二者都能增加换热效率。

2.挡板结构可闭合，能在空调闲置时起到防尘保护作用。

3.设置有风压、风速检测装置，在辅助引入气流强度足够大时，调节风机功率，起节能作用。

4.在换热器之后的管道上设置有温度检测装置，在温度低于设定值时，调节风机功率，起节能作用。

在一些实施方式中，所述第一挡板31为多个，多个所述第一挡板31间隔设置；所述第一挡板31的连接端至所述第一挡板31的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。本发明通过多个第一挡板的设置，能够形成多处进风导风引风的作用，从而进一步提高引风流量，进一步利用气流的流速，减小风机的能耗，进一步提高能效。

在一些实施方式中，所述侧面进风口12处设置有第二挡板32，所述第二挡板32的连接端连接于所述壳体1上，所述第二挡板32的自由端朝外伸出，所述第二挡板32的连接端至所述第二挡板32的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第二挡板32的连接端至所述第二挡板32的自由端的方向朝向气流流动方向的上游。本发明通过侧面进风口设置的第二挡板，第二挡板的连接端至其自由端的倾斜方向朝着气流流动方向的上游，能够使得气流来流经底面进风口时通过第二挡板进行有效的引风，能够进一步有效地利用气流的流速，减小风机的能耗，提高能效。

本发明设计时考虑驻车空调安装在汽车上的方向，在与汽车前侧同向的一侧增加进风口，使汽车在正常行驶过程中，外界相对汽车的高速气流进入空调外机内部，流经换热器，增加换热效果。在侧边开设风口，并设置百叶窗形式的挡板，辅助进风。在出风口设置挡板，辅助出风，防止气流倒灌。汽车正常行驶时，进风口外的高速气流被挡板引入空调内部，流经换热器，从出风口流出。

以置顶式驻车外机为例，详细说明。

驻车空调关闭时，挡板闭合，起防尘作用，对空调内部进行保护。当驻车空调启动时，挡板在电机作用下开启。

其中，(进风口挡板外侧倾向汽车行驶方向，)进风口挡板自由端的延伸方向朝向空调外界气流的上游，一部分外界气流被挡板阻挡并引导进入空调内机。(出风口挡板外侧与倾向与车辆行驶方向的反向，)出风口挡板外侧自由端的延伸方向朝向外界气流的下游，外界气流在挡板作用下被抬升，同时引导出风方向，使(出风)空调内部气流的流出方向与外界气流方向夹角小于90度，即从空调出风口流出的气流的方向流向外界气流的下游方向。这样既防止了外界气流倒灌或干扰出风；且根据伯努利原理，流体流速较大时压强较小，(外界气流流速较外机内部气流流速大)，在汽车行驶过程中，由于相对运动而带来的外界气流，其相对于空调的流速，大于空调内部的由于风机产生的气流的流速，即外界压强相对较小，故可利用压力差将空调内部空气吸出。

当通过挡板产生的辅助散热效果达到一定程度时，可通过以下控制方式降低风机转速，达到节能效果。

在一些实施方式中，所述第二挡板32为多个，多个所述第二挡板32间隔设置；所述第二挡板32的连接端至所述第二挡板32的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。本发明通过多个第二挡板的设置，能够形成多处进风导风引风的作用，从而进一步提高引风流量，进一步利用气流的流速，减小风机的能耗，进一步提高能效。

在一些实施方式中，所述出风口14处设置有第三挡板33，所述第三挡板33的连接端连接于所述壳体1上，所述第三挡板33的自由端朝外伸出，所述第三挡板33的连接端至所述第三挡板33的自由端的方向与气流流动方向倾斜设置，所述第三挡板33的连接端至所述第三挡板33的自由端的方向朝向气流流动方向的下游。本发明还通过出风口处设置的第三挡板，第三挡板的连接端至所述第三挡板的自由端的方向朝向气流流动方向的下游，能够通过第三挡板的引风作用，使得车外的气流对出风气流起到一定的导风作用，利用导流有效地将出风导出，提高了出风效果，进一步减小了风机的能耗，提高了车用空调的能效。

在一些实施方式中，所述第三挡板33为多个，多个所述第三挡板33间隔设置；所述第三挡板33的连接端至所述第三挡板33的自由端的方向与气流流动方向夹设90°～180°的夹角。本发明通过多个第三挡板的设置，能够形成多处出风导风引风的作用，从而进一步提高引风流量，进一步利用气流的流速，减小风机的能耗，进一步提高能效。

在一些实施方式中，所述正面进风口11处设置有进风格栅34，在所述换热器连通的冷媒管路上设置温度检测装置，沿着冷媒流动的方向，所述温度检测装置设置于所述换热器的出口端的冷媒管路上。本发明通过进风格栅能够对正面进风口的进风进行引风，主要是能够防护空气中的粉尘颗粒等杂质的进入；本发明还通过在换热器下游的冷媒管上设置的温度检测装置，能够使得利用该温度与风机的风档之间建立起联系，能够使得在冷媒温度较低时(此时说明换热器的换热能力足够或过度)，此时可以选择控制降低风机风档，降低风机转速，从而在保证换热器的换热效果的同时减小风机的能耗，提高空调的能效；而在冷媒温度较高时(此时说明换热器的换热能力不足)，此时选择性地控制风机风档增大，提高风机转速，从而增强换热器的换热，保证换热效果；因此能够有效提高系统的能效，节能增效。

本发明还提供一种如前述的车用空调的控制方法，其包括：

检测步骤，检测车辆的车速以及风机的风档；

判断步骤，判断车速与预设车速的关系，以及判断风档与预设风档的关系；

控制步骤，当所述车速大于所述预设车速，且所述风档大于所述预设风档时，控制风档减小；当所述车速小于所述预设车速，且所述风档小于所述预设风档时，控制风档增大。

本发明还通过控制方法中关于车速与风机风档的关联设置，能够使得车速较大时有效利用车速产生的气流速度来增强换热，此时可以减小风机的转速，从而有效减小风机的能耗，提高能效；而在车速较小时则选择控制风机风档增加，增大风机风速，从而有效保证换热器的换热效果不降低，因此能够有效提高系统的能效，减小风机等的能耗，起到节能增效的作用。

在一些实施方式中，预设三个车速v1、v2和v3，v1>v2>v3，预设3个风机档位0、1、2，按照转速的高低2＞1＞0；

所述控制步骤中，当所述车速v0≤v1，且当前K＝2，则控制当前风机风档不变；当所述车速v0≤v1，且当前K≠2，则控制当前风机风档K＝2；当所述车速v1＜v0≤v2，且当前K＝1，则控制当前风机风档不变；当所述车速v1＜v0≤v2，且当前K≠1，则控制当前风机风档K＝1；当所述车速v2＜v0≤v3，且当前K＝0，则控制当前风机风档不变；当所述车速v2＜v0≤v3，且当前K≠0，则控制当前风机风档K＝0；当所述车速v0≥v3，则控制当前风机关闭，风速为0。

这是本发明的车速与风机风档(转速)之间的优选联系形式，能够使得速度最低且风档不为最大时控制风档调到最大，以增强气流流速，增强换热能力；速度较低且风档不为1时控制风档达到1，以使得风档满足该车速条件，既能提高气流流速，还能不至于使得风机风档过大而导致能耗过大；速度较高且风机风档不为0时控制风档为0，能够有效利用车速产生的气流流速产生有效的换热，减小风机的能耗；在车速过高时则关闭风机，此时单纯利用车速产生的气流流速便能有效地起到换热作用，因此此时关闭风机，能够有效地减小能耗，提高系统的能效。

本发明的车速控制：

预设三个车速v1、v2、v3，v1>v2>v3，预设3个风机档位0、1、2，2为最高档，K＝0时转速＞0。汽车行驶，开启空调，风机以最大档转速运行一段时间后，检测汽车在过去一小段时间内的平均车速，与预设车速对比，并调节风机至预设档位。

在一些实施方式中，当所述换热器连通的冷媒管路上设置温度检测装置时：

所述检测步骤，通过所述温度检测装置检测冷媒温度T2；

所述判断步骤，还判断T2与预设温度T1之间的关系；

所述控制步骤，当T2＞T1时，且当前风机风档K＝2时，则控制当前风机风档不变；当T2＞T1，且当前K≠2，则控制当前风机风档K＝K+1，提高风机风档；当T2≤T1，且当前风机风档K≠0时，控制风机风档K＝K-1，降低风机风档；当T2≤T1，且当前风机风档K＝0时，控制风机风档K＝0，控制风机风档不变。

本发明还通过控制方法中关于冷媒温度与风机风档的关联设置，能够使得在冷媒温度较低时(此时说明换热器的换热能力足够或过度)，此时可以选择控制降低风机风档，降低风机转速，从而在保证换热器的换热效果的同时减小风机的能耗，提高空调的能效；而在冷媒温度较高时(此时说明换热器的换热能力不足)，此时选择性地控制风机风档增大，提高风机转速，从而增强换热器的换热，保证换热效果；因此能够有效提高系统的能效，节能增效。

本发明以制冷条件下的温度控制为例：

风机设置多个档位，以三个档位为例：档位为K，K＝0、1、2，K＝2为最高档，K＝0为最低档。在冷媒通过换热器之后的管道处设置一个温度检测装置，并且预设一个常温下、无挡板、风机正常工作时该处的温度T1。

当空调开启，挡板打开，风机以最大转速运行，档位K＝2，并开始计时，600s后检测装置检测到温度T2，T2小于T1，风机转速降低，减少能耗，并将计时清零。600s后再次检测一个T2，以此循环。

运行过程中，当风机已经是最低档运行，即K＝0，但T2仍小于T1时，风机关闭，600s后再次检测。

当风机已经降低转速后，检测到T2大于T1，风机转速提高，保证制冷效果。

若风机已是最高档，T2仍大于T1，风机则维持最高档位，高效制冷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。