一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调，包括：压缩机；三层套管式换热器，其包括外层套管、中层套管和内层套管；其中，所述内层套管的进出口分别连通在所述外层套管的进出口处；车外换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过第三三通阀与所述外层套管相连；车内主换热器，其一端通过第二三通阀分别与所述中层套管和所述车外换热器相连，另一端通过第四三通阀与所述外层套管相连；车内辅换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过单向阀与所述车内主换热器相连。本发明专利技术公开了一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调的控制方法。

A vehicle air conditioner using a three layer intermediate heat exchanger and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调及其控制方法
本专利技术涉及汽车空调领域，具体涉及一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调及其控制方法。
技术介绍
电动车与传统的燃油汽车相比区别在于电动车使用电池作为驱动动力，没有用来采暖的发动机余热，不能提供作为汽车空调冬天采暖用的热源，必须使用自身供暖。用来给空调系统提供动力的电池主要用来驱动汽车，空调系统的能量消耗对汽车每充一次电的行程的影响很大。在制热循环中当环境温度为-10℃时，以为R134a工质的空调系统的供热性能仍良好但当室外温度降低到-20℃以下时系统效能会急剧降低，主要是由于环境温度的降低导致蒸发压力急剧降低，吸气比容增大，制冷剂流量降低，系统制热量下降所致。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便。特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点，广泛应用于汽车空调热交换过程中。传统套管式换热器一般是由两个直径不同的直管制成的同心套管。在这种换热器中，一种流体走内层，另一种流体走外层，两者皆可得到较高的流速，而且在套管式换热器中，两种流体大多为纯逆流，对数平均温差较大，传热系数较高。但传热性能和传热系数往往没有得到大幅度的提高。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调，本专利技术的专利技术目的是解决现有技术中使用两层同心套管进行换热导致换热效率低的问题。本专利技术设计开发了一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调的控制方法，本专利技术的专利技术目的是解决对汽车空调性能参数进行监测后有效控制，使其达到较好的运行状态的问题。本专利技术提供的技术方案为：一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调，包括：压缩机；三层套管式换热器，其包括外层套管、中层套管和内层套管；其中，所述内层套管的进出口分别连通在所述外层套管的进出口处；车外换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过第三三通阀与所述外层套管相连；车内主换热器，其一端通过第二三通阀分别与所述中层套管和所述车外换热器相连，另一端通过第四三通阀与所述外层套管相连；车内辅换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过单向阀与所述车内主换热器相连。优选的是，还包括：第一电子膨胀阀，其设置在所述外层套管到所述第三三通阀之间的输入管路上；以及第二电子膨胀阀，其设置在所述第四三通阀到所述车内主换热器的输入管路上。优选的是，在所述中层套管与所述内层套管之间设置翅片。优选的是，所述三层套管式换热器和所述翅片均为铝合金材料。优选的是，还包括：外层套管温度传感器，其安装在所述外层套管的进出口管路上，用于监测所述外层套管进出口温度；中层套管温度传感器，其安装在所述中层套管的进出口管路上，用于监测所述中层套管进出口温度；压缩机温度传感器，其安装在所述压缩机和所述第一三通阀之间的管路上，用于监测所述压缩机出口温度；控制器，其同时电联所述外层套管温度传感器、所述外层套管温度传感器、所述压缩机温度传感器、所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第三三通阀和所述第四三通阀。一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调的控制方法，使用所述的汽车空调，基于BP神经网络进行控制，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过温度传感器按照冷媒流动方向测量外层套管进口温度TOI、外层套管出口温度TOO、中层套管进口温度TMI、中层套管出口温度TMO、压缩机出口温度T；步骤二、依次将所述步骤一中的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5}，其中，x1为外层套管进口温度系数，x2为外层套管出口温度数，x3为中层套管进口温度系数，x4为中层套管出口温度系数，x5所述压缩机出口温度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4,z5}；其中，z1为第一三通阀调节角度的调节系数，z2为第二三通阀调节角度的调节系数，z3为第三三通阀调节角度的调节系数，z4为第四三通阀调节角度的调节系数，z5为紧急停机信号；步骤五、控制第一三通阀调节角度、第二三通阀调节角度、第三三通阀调节角度、第四三通阀调节角度，使δa(i+1)＝z1iδamax，δb(i+1)＝z2iδbmax，δc(i+1)＝z3iδcmax，δd(i+1)＝z4iδdmax，其中，z1i、z2i、z3i、z4i分别为第i个采样周期输出层向量参数，δamax、δbmax、δcmax、δdmax分别为设定的第一三通阀最大调节角度、第二三通阀最大调节角度、第三三通阀最大调节角度和第四三通阀最大调节角度，δa(i+1)、δb(i+1)、δc(i+1)、δd(i+1)分别为第i+1个采样周期时的第一三通阀调节角度、第二三通阀调节角度、第三三通阀调节角度和第四三通阀调节角度。优选的是，所述步骤五之后还包括：根据第i个采样周期中的温度采样信号，判断第第i+1个采样周期中的汽车空调的运行状态，当输出信号z5i＝0时，进行紧急停止。优选的是，所述中间层节点个数m满足：其中n为输入层节点个数，p为输出层节点个数。优选的是，所述步骤二中，外层套管进口温度TOI、外层套管出口温度TOO、中层套管进口温度TMI、中层套管出口温度TMO、压缩机出口温度T进行规格公式为：其中，xj为输入层向量中的参数，Xj分别为测量参数TOI、TOO、TMI、TMO、T，j＝1,2,3,4,5；Xjmax和Xjmin分别为相应测量参数中的最大值和最小值。优选的是，在所述步骤三中，初始运行状态下，第一三通阀调节角度、第二三通阀调节角度、第三三通阀调节角度、第二三通阀调节角度满足经验值：δa0＝0.95δamax，δb0＝0.75δbmax，δc0＝0.55δcmax，δd0＝0.55δdmax，其中，δa0为第一三通阀初始调节角度，δb0为第二三通阀初始调节角度，δc0为第三三通阀初始调节角度，δd0为第四三通阀初始调节角度；δamax为设定的第一三通阀最大调节角度、δbmax为设定的第二三通阀最大调节角度、δcmax为设定的第三三通阀最大调节角度，δdmax为设定的第四三通阀最大调节角度。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、保证传统套管式换热器耐高压耐腐蚀换热面积可控等优点的同时，改善了设备换热性能，在传统套管式换热器基础上加以改进，换热方式以双面换热为主，这种换热方式能使换热器的传热系数和换热速率有很大的提高，在汽车三换热器空调系统的基础上新增三层套管式中间换热器，改善了压缩机在低温工况下的吸气状况，在制冷或制热模式下都可实现回热，同时增加了系统的制冷量与制热量，提高了除霜、除湿能力；2、增强了设备竞争力，使管壳类换热器在传热系数与换热性能方面的设备竞争力得到增强；3、节能环保，更强的换热性能更高的换热效率带来更少的能源损失，从而能够节省能源，减少余热散失，在汽车空调中使用能更加充分地实现换热性能最优化；4、本专利技术通过基于BP神经网络的控制方法，使第一电子三通阀、第二电子三通阀、第三电子三通阀和第四电子三通阀进行角度调控，使其达到最佳的运行状态，从而提高运行效率。附图说明图1为本专利技术所述的汽车空调系统结构示意图。图2为本专利技术所述的汽车空调制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，包括：压缩机；三层套管式换热器，其包括外层套管、中层套管和内层套管；其中，所述内层套管的进出口分别连通在所述外层套管的进出口处；车外换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过第三三通阀与所述外层套管相连；车内主换热器，其一端通过第二三通阀分别与所述中层套管和所述车外换热器相连，另一端通过第四三通阀与所述外层套管相连；车内辅换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过单向阀与所述车内主换热器相连。

【技术特征摘要】
1.一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，包括：压缩机；三层套管式换热器，其包括外层套管、中层套管和内层套管；其中，所述内层套管的进出口分别连通在所述外层套管的进出口处；车外换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过第三三通阀与所述外层套管相连；车内主换热器，其一端通过第二三通阀分别与所述中层套管和所述车外换热器相连，另一端通过第四三通阀与所述外层套管相连；车内辅换热器，其一端通过第一三通阀与所述压缩机相连，另一端通过单向阀与所述车内主换热器相连。2.如权利要求1所述的使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，还包括：第一电子膨胀阀，其设置在所述外层套管到所述第三三通阀之间的输入管路上；以及第二电子膨胀阀，其设置在所述第四三通阀到所述车内主换热器的输入管路上。3.如权利要求1或2所述的使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，在所述中层套管与所述内层套管之间设置翅片。4.如权利要求3所述的使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，所述三层套管式换热器和所述翅片均为铝合金材料。5.如权利要求4所述的使用三层套管式中间换热器的汽车空调，其特征在于，还包括：外层套管温度传感器，其安装在所述外层套管的进出口管路上，用于监测所述外层套管进出口温度；中层套管温度传感器，其安装在所述中层套管的进出口管路上，用于监测所述中层套管进出口温度；压缩机温度传感器，其安装在所述压缩机和所述第一三通阀之间的管路上，用于监测所述压缩机出口温度；控制器，其同时电联所述外层套管温度传感器、所述外层套管温度传感器、所述压缩机温度传感器、所述第一三通阀、所述第二三通阀、所述第三三通阀和所述第四三通阀。6.一种使用三层套管式中间换热器的汽车空调的控制方法，其特征在于，使用如权利要求5所述的汽车空调，基于BP神经网络进行控制，包括如下步骤：步骤一、按照采样周期，通过温度传感器按照冷媒流动方向测量外层套管进口温度TOI、外层套管出口温度TOO、中层套管进口温度TMI、中层套管出口温度TMO、压缩机出口温度T；步骤二、依次将所述步骤一中的参数进行规格化，确定三层BP神经网络的输入层向量x＝{x1,x2,x3,x4,x5}，其中，x1为外层套管进口温度系数，x2为外层套管出口温度数，x3为中层套管进口温度系数，x4为中层套管出口温度系数，x5所述压缩机出口温度系数；步骤三、所述输入层向量映射到中间层，所述中间层向量y＝{y1,y2,…,ym}；m为中间层节点个数；步骤四、得到输出层向量z＝{z1,z2,z3,z4,z5}；其中，z1为第一三通阀调节角度的调节系数，z2为第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，陆鼎荣，郭勤，韦长华，王建超，李国迪，白杨，张可欣，秦贵和，
申请(专利权)人：吉林大学，江苏超力电器有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22