本發(fā)明涉及車用空調(diào)，尤其涉及一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

1、全球石油資源的緊缺和環(huán)境污染的加劇促使天然氣等清潔、高效的能源廣泛應(yīng)用。在液化天然氣(lng)作為清潔能源在交通領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加的情況下，液化天然氣重卡的冷能資源得到了更廣泛的關(guān)注。然而，lng的氣化過程中釋放的大量冷能通常在汽化器中由冷卻水帶走，導(dǎo)致能源資源的不充分利用。回收這部分冷能可以有效提高能源利用效率，并減少車載空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗，可以實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的雙重目標(biāo)。這一技術(shù)能夠改善重型商用車的性能和經(jīng)濟(jì)性。

2、盡管液化天然氣冷能回收空調(diào)系統(tǒng)已存在，但它們通常依賴于單一冷源的冷能，不能滿足車輛在高溫環(huán)境下需要快速冷卻的需求，也無法應(yīng)對車輛在長時間低燃料消耗下維持舒適駕駛室溫度的問題。這導(dǎo)致了它們在車輛市場上的使用近乎空白。此外，現(xiàn)有的駐車空調(diào)系統(tǒng)通常是獨立于原車空調(diào)系統(tǒng)的，需要額外配置一套制冷系統(tǒng)，這限制了它們與原車空調(diào)系統(tǒng)的協(xié)同工作，無法互相彌補(bǔ)兩者不足之處。

3、因此，當(dāng)前急需一種創(chuàng)新的車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，能夠高效利用lng冷能，同時解決單一冷源冷能不足的問題，以及在車輛處于駐車狀態(tài)下持續(xù)制冷的需求。這一技術(shù)將為車輛提供更高性能、更高經(jīng)濟(jì)性以及更環(huán)保的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)及控制方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng),包括lng儲罐、汽化器、供氣管路、載冷劑回路、制冷劑回路、控制單元和多個傳感器；

4、所述汽化器包括lng流道和載冷劑流道，lng流道串聯(lián)接入供氣管路，載冷劑流道串聯(lián)接入載冷劑回路；

5、所述lng儲罐的出液口通過供氣管路連接汽化器的lng流道入口，所述汽化器的lng流道出口連接發(fā)動機(jī)的供氣系統(tǒng)；

6、所述載冷劑回路順著載冷劑流動方向依次連接汽化器的載冷劑流道出口，經(jīng)過空調(diào)冷芯、水泵和蒸發(fā)器，最終返回至汽化器的載冷劑流道入口；所述空調(diào)冷芯入口設(shè)置第一溫度傳感器，且第一溫度傳感器用于采集空調(diào)冷芯入口載冷劑溫度；

7、所述制冷劑回路沿著制冷劑流動方向依次連接蒸發(fā)器，經(jīng)過壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流部件，最終返回蒸發(fā)器；所述冷凝器上設(shè)置有冷凝風(fēng)機(jī)，且冷凝風(fēng)機(jī)用于冷凝器的散熱；所述壓縮機(jī)入口設(shè)置第二溫度傳感器和第一壓力傳感器，且第二溫度傳感器和第一壓力傳感器用于采集壓縮機(jī)吸氣溫度和壓力；

8、所述控制單元采集多個傳感器的參數(shù)，且控制單元用于控制水泵、壓縮機(jī)、節(jié)流部件和冷凝風(fēng)機(jī)。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，還包括冷卻液管路，所述汽化器增加冷卻液流道，所述冷卻液管路一端連接發(fā)動機(jī)冷卻水系統(tǒng)，所述冷卻液管路另一端連接汽化器的冷卻液流道，且冷卻液流道中的冷卻水來流管路上設(shè)置有電磁閥，所述電磁閥用于控制進(jìn)入汽化器的冷卻液流量。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述載冷劑回路中水泵入口還設(shè)置膨脹水箱，所述膨脹水箱用于載冷劑回路中載冷劑熱脹冷縮的緩沖。

11、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述供氣管路還包括復(fù)溫器，所述復(fù)溫器的冷卻水流道與汽化器并聯(lián)接入冷卻液管路，所述復(fù)溫器的lng流道通過供氣管路串聯(lián)在汽化器和發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)之間，所述復(fù)溫器用于汽化器出口ng的復(fù)熱以滿足發(fā)動機(jī)對供氣溫度的要求。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述壓縮機(jī)為皮帶輪驅(qū)動壓縮機(jī)或者電動壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)為可變排量壓縮機(jī)。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述節(jié)流部件為熱力膨脹閥或者電子膨脹閥。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述節(jié)流部件的流通面積根據(jù)第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第一壓力傳感器的采集值作調(diào)整。

15、一種車載冷能空調(diào)控制方法，是基于權(quán)利要求1-9任意一項所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)的，包括駐車模式和行車模式，包括以下具體步驟：

16、s1：車輛常電接通，初始化車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，使電磁閥處于開啟狀態(tài)；

17、s2：車載冷能空調(diào)啟動，水泵開始以一個設(shè)定的大流量值運行，采集第一溫度傳感器的值t25、第二溫度傳感器的值t35和第一壓力傳感器的值p36；

18、s3：控制單元先采集車輛發(fā)動機(jī)的啟動狀態(tài)，若發(fā)動機(jī)未啟動，則進(jìn)入駐車模式，電磁閥保持開啟，判斷第一溫度傳感器的值t25，若t25≥第二溫度閾值，則啟動壓縮機(jī)，制冷劑回路開始運行；

19、s4：制冷劑回路運行一段時間，第一溫度傳感器的值t25持續(xù)降低，若t25＜第二溫度閾值，則關(guān)閉壓縮機(jī)，其中第二溫度閾值為-2℃；

20、s5：控制單元采集到發(fā)動機(jī)啟動，則進(jìn)入行車模式，判斷第一溫度傳感器的值t25，若t25＞第一溫度閾值，則關(guān)閉電磁閥，并啟動壓縮機(jī)，制冷劑回路開始運行；

21、s6：車載冷能空調(diào)運行一段時間，第一溫度傳感器的值t25持續(xù)降低，若第二溫度閾值≤t25≤第一溫度閾值，則關(guān)閉電磁閥，并關(guān)閉壓縮機(jī)，其中第一溫度閾值為5℃；

22、s7：第一溫度傳感器的值t25持續(xù)降低，若t25＜第二溫度閾值，則開啟電磁閥。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速或排氣量根據(jù)第一溫度傳感器的值t25、第二溫度傳感器的值t35和第一壓力傳感器的值p36作匹配輸出。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，所述節(jié)流部件為電子膨脹閥，則其開度根據(jù)第二溫度傳感器的值t35和第一壓力傳感器的值p36作匹配輸出。

25、本發(fā)明的有益效果為：

26、1.本發(fā)明采用lng冷能和蒸汽壓縮循環(huán)相結(jié)合的雙冷源系統(tǒng)，能夠滿足車輛在高溫環(huán)境下需要快速冷卻的需求，同時解決了車輛在長時間低燃料消耗下維持舒適駕駛室溫度的問題。

27、2.本發(fā)明有效解決了車載空調(diào)系統(tǒng)在未運行或者冷負(fù)荷較小時，系統(tǒng)內(nèi)冷媒溫度容易過低導(dǎo)致凍結(jié)的問題。

28、3.本發(fā)明提出的車載冷能空調(diào)系統(tǒng)和控制方法具備駐車模式和行車模式，兩種模式能夠智能協(xié)同工作，自動保持車內(nèi)空調(diào)的持續(xù)運行，提高了整體用戶體驗；這種智能模式切換功能有效確保了車內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定舒適，為用戶提供了更為便捷、高效的使用體驗。

技術(shù)特征：

1.一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，包括lng儲罐(11)、汽化器(12)、供氣管路(10)、載冷劑回路(20)、制冷劑回路(30)、控制單元(51)和多個傳感器，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，還包括冷卻液管路(40)，所述汽化器(12)增加冷卻液流道，所述冷卻液管路(40)一端連接發(fā)動機(jī)(14)冷卻水系統(tǒng)，所述冷卻液管路(40)另一端連接汽化器(12)的冷卻液流道，且冷卻液流道中的冷卻水來流管路上設(shè)置有電磁閥(41)，所述電磁閥(41)用于控制進(jìn)入汽化器(12)的冷卻液流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述載冷劑回路(20)中水泵(22)入口還設(shè)置膨脹水箱(24)，所述膨脹水箱(24)用于載冷劑回路(20)中載冷劑熱脹冷縮的緩沖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述供氣管路(10)還包括復(fù)溫器(13)，所述復(fù)溫器(13)的冷卻水流道與汽化器(12)并聯(lián)接入冷卻液管路(40)，所述復(fù)溫器(13)的lng流道通過供氣管路(10)串聯(lián)在汽化器(12)和發(fā)動機(jī)(14)供氣系統(tǒng)之間，所述復(fù)溫器(13)用于汽化器(12)出口ng的復(fù)熱以滿足發(fā)動機(jī)(14)對供氣溫度的要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)(33)為皮帶輪驅(qū)動壓縮機(jī)或者電動壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)(33)為可變排量壓縮機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流部件(31)為熱力膨脹閥或者電子膨脹閥。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)流部件(31)的流通面積根據(jù)第一溫度傳感器(25)、第二溫度傳感器(35)和第一壓力傳感器(36)的采集值作調(diào)整。

8.一種車載冷能空調(diào)控制方法，是基于權(quán)利要求1-9任意一項所述的一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)的，包括駐車模式和行車模式，其特征在于，包括以下具體步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種車載冷能空調(diào)控制方法，其特征在于，所述壓縮機(jī)(33)的轉(zhuǎn)速或排氣量根據(jù)第一溫度傳感器(25)的值t25、第二溫度傳感器(35)的值t35和第一壓力傳感器(36)的值p36作匹配輸出。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種車載冷能空調(diào)控制方法，其特征在于，所述節(jié)流部件(33)為電子膨脹閥，則其開度根據(jù)第二溫度傳感器(35)的值t35和第一壓力傳感器(36)的值p36作匹配輸出。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種車載冷能空調(diào)系統(tǒng)，包括LNG儲罐、汽化器、供氣管路、載冷劑回路、制冷劑回路、控制單元和多個傳感器，汽化器包括LNG流道和載冷劑流道；LNG儲罐出液口通過供氣管路連接汽化器LNG流道入口，汽化器LNG流道出口連接發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)；載冷劑回路沿載冷劑流動方向依次連接汽化器載冷劑流道出口、空調(diào)冷芯、水泵和蒸發(fā)器再返回汽化器載冷劑流道入口；制冷劑回路沿制冷劑流動方向依次連接蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流部件再返回蒸發(fā)器；基于該系統(tǒng)還提出了車載冷能空調(diào)控制方法。本發(fā)明可高效利用LNG冷能，同時解決單一冷源冷能不足的問題，能滿足在車輛處于駐車狀態(tài)下持續(xù)制冷的需求，拓寬了車載冷能空調(diào)應(yīng)用場景。

技術(shù)研發(fā)人員：李施明,馬建磊,陳愷,凌煥,陳榴娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)常州工業(yè)技術(shù)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8