阅读说明：本技术 汽车空调的无风感送风系统及送风系统的控制方法 (Non-wind-sensing air supply system of automobile air conditioner and control method of air supply system ) 是由 潘乐燕 王天英 邵世婷 闫福珑 刘伟 于 2018-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车空调的无风感送风系统及送风系统的控制方法,该无风感送风系统包括控制器和与所述控制器通信连接的空调箱；还包括设于顶棚的风腔,所述风腔具有多个连通车内的出风孔；所述控制器能够控制所述空调箱的冷风输送至所述风腔,其中,所述出风孔的数目、排布及大小使得所述冷风进入所述风腔后能够形成静压腔。该无风感送风系统能够实现无风感的出风模式,以在整车快速降温后将车内温度维持在舒适温度且乘客不会感到有冷风吹拂,提高了乘客舒适性体验。(The invention discloses a non-wind-sensing air supply system of an automobile air conditioner and a control method of the air supply system, wherein the non-wind-sensing air supply system comprises a controller and an air conditioner box which is in communication connection with the controller; the air cavity is provided with a plurality of air outlet holes communicated with the interior of the vehicle; the controller can control the cold air of the air-conditioning box to be conveyed to the air cavity, wherein the number, arrangement and size of the air outlet holes enable the cold air to enter the air cavity and then form a static pressure cavity. This no wind sense air supply system can realize the air-out mode of no wind sense to maintain the temperature in the car at comfortable temperature and the passenger can not feel to have cold wind to blow after whole car rapid cooling, improved passenger's comfortable sexual experience.)

汽车空调的无风感送风系统及送风系统的控制方法

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域，特别是涉及一种汽车空调的无风感送风系统及送风系统的控制方法。

背景技术

目前，汽车空调出风多为局部出风口通过格栅导向，即通过出风口的格栅叶片角度的调节来实现出风方向的调整，该种方式只能将出风集中在一个方向上，当车内温度降低后，出风也仍集中在一个风向上，这样会使吹到的乘客有冷感，而出风吹不到的地方仍然会有燥热感，也就是说，车内温度分布极不均匀，极大地影响乘客舒适性，特别是对于老人和小孩而言，容易引发感冒等问题。

有鉴于此，如何实现汽车空调送风系统的无风感出风模式，以将车内温度维持在舒适温度而不会使乘客有冷感，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车空调的无风感送风系统，该无风感送风系统能够实现无风感的出风模式，以在整车快速降温后将车内温度维持在舒适温度且乘客不会感到有冷风吹拂，提高了乘客舒适性体验。本发明的另一目的是提供一种具有上述无风感送风系统的汽车空调送风系统的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车空调的无风感送风系统，包括控制器和与所述控制器通信连接的空调箱；还包括设于顶棚的风腔，所述风腔具有多个连通车内的出风孔；所述控制器能够控制所述空调箱的冷风输送至所述风腔，其中，所述出风孔的数目、排布及大小使得所述冷风进入所述风腔后能够形成静压腔。

本发明提供的汽车空调的无风感送风系统，在车内顶棚设置有风腔，该风腔具有多个连通车内的出风孔，控制器能够控制空调箱的冷风输送至风腔，该风腔的出风孔的数目、排布及大小的设计使得冷风进入风腔后能够形成静压腔，这样设计后，当控制控制器使空调箱的冷风进入顶棚的风腔后，能够在该风腔内形成一定压力的静压腔，由于静压腔内的压力高于车内压力，所以冷风会以较低的流速流出出风孔，刚流出的冷风会位于车内顶棚的下方，该部位的空气温度比车内其它区域的空气温度低，根据空气热升冷降的原理，从顶棚风腔吹出的冷空气会下沉而被周围空气加热后再次吸入空调箱，进行下一循环，如此往复循环降低车内温度至人体舒适温度，这样，乘客不会感觉到冷风吹拂，可实现无风感降温，提高乘客的舒适性。

如上所述的无风感送风系统，所述风腔由所述顶棚的风道槽和散风板形成，多个所述出风孔形成于所述散风板。

如上所述的无风感送风系统，所述散风板的所述出风孔的大小及排布以使所述静压腔内的风速≤2m/s为目标确定。

如上所述的无风感送风系统，所述散风板的开孔率在0.2％～5％范围内选取。

如上所述的无风感送风系统，所述出风孔的孔径在2～5mm范围内选取。

如上所述的无风感送风系统，所述出风孔的孔口出流速度≤4m/s。

如上所述的无风感送风系统，所述出风孔的孔口出流前的空气流速与孔口出流速度的比值≤0.25。

如上所述的无风感送风系统，多个所述出风孔在所述散风板上排布呈U形。

如上所述的无风感送风系统，还包括与所述风腔连通的风道，所述空调箱的冷风能够经所述风道输送至所述风腔。

如上所述的无风感送风系统，所述出风孔处设有氛围灯，所述控制器还用于根据所述出风孔的出风温度调节所述氛围灯的颜色。

如上所述的无风感送风系统，还包括与所述控制器通信连接的检测元件，其用于检测当前环境参数；所述控制器内预存有人体舒适曲线，所述控制器能够根据所述当前环境参数及所述人体舒适曲线调节所述空调箱的鼓风机的运转档位及所述空调箱的压缩机的转速。

如上所述的无风感送风系统，所述检测元件包括车内温度传感器、车外温度传感器、湿度传感器以及用于阳光传感器。

本发明还提供一种汽车空调送风系统的控制方法，所述送风系统包括上述任一项所述的无风感送风系统；所述控制方法包括下述步骤：

发送启动无风感送风模式的指令至所述控制器；

所述控制器控制所述空调箱的冷风输送至所述风腔后经所述出风孔吹出；

同时，所述控制器获取当前环境参数，并根据当前环境参数及预存的人体舒适曲线调节所述空调箱的鼓风机的运转档位及所述空调箱的压缩机的转速，以使所述出风孔的出风温度与所述人体舒适曲线对应。

本发明提供的汽车空调送风系统的控制方法，基于具有上述无风感送风系统的汽车空调送风系统，具有相同的技术效果，不再重复论述。

如上所述的控制方法，所述送风系统切换至无风感送风模式后，所述控制器控制所述空调箱的压缩机排量维持切换前送风模式对应的排量；

所述控制器还控制所述空调箱的鼓风机风量调节至不高于切换前送风模式的目标风量；

所述控制器还控制所述空调箱的温度风门根据切换前送风模式的目标设定温度范围调节；

所述控制器还将除所述出风孔外的其他出风口的出风模式调节为吹身模式。

如上所述的控制方法，所述送风系统切换至无风感送风模式后，所述控制器对所述温度风门的控制方法具体为：

切换前送风模式下，所述温度风门的目标设定温度范围为第一设定范围时，切换后，所述控制器控制所述温度风门处于最低设定温度对应的位置；

切换前送风模式下，所述温度风门的目标设定温度范围为第二设定范围时，切换后，所述控制器控制所述温度风门向冷风位置偏移第一设定比例；

切换前送风模式下，所述温度风门的目标设定温度范围为第三设定范围时，切换后，所述控制器控制所述温度风门向冷风位置偏移第二设定比例，其中，所述第二设定比例小于所述第一设定比例；

切换前送风模式下，所述温度风门的目标设定温度范围为第四设定范围时，切换后，所述控制器控制所述温度风门维持位置不变；

其中，所述第一设定范围的下限值为最低设定温度，所述第四设定范围的上限值为最高设定温度，且所述第一设定范围＜所述第二设定范围＜所述第三设定范围＜所述第四设定范围。本发明还提供另一种汽车空调送风系统的控制方法，所述送风系统包括上述任一项所述的无风感送风系统；所述控制方法包括下述步骤：

发送启动所述送风系统的指令至所述控制器；

所述控制器控制所述送风系统进入快速降温模式，并在该模式下运行设定时间；

之后，判断车外温度大于第一设定温度，且车内温度大于车外温度时，所述送风系统维持快速降温模式，并实时监测所述车内温度，当所述车内温度小于第二设定温度，所述送风系统进入无风感送风模式；

判断所述车外温度小于第一设定温度时，所述控制器控制所述送风系统切换至无风感送风模式；

所述无风感送风模式下，所述控制器控制所述空调箱的冷风输送至所述风腔后经所述出风孔吹出。

附图说明

图1为具体实施例中汽车空调的无风感送风系统的散风板在车内的结构布置示意图；

图2为具体实施例中形成无风感送风系统的风腔的顶棚的局部结构示意图；

图3为具体实施例中散风板的正视图；

图4为具体实施例中无风感送风系统的风腔的剖面示意图；

图5为具体实施例中无风感送风系统的结构框图；

图6示出了流体流经具有多个小孔的孔板的射流示意简图。

其中，图1至图5中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

控制器10，空调箱20，检测元件30，D柱风道40，风腔50，顶棚51，风道槽511，散风板52，出风孔521。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

目前，汽车空调送风系统的出风口多设置为格栅状结构，通过调整格栅叶片角度来实现出风方向的调整，该种方式将出风集中在一个方向上，当车内温度降到一定程度后，集中方式的出风会吹拂乘客，容易使乘客有冷感，同时出风吹不到的地方会有燥热感，也就是说，车内空气温度不均匀，容易使乘客特别是老年或儿童出现感冒等问题。为此，本发明在现有汽车空调送风系统的基础上设计了无风感送风系统。

请参考图1至图5，图1为具体实施例中汽车空调的无风感送风系统的散风板在车内的结构布置示意图；图2为具体实施例中形成无风感送风系统的风腔的顶棚的局部结构示意图；图3为具体实施例中散风板的正视图；图4为具体实施例中无风感送风系统的风腔的剖面示意图；图5为具体实施例中无风感送风系统的结构框图。

该实施例中，汽车空调的无风感送风系统包括控制器10和与控制器10通信连接的空调箱20；还包括顶棚51的风腔50，该风腔50具有多个连通车内的出风孔521；控制器10能够控制空调箱20的冷风输送至风腔50，其中，出风孔521的数目、排布及大小使得冷风进入风腔50后能够形成静压腔。

为简化结构，具体设置时，该控制器10可以使用已有送风系统的控制器，空调箱20也使用已有送风系统的空调箱，当然，可以理解，实际设置时，也可根据需要单独设置对应于顶棚51的风腔50的控制器和空调箱。

如上设计后，当控制控制器10使空调箱20的冷风进入顶棚51的风腔50后，能够在该风腔50内形成一定压力的静压腔，由于静压腔内的压力高于车内压力，所以冷风会以较低的流速流出出风孔521，刚流出的冷风会位于车内顶棚51的下方，该部位的空气温度比车内其它区域的空气温度低，根据空气热升冷降的原理，从顶棚51的风腔50吹出的冷空气会下沉而被周围空气加热后再次吸入空调箱20，进行下一循环，如此往复循环降低车内温度至人体舒适温度，这样，乘客不会感觉到冷风吹拂，可实现无风感降温，提高乘客的舒适性。

具体应用时，控制器10可根据当前车内温度来判断是否要使空调箱20的冷风输送至顶棚51的风腔50，也就是说，控制器10可以根据当前车内温度来判断是否切换至无风感送风模式。

其中，当前车内温度可通过与控制器10通信连接的检测元件30来获取，具体地，检测元件30可以包括车内温度传感器。

具体地，控制器10可以与车内前排的显示屏、车内后排空调控制面板通信连接，这样便于乘客通过显示屏、控制面板向控制器10发送指令，以对送风系统的送风模式进行切换。

其中，顶棚51的风腔50由形成于顶棚51的风道槽511和散风板52围合形成，多个出风孔521形成于散风板52；如图1所示，这样设计后，散风板52相当于车内的顶壁，也可以理解为在原先车内的顶壁板上开设多个出风孔521，这样，可无需在现有结构上增加新的结构设计，实现简单又可靠。

风腔50内能够形成静压腔是实现无风感送风的核心，冷风进入风腔50形成静压腔后，能够大幅度地降低动压，获得较大的静压，静压腔的截面积比出风孔521的直径大，从而静压腔内的风速会大大降低，进而能够平均分配至各出风孔521，经过平均分配的冷空气流经过出风孔521流出，可在车内形成均匀的流场，一方面使乘客感受不到风感，另一方面使车内温度分布均衡。

理论上说，静压腔内部静压处处相等，也就是说，静压腔内部流速处处为零，但在实际过程中无法实现，所以本方案中，在设计散风板52时，其上出风孔521的数目、大小及排布的设置应当使得静压腔内的风速≤2m/s，或者使出风孔521的进出风速有明显下降，具体可根据实际情况进行试验或仿真标定。

下面详细说明散风板52上出风孔521的相关参数的确定原理。

散风板52上出风孔521的数目及大小可用开孔率k来表示，其中，开孔率k的计算公式如下：

式中：d₀为出风孔521的直径，l为孔间距。

请一并结合图6，图6示出了流体流经具有多个小孔的孔板的射流示意简图。

如图6所示，流体经多个小孔出流的射流在汇合为总流前存在一个汇合段，该汇合段的长度为x₀，如图中标示，其中，x₀＝5l。

在汇合段以后，则与自由射流相似存在一中心速度保持不变的起始段，该起始段的长度x₁与孔板的形状及尺寸参数相关，具体到本实施例中，即与散风板52的形状及尺寸参数相关。

该实施例中，散风板52的局部设置出风孔521，也就是说，无风感送风模式采用局部孔板的送风方式，具体地，为便于设置，散风板52上的多个出风孔521排布呈U形，如图1和图4所示。

其中，局部孔板射流情况下，对应的汇合段长度及起始段长度的计算与上述类似。

其中，射流中心速度的衰减可按下述公式计算：

式中：

为起始段内的中心速度，u₀为孔口出流速度，K₁、K₂、K3分别为考虑射流受限、重叠及不等温的修正系数，k为开孔率，μ为孔口流量系数。

温度衰减的计算公式如下：

式中：Δt_x1为起始段内中心温度与周围空气温度之差，Δt₀为孔口送风温度与周围温度之差。

结合图6，实际设置时，可以根据车型及送风要求等设定出风孔521的孔口出流速度、汇合段长度及起始段长度，温度差等，然后再根据上述各公式反算出散风板52的开孔率等参数，以此来确定出风孔521的分布密度、孔径大小等。

具体的方案中，为达到较好的空气分布效果，散风板52的开孔率可在0.2％～5％范围内选取，出风孔521的孔径可在2～5mm范围内选取。

具体的方案中，出风孔521的孔口出流速度一般设为4m/s以下，以避免孔口出流时产生较大的噪声，并保证工作区域内流速处于合适的范围，不会使乘客有吹风的感觉。

具体的方案中，为使散风板52的出风均匀，出风孔521的孔口出流前的空气流速与孔口出流速度之比限定在0.25以下，以避免出流不均或者出流偏斜。

需要指出的是，实际设置时，上述各相关参数的设定并不局限与上述范围，可根据实际需求进行调整。

具体的方案中，空调箱20的出风口与汽车的D柱风道40连通，D柱风道40与风腔50连通，也就是说，在无风感模式下，空调箱20吹出的冷风经由D柱风道40输送至风腔50。

可以理解，实际设置时，也可通过C柱风道等其他风道将空调箱20的出风口与风腔50连通。

具体的方案中，为提升乘客体验，还可在散风板52的出风孔521处设置氛围灯，控制器10还可根据出风孔521的出风温度力调节氛围灯的颜色，以使乘客能够直观获取当前车内的温度情况。

此外，前述检测元件30除了包括上述车内温度传感器外，还包括车外温度传感器、湿度传感器和阳光传感器，以用于检测当前环境参数，显然，环境参数包括车内温度、车外温度、湿度及阳光强弱。

控制器10内预存有人体舒适曲线，其中，人体舒适曲线可通过试验标定或仿真获取。

其中，控制器10能够根据接收到的检测元件30的检测的当前环境参数及人体舒适性曲线调节空调箱20的鼓风机的运转档位及空调箱20的压缩机的转速。

在无风感送风模式下，控制器10可根据当前环境参数及内存的人体舒适曲线来调整空调箱20的鼓风机的运转档位及空调箱20的压缩机的转速，以使出风孔521的出风温度与人体舒适曲线相对应。这样，在无风感送风模式下，进一步对相关机构进行适应性调节，以进一步提高车内环境舒适度。

相应地，本发明还提供一种汽车空调送风系统的控制方法，该送风系统包括了上述实施例所述的无风感送风系统。

该控制方法包括下述步骤：

发送启动无风感送风模式的指令至控制器10；

其中，指令可以通过与控制器10通信连接的显示屏或控制面板，或者是用户的手机发送。

当控制器10接收到启动无风感送风模式的指令后，控制空调箱20的冷风输送至风腔50后经出风孔521吹出；同时，控制器10还接收检测元件30传递的当前环境参数，并根据当前环境参数及预存的人体舒适曲线调节空调箱20的鼓风机的运转档位及空调箱20的压缩机的转速，以使出风孔521的出风温度与人体舒适曲线对应。

需要说明的是，控制器10在接收到启动无风感送风模式的指令前，送风系统通常已经处于工作状态，也就是说，控制器10是在接收指令后，将送风系统的送风模式切换为无风感送风模式，切换后，送风系统的相关执行机构会在无风感送风的控制逻辑下动作。

具体地，送风系统的相关执行机构包括空调箱20的压缩机、鼓风机和温度风门，以及出风模式；

在送风系统切换至无风感送风模式后，控制器10的控制逻辑如下：控制器10控制空调箱20的压缩机排量维持在切换前送风模式对应的排量；

控制器10还控制空调箱20的鼓风机风量调节至不高于切换前送风模式的目标风量；

具体地，以鼓风机的风量有六个档位为例说明，若切换前，鼓风机的目标档位为1～2档，切换后，将鼓风机的档位限定为1档；若切换前，鼓风机的目标档位为3～4档，切换后，可将鼓风机的档位限位为2档；若切换前，鼓风机的目标档位为5档，切换后，可将鼓风机的档位限定为3档；若切换前，鼓风机的目标档位为6档，切换后，可将鼓风机的档位限定为4档。

需要指出的是，通常，切换后，鼓风机的目标风量应当低于切换前的目标风量，但是当切换前，鼓风机的目标档位已处于最低档位时，切换后，则可维持在最低档位；当然，实际中可根据需要进行调整。

控制器10还控制空调箱20的温度风门根据切换前送风模式的目标设定温度范围调节；

具体地，以温度风门有四个目标设定温度范围为例说明温度风门的调节方式。

温度风门的四个目标设定温度范围分别为第一设定范围、第二设定范围、第三设定范围和第四设定范围，其中，第一设定范围的下限值为最低设定温度，第四设定范围的上限值为最高设定温度，且第一设定范围＜第二设定范围＜第三设定范围＜第四设定范围。

切换前送风模式下，温度风门的目标设定温度范围为第一设定范围时，切换后，控制器10控制温度风门处于最低设定温度对应的位置；

切换前送风模式下，温度风门的目标设定温度范围为第二设定范围时，切换后，控制器10控制温度风门向冷风位置偏移第一设定比例；

切换前送风模式下，温度风门的目标设定温度范围为第三设定范围时，切换后，控制器10控制温度风门向冷风位置偏移第二设定比例，其中，第二设定比例小于第一设定比例；

切换前送风模式下，温度风门的目标设定温度范围为第四设定范围时，切换后，控制器10控制温度风门维持位置不变。

控制器10还将除出风孔521外的其他出风口的出风模式调节为吹身模式。

上述各执行机构的调节目的均是降低出风温度，以补偿风量的减小，以避免出风吹拂乘客。

本发明还提供一种汽车空调送风系统的控制方法，该送风系统包括了上述实施例所述的无风感送风系统。

该控制方法为控制器10的自动控制逻辑，该控制方法包括下述步骤：

发送启动送风系统的指令至控制器10；

同样地，该指令可以通过与控制器10通信连接的显示屏或控制面板，或者是用户的手机发送。

控制器10接收启动送风系统的指令后，控制送风系统进入快速降温模式，并在该模式下运行设定时间；

可以理解，当要求启动送风系统时，表明车内温度较高，需要降温，所以在接收启动送风系统的指令后，先控制送风系统在快速降温模式运行设定时间。

其中，该设定时间可以根据需求或人为设定，比如为2min。

之后，判断车外温度大于第一设定温度，且车内温度大于车外温度时，表明仍需要快速降温，使送风系统维持快速降温模式，并实时监测车内温度，当车内温度小于第二设定温度时，控制器10控制送风系统切换至无风感送风模式；

判断车外温度小于第一设定温度时，控制器10控制送风系统切换至无风感送风模式。

无风感送风模式下，控制器10对相关执行机构的控制逻辑与前述类似，不再重复。

其中，第一设定温度和第二设定温度可根据实际需求确定，比如可将第一设定温度设为35℃，第二设定温度设为30℃。

以上对本发明所提供的汽车空调的无风感送风系统及送风系统的控制方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。