CN106364282B - 一种汽车乘员舱热交换系统、控制方法及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车乘员舱热交换系统、控制方法及汽车，该汽车乘员舱热交换系统包括：壳体，包括进风口和出风口；散热器片，设置在壳体的内部，与散热器片相连接有流通管路；加热器，设置在壳体的内部；移动装置，加热器设置于移动装置上，通过移动装置，加热器相对于散热器片之间的距离变化；控制器，用于根据通过流通管路进入散热器片内的介质的第一温度和壳体的出风口处的第二温度，向加热器输入第一控制信号，调整所述加热器的加热温度。通过本发明的汽车乘员舱热交换系统，充分利用增程器的余热为汽车的乘员舱内部进行加热，降低了电能的消耗；在冬季冷启动时，能反向对增程器的散热器中的冷却水进行加热，减少增程器暖机时间。

Description

一种汽车乘员舱热交换系统、控制方法及汽车

技术领域

本发明涉及汽车乘员舱与增程器的热交换领域，具体是一种汽车乘员舱热交换系统、控制方法及汽车。

背景技术

目前现有增程式电动汽车，由于增程器的功率较小，因此很难产生足够的热量对乘员舱内部进行加热，因而大部分采用PTC(电阻丝)给乘员舱加热，这样的加热方式，不仅消耗了大量的电能，同时加热效果较差。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种汽车乘员舱热交换系统、控制方法及汽车，用以实现利用增程器产生的余热对汽车乘员舱进行加热，降低电能的消耗。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供的汽车乘员舱热交换系统，包括：壳体，包括进风口和出风口；散热器片，设置在所述壳体的内部，与所述散热器片相连接有流通管路；加热器，设置在所述壳体的内部；移动装置，所述加热器设置于所述移动装置上，通过所述移动装置，所述加热器相对于所述散热器片之间的距离变化；控制器，用于根据通过所述流通管路进入所述散热器片内的介质的第一温度和所述壳体的出风口处的第二温度，向所述加热器输入第一控制信号，调整所述加热器的加热温度。

优选地，所述控制器还用于向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离。

优选地，所述控制器还用于向所述流通管路输出第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入冷却循环管路。

优选地，还包括：设置于所述壳体的进风口处的空气滤清器；设置于所述壳体内的鼓风机，所述鼓风机设置于所述空气滤清器与所述散热器片之间。

优选地，还包括：设置于所述散热器片的进水侧，用于检测进入所述散热器片内的介质温度的第一传感器；设置于所述散热器片的出水侧，用于检测流出所述散热器片的介质温度的第二传感器；设置于所述出风口处，用于检测出风温度的第三传感器；其中，所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器均与所述控制器连接。

优选地，还包括：设置于所述流通管路上，用于控制所述流通管路中的介质进入冷却循环管路的电子阀门，与所述控制器连接。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括如上述的所述电动汽车乘员舱热交换系统。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种采用上述汽车的乘员舱热交换控制方法，所述控制方法包括：获取汽车的增程器的工作状态；获取所述流通管路进入所述散热器片内的介质的第一温度和所述壳体的出风口处的第二温度；根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度。

优选地，所述控制方法还包括：根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离。

优选地，所述控制方法还包括：获取流出所述散热器片的介质的第三温度；

根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第三温度，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入散热循环管路。

优选地，所述根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至最大加热温度；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第二预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第三预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至0度。

优选地，根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间时，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离至最小；

当所述增程器处于启动状态，且所述第一温度位于所述预设温度区间内时，向移动装置输入第二控制信号，调节所述加热器向远离所述散热器片的方向移动；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离至最大。

优选地，所述根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第三温度，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入散热循环管路的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度和所述第三温度均大于预设温度区间，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述冷却水管路中的介质进入散热循环管路。

与现有技术相比，本发明实施例提供的汽车乘员舱热交换系统，至少具有以下有益效果：

流通管路中的介质自增程器的散热结构中流出，通过对散热结构流出的介质的热量进行利用，实现对乘员舱内部进行加热。根据流通管路中的介质的温度的高低以及壳体内的出风温度的高低对加热器的加热温度进行调节，在对增程器的余热的利用的同时，还实现了对电能的消耗降低，并且还能在增程器在冷启动时，帮助增程器快速暖机。

附图说明

图1为本发明实施例所述的汽车乘员舱热交换系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的汽车乘员舱交换系统的控制方法的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

参照图1所示，本发明提供了一种汽车乘员舱热交换系统，包括：壳体1，包括进风口和出风口；散热器片2，设置在所述壳体1的内部，与所述散热器片2相连接有流通管路3；加热器4，设置在所述壳体1的内部；移动装置5，所述加热器4设置于所述移动装置5上，通过所述移动装置5，所述加热器4相对于所述散热器片2之间的距离变化；控制器6，用于根据通过所述流通管路3进入所述散热器片2内的介质的第一温度和所述壳体1的出风口处的第二温度，向所述加热器4输入第一控制信号，调整所述加热器4的加热温度。

具体的，外界的空气通过壳体1的进风口进入壳体1内，经过利用散热器片2中的介质的余热对空气进行加热，或者用散热器片2中的介质的余热以及加热器4的共同加热后通过壳体1的出风口进入到汽车的乘员舱内部。

流通管路3中的介质为水，流通管路3与汽车的增程器的散热结构连通，流出散热结构中的水通过流通管路3进入到散热器片2中。在进入散热器片2中的水的温度较高时，通过降低加热器4的加热温度，达到降低电能消耗的效果；在进入散热器片2中的水的温度较低时，通过增大加热器4的加热温度，反向对散热器片2中的水的温度进行加热，帮助增程器快速暖机。

且进一步的，本发明实施例中，所述控制器6还用于向所述移动装置5输入第二控制信号，调节所述散热器片2与所述加热器4之间的距离。

根据进入散热器片2中的水的温度和壳体1的出风温度，对散热器片2与加热器4之间的距离进行调节，能够在利用增程器的余热对壳体1中的进风加热的同时，还能够保证加热器4在加热过程中不会造成散热器片2中的水的温度过高。

且进一步的，本发明实施例中，所述控制器6还用于向所述流通管路3输出第三控制信号，控制所述流通管路3中的介质进入冷却循环管路。

在进入散热器片2和离开散热器片2的水的温度均高于增程器正常工作的温度时，为了防止增程器损坏，使流通管路3中的介质进入冷却循环管路，帮助散热结构能够快速降温，进而达到帮助增程器降温的目的。

且进一步的，本发明实施例中的汽车乘员舱热交换系统还包括：设置于所述壳体1的进风口处的空气滤清器7；设置于所述壳体1内的鼓风机8，所述鼓风机8设置于所述空气滤清器7与所述散热器片2之间。

鼓风机8将外界的空气经由空气滤清器7引入到壳体1内部，再通过散热器片2中的水的余热以及加热器4实现对空气进行加热。

且进一步的，本发明实施例中的汽车乘员舱热交换系统还包括：设置于所述散热器片2的进水侧，用于检测进入所述散热器片2内的介质温度的第一传感器9；设置于所述散热器片2的出水侧，用于检测流出所述散热器片2的介质温度的第二传感器10；设置于所述出风口处，用于检测出风温度的第三传感器11；其中，所述第一传感器9、所述第二传感器10和所述第三传感器11均与所述控制器6连接。

控制器6对第一传感器9、第二传感器10和第三传感器11传输的温度信号进行处理判断，并根据上述三个温度值的大小对加热器4、移动装置5的移动以及流通管路3中的介质的流向进行控制处理。

且进一步的，本发明实施例中的汽车乘员舱热交换系统还包括：设置于所述流通管路3上，用于控制所述流通管路3中的介质进入冷却循环管路的电子阀门12，与所述控制器6连接。

控制器6对流通管路3中的介质的流向处理是通过对电子阀门12的开闭进行控制而实现的。

通过本发明提供的汽车乘员舱热交换系统，通过流通管路3的介质进入散热器片2中的进入温度的高低以及壳体1的出风温度的高低，对加热器4的温度以及加热器4与散热器片2之间的距离进行调节，实现了利用增程器的余热对乘员舱进行加热的同时，还能降低加热器4消耗的电能。并且，在增程器进行冷启动时，加热器4片对流通管路3中的介质进行加热，帮助增程器快速暖机。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种汽车，包括如上述的所述电动汽车乘员舱热交换系统。

参照图2所示，根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种采用上述汽车的乘员舱热交换系统的控制方法，所述控制方法包括：

步骤101：获取汽车的增程器的工作状态；

步骤102：获取所述流通管路3进入所述散热器片2内的介质的第一温度和所述壳体1的出风口处的第二温度；

步骤103：根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度。

通过本发明提供的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，通过根据增程器的工作状态以及第一温度和第二温度，对加热器4的加热温度进行调节，实现在利用增程器余热对空气进行加热的同时，降低电能的消耗。

参照图3所示，且进一步的，本发明中所述控制方法还包括：

步骤104：根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述移动装置5输入第二控制信号，调节所述散热器片2与所述加热器4之间的距离；

步骤105：获取流出所述散热器片2的介质的第三温度；

步骤106：根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第三温度，向所述流通管路3输入第三控制信号，控制所述流通管路3中的介质进入散热循环管路。

具体的，上述步骤103包括以下几种情况：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至最大加热温度；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至第二预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至第三预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器4输出第一控制信号，调节所述加热器4的加热温度至零度。

在本发明实施例中，第一预设温度为40°，所述预设温度区间包括第二预设温度和第三预设温度，第二预设温度为20°，该第三预设温度为增程器的正常工作温度，当该增程器为燃料电池时，第三预设温度为65°，当该增程器为发动机时，第三预设温度为95°。

具体的，第一预设温度值为最大加热温度值的75％，第二预设温度值为最大加热温度值的50％，第三预设温度值为最大加热温度值的50％，第四预设温度值为最大加热温度值的25％，例如，在最大加热温度为100°时，第一预设温度值为75°，第二预设温度值、第三预设温度值以及第四预设温度值分别对应于上述关系。

在第一温度小于20°时，即表明此时，增程器处于低温冷启动状态，在此种状态下，仅依靠增程器的余热无法实现使得第二温度大于40°，因而通过将加热器4的加热温度调节至最大加热温度，在对进入壳体1内部的空气加热的同时，还帮助增程器快速的实现暖机。

在第一温度在20°和第三预设温度之间时，此时表明，增程器正在进入正常工作状态，在第二温度低于40°时，由于流通管路3之间的水会不断升高，加热器4提供的加热温度随着进入散热器片2中的水的温度的升高而降低至最大加热温度的75％；在经过加热器4的一段时间的加热后，壳体1的出风温度即第二温度会上升，当第二温度大于40°时，通过将加热器4的最大加热温度下调至最大加热温度的50％保证第二温度维持在40°左右的状态即可。

在本发明中，在当增程器处于启动状态，第一温度大于第三预设温度，且第二温度小于40°时，由于此时散热器片2中提供的热量增加，因而将加热器4的最大加热温度降低至最大加热温度的25％。并且，在第二温度上升至40°以上时，则将加热器4关闭，完全使用增程器的余热对进入壳体1内部的空气进行加热。

根据不同的第一温度和第二温度的组合情况，对加热器4的加热温度进行升高或者降低，达到保证提供给乘员舱的出风温度满足条件的同时，还能降低电能的目的。

具体的，上述的步骤104包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间时，向所述移动装置5输入第二控制信号，调节所述散热器片2与所述加热器4之间的距离至最小；

当所述增程器处于启动状态，且所述第一温度位于所述预设温度区间内时，向移动装置5输入第二控制信号，调节所述加热器4向远离所述散热器片2的方向移动；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向移动装置5输入第二控制信号，调节所述散热器片2与所述加热器4之间的距离至最大。

在第一温度小于20°时，除了将加热器4的加热温度调至最大加热温度这一措施之外，还通过将散热器片2与加热器4之间的距离调节至最小帮助增程器能够快速暖机。上述的将散热器片2与加热器4之间的距离调节至最小是指将加热器4移动至贴合在散热器片2上，通过将散热器片2和加热器4之间的距离减小，能够使散热器片2中的介质快速加热，帮助增程器快速暖机。

在第一温度在大于20°小于第三预设温度时，通过将加热器4向远离散热器片2的方向移动，使得散热器片2中的介质不会快速被加热；使得增程器不会在短时间内将温度提高，避免增程器损坏；同时，在此过程中，对加热器4的加热温度还进行相应的降低，实现对电能的合理利用。

在第一温度大于第三预设温度时，并且第二温度小于40°时，为了提高第二温度，需要加热器4对空气进行加热，将加热器4移动至距离散热器片2最远的位置以及将加热器的加热温度降低至最大加热温度的25％，能够最大程度上减小加热器4对散热器片2进行加热，防止散热器片2中的温度进一步上升使增程器损坏；另外，在第二温度大于40°时，由于已经对加热器4关闭，因而不需要对加热器4于散热器片2之间的距离进行调节。

具体的，上述步骤106具体为：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度和所述第三温度均大于预设温度区间，向所述流通管路3输入第三控制信号，控制所述流通管路3中的介质进入散热循环管路。

在第一温度和第三温度均大于第三预设温度时，为了避免增程器因过高温度而被损坏，通过控制流通管路3中的介质进入散热循环管路帮助流通管路中的介质快速冷却，也即帮助增程器散热结构中的介质的温度快速降低，进而实现帮助增程器快速降温，达到正常工作温度。

通过本发明的汽车乘员舱热交换控制方法，通过根据上述第一温度、第二温度和第三温度的变化情况，对加热器4的加热温度、加热器4与散热器片2之间的温度进行调节，达到在对增程器的余热进行利用的同时，还能合理的实现对电能消耗的控制，实现节约资源的目的，降低运行成本。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，包括：

壳体，包括进风口和出风口；

散热器片，设置在所述壳体的内部，与所述散热器片相连接有流通管路；

加热器，设置在所述壳体的内部；

移动装置，所述加热器设置于所述移动装置上，通过所述移动装置，所述加热器相对于所述散热器片之间的距离变化；

控制器，用于根据通过所述流通管路进入所述散热器片内的介质的第一温度和所述壳体的出风口处的第二温度，向所述加热器输入第一控制信号，调整所述加热器的加热温度。

2.根据权利要求1所述的汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，所述控制器还用于向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离。

3.根据权利要求2所述的汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，所述控制器还用于向所述流通管路输出第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入冷却循环管路。

4.根据权利要求1所述的汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，所述汽车乘员舱热交换系统还包括：

设置于所述壳体的进风口处的空气滤清器；

设置于所述壳体内的鼓风机，所述鼓风机设置于所述空气滤清器与所述散热器片之间。

5.根据权利要求1所述的汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，所述汽车乘员舱热交换系统还包括：

设置于所述散热器片的进水侧，用于检测进入所述散热器片内的介质温度的第一传感器；

设置于所述散热器片的出水侧，用于检测流出所述散热器片的介质温度的第二传感器；

设置于所述出风口处，用于检测出风温度的第三传感器；其中，

所述第一传感器、所述第二传感器和所述第三传感器均与所述控制器连接。

6.根据权利要求1所述的汽车乘员舱热交换系统，其特征在于，所述汽车乘员舱热交换系统还包括：

设置于所述流通管路上，用于控制所述流通管路中的介质进入冷却循环管路的电子阀门，与所述控制器连接。

7.一种汽车，包括如上述权利要求1至6任一项所述的汽车乘员舱热交换系统。

8.一种采用权利要求1至6任一项所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

获取汽车的增程器的工作状态；

获取所述流通管路进入所述散热器片内的介质的第一温度和所述壳体的出风口处的第二温度；

根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度。

9.根据权利要求8所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离。

10.根据权利要求9所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取流出所述散热器片的介质的第三温度；

根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第三温度，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入散热循环管路。

11.根据权利要求8所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至最大加热温度；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第一预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度位于所述预设温度区间内，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第二预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至第三预设温度值；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度大于第一预设温度时，向所述加热器输出第一控制信号，调节所述加热器的加热温度至0度。

12.根据权利要求9所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第二温度，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度小于预设温度区间时，向所述移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离至最小；

当所述增程器处于启动状态，且所述第一温度位于所述预设温度区间内时，向移动装置输入第二控制信号，调节所述加热器向远离所述散热器片的方向移动；

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度大于所述预设温度区间，且所述第二温度小于第一预设温度时，向移动装置输入第二控制信号，调节所述散热器片与所述加热器之间的距离至最大。

13.根据权利要求10所述的汽车乘员舱热交换系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述增程器的工作状态、所述第一温度和所述第三温度，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入散热循环管路的步骤包括：

当所述增程器处于启动状态，所述第一温度和所述第三温度均大于预设温度区间，向所述流通管路输入第三控制信号，控制所述流通管路中的介质进入散热循环管路。