2.2混合动力手动调节空调系统的原理
图6是为某车型设计的手动调节空调系统原理图,是在图1的传统空调基础上修改而成的。
2.2.1制冷策略
1)将鼓风机开关拨至需要的档位,鼓风机继电器吸合,鼓风机工作,同时空调开关得电。如不开鼓风机,按A/C开关不工作,避免A/C工作时无风吹过蒸发器。
2)将冷暖风门切换到冷风门状态,按下空调的A/C开关,HCU整车控制器得到制冷请求信号(高电平),HCU对起动压缩机进行判断,当满足以下条件:①整车处于READY状态或行驶状态;②SOC大于一定值;③没有出现加速/上陡坡、起动发动机等大负荷用电情况;④室内温度高于设定值(通过室内温度传感器判断,设定值由HCU决定,是个定值,一般取25℃或其他),将起动压缩机工作。
3)空调系统工作后,如果室内温度高于设定值若干度(如5℃以上),HCU控制电动压缩机高速旋转,便于快速制冷;当制冷温度降到设定温度时,虽然电量等各种因素满足压缩机高速旋转,但HCU仍控制电动压缩机低速旋转,维持室内温度,这时功耗很小,起到节油的目的。
4)空调系统工作后,当整车出现大负荷用电或电量不足时,电动压缩机优先低速旋转或停止,便于整车电能的分配;当蒸发器温度降低到0℃左右时,为防止结霜堵塞风道,压缩机将低速旋转,温度回升时转速增加进行微调;当三位压力开关检测到管路压力达到中压设定值时,散热器风扇高速旋转,当检测到制冷剂泄漏或压力高于管路高压设定值时,关断压缩机。
5)释放A/C开关,HCU接收到空调A/C停止请求信号,将关断压缩机。
2.2.2暖风策略
1)将鼓风机开关拨至需要的档位,鼓风机继电器吸合,鼓风机工作,同时空调开关得电。如不开鼓风机,按TC开关不工作,避免TC工作时无风吹过PTC,引起PTC温度过高造成危险。
2)将冷暖风门切换到暖风门状态,按下空调的TC开关,整车控制器HCU得到暖风请求信号(高电平),HCU对起动PTC进行判断,当满足以下条件:①整车处于READY状态或行驶状态;② SOC大于一定值;③发动机冷却液温度低于一定值(如75 ℃);④室内温度高于设定值(通过室内温度传感器判断,设定值由HCU决定,是个定值,一般取20℃或其他),将起动PTC工作。
3)空调暖风工作后,如果室内温度低于设定值若干度(如5℃以上),HCU控制2组PTC工作,否则开1组PTC工作,便于快速制热;当暖风温度升到设定温度时,虽然电量等各种因素满足PTC继续工作,但HCU仍控制PTC关断,起到节油的目的;当发动机冷却液温度超过一定值(如75℃)时,也关断PTC工作。
4)如果空调控制模块(如HCU)检测到PTC本体温度高于一定值时,为防止烧车的危险,将无条件关闭PTC。
5)释放TC开关,HCU接收到空调TC停止请求信号,将关断PTC。
2.3空调系统的制冷性能
2.3.1试验要求
根据汽车标准QC/T 657-2000《汽车空调制冷装置试验方法》、JB/T6914《汽车空调器试验方法》以及电动压缩机空调系统的特殊要求,对试验中的气候条件、试验工况、操作要求等进行规定,以便比较准确地测试电动压缩机的制冷性能。试验工况要求如下:蒸发器进风口干球温度(27±1℃);蒸发器进风口湿球温度(19.510.5 T );冷凝器进风口干球温度(35±1 ℃);冷凝器风机用电动机端电压(13.5±0.3 V );压缩机吸气压力196 kPa;压缩机排气压力1.7 MPa;过热度10K;过冷度OK。
2.3.2汽车空调电动压缩机制冷性能试验
试验是在某空调公司环模试验室内进行。电动压缩机的性能参数见表1,分别测试其转速在2 500r/min、4 000 r/min、5 000 r/min、6 000 r/min、7 000r/min时的制冷量。表3是在4 000 r/min时所测的相关数据。
按表3的测试项目,依次测试其它转速下的相关参数值。将压缩机各转速下的制冷量进行统计,绘制成如图7所示的曲线,从曲线上可反映出此空调系统在各转速下制冷量的变化,按照此曲线可以控制压缩机的转速来调整空调的制冷需求。
3结束语
为解决传统车制冷、暖风时存在的缺陷,混合动力手动调节空调系统在传统手动调节空调系统的基础上增加了电动压缩机和PTC组件,通过采用矢量变频技术的电动压缩机驱动器和以整车控制器HCU为核心的控制模块,加上外围的相关传感器、开关等共同构成一个完整的手动调节的变频空调系统。
由于增加室内温度传感器,通过HCU的检测和控制,以及结合电动压缩机的变频技术,使该套空调系统具有传统手动调节空调的结构简单、成本低的特点,同时又具有自动空调系统变频和恒温的功能,有助于混合动力汽车的节油率和乘坐的舒适性,具有一定的推广价值。
通过在某空调公司环模试验室测试,该套空调系统在不同压缩机转速下制冷性能可以满足设计要求。