BR102019014055A2

BR102019014055A2 - Electric air conditioning system for vehicles with combustion engine

Info

Publication number: BR102019014055A2
Application number: BR102019014055-0A
Authority: BR
Inventors: Paulino Fumio Hiratsuka
Original assignee: Eletra Industrial Ltda
Priority date: 2019-07-07
Filing date: 2019-07-07
Publication date: 2022-05-10

Abstract

A presente invenção descreve um sistema de ar condicionado elétrico para veículos com motor à combustão caracterizado por o compressor do ar condicionado estar acoplado ao eixo cardan e ao motor elétrico otimizando a redução de consumo de combustível em até 30% devido ao acionamento do sistema de ar condicionado.

The present invention describes an electric air conditioning system for vehicles with a combustion engine, characterized in that the air conditioning compressor is coupled to the cardan shaft and the electric motor, optimizing the reduction of fuel consumption by up to 30% due to the activation of the air system. conditioned.

Description

ELECTRIC AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLES WITH COMBUSTION ENGINE

APPLICATION FIELD

[0001] A presente invenção aplica-se a veículos automotores movidos à motores de combustão interna. Mais especificamente, trata-se de um sistema de ar condicionado otimizado para a redução de consumo de combustível devido ao acionamento do sistema de ar condicionado.[0001] The present invention applies to motor vehicles powered by internal combustion engines. More specifically, it is an air conditioning system optimized for the reduction of fuel consumption due to the activation of the air conditioning system.

STATE OF ART

[0002] Nos sistemas de ar condicionado do estado da arte, tal como descrito no documento PI0414247-0, o compressor do ar condicionado e o alternador 24Vcc estão acoplados diretamente ao motor de combustão interna por meio de correias, portanto sem um multiplicador de torque apenas uma relação de polias para adequar a rotação do compressor e alternador. A energia para o acionamento do compressor do ar condicionado é proveniente do motor de combustão interna nas acelerações e quando o veículo está parado em marcha lenta. Quando o veículo está em movimento sem frenagem e aceleração ou em frenagem, a energia é proveniente da inércia do veículo, uma vez que o motor de combustão interna está acoplado ao diferencial através da caixa de câmbio e do eixo cardan. O alternador carregador de baterias auxiliares está acoplado diretamente ao motor de combustão.[0002] In state-of-the-art air conditioning systems, as described in document PI0414247-0, the air conditioning compressor and the 24Vdc alternator are directly coupled to the internal combustion engine through belts, therefore without a torque multiplier just a pulley ratio to adjust the rotation of the compressor and alternator. The energy to drive the air conditioning compressor comes from the internal combustion engine when accelerating and when the vehicle is stopped at idle. When the vehicle is moving without braking and accelerating or braking, the energy comes from the inertia of the vehicle, since the internal combustion engine is coupled to the differential through the gearbox and the cardan shaft. The auxiliary battery charger alternator is directly coupled to the combustion engine.

[0003] O documento US6640562 descreve um sistema de ar condicionado para um veículo, incluindo um circuito refrigerante e um motor, tendo um compressor no circuito refrigerante, uma bateria, um motor elétrico e um mecanismo operativo para conectar e desconectar controladamente um caminho de transmissão de energia entre o motor a combustão e o motor elétrico. O motor elétrico está conectado para acionar o compressor quando energizado pela bateria. Um primeiro controlador está operando para controlar a energia elétrica fornecida ao motor elétrico a partir da bateria. Um mecanismo de controle de capacidade responde ao controlador para manter a capacidade de descarga do compressor abaixo de um valor predeterminado ao ligar o motor elétrico pelo motor a combustão. Porém, este sistema, assim como o sistema do documento PI0414247-0 o compressor e o motor elétrico (ou gerador) estão ligados ao motor a combustão, o que não é muito eficiente.[0003] Document US6640562 describes an air conditioning system for a vehicle, including a refrigerant circuit and an engine, having a compressor in the refrigerant circuit, a battery, an electric motor and an operating mechanism for controllably connecting and disconnecting a transmission path. of energy between the combustion engine and the electric motor. The electric motor is connected to drive the compressor when powered by the battery. A first controller is operating to control the electrical power supplied to the electric motor from the battery. A capacity control mechanism responds to the controller to keep the compressor's discharge capacity below a predetermined value when starting the electric motor by the combustion engine. However, this system, as well as the system in document PI0414247-0, the compressor and the electric motor (or generator) are connected to the combustion engine, which is not very efficient.

[0004] O documento BR102014031764-3 descreve um sistema de ar condicionado veicular, composto por um compressor de ar condicionado com polia dupla e embreagem eletromagnética associada a um motor elétrico auxiliar também com embreagem eletromagnética, software e hardware embarcados que o permitem manter o funcionamento do sistema de ar condicionado na condição de desligamento do motor a combustão interna, propiciado pela ativação do sistema start e stop durante a parada do veículo, garantindo a performance de resfriamento do habitáculo similar ao funcionamento do sistema quando o motor a combustão interna está ligado. Este sistema também faz a ligação do compressor e motor elétrico no eixo do motor à combustão.[0004] Document BR102014031764-3 describes a vehicular air conditioning system, consisting of an air conditioning compressor with double pulley and electromagnetic clutch associated with an auxiliary electric motor also with electromagnetic clutch, embedded software and hardware that allow it to maintain operation of the air conditioning system in the condition of shutdown of the internal combustion engine, provided by the activation of the start and stop system during the vehicle stop, guaranteeing the performance of cooling of the passenger compartment similar to the operation of the system when the internal combustion engine is on. This system also links the compressor and electric motor to the combustion engine shaft.

[0005] O documento PI0708497-8 descreve um sistema de ar condicionado que funciona com a ajuda da energia desperdiçada do veículo compreendendo dispositivos de compressão eficazes acoplado aos dispositivos de refrigeração. Em uma implementação, o dispositivo de compressão compreende um controlador (por exemplo, embreagem magnética) que transmite a energia mecânica desperdiçada de um eixo do ventilador de motor, de um eixo de movimentação do veículo, ou de um eixo de transmissão para um eixo do compressor do refrigerante. Alternativamente, o controlador também pode incluir uma bateria que é carregada com a energia mecânica desperdiçada. Ao detectar certos valores de pressão, o controlador impulsiona o compressor do refrigerante com um eixo rotativo (por exemplo, durante a desaceleração) ou com a corrente da bateria, conforme a necessidade. Em uma implementação, o controlador é configurado para acoplar a compressão imediatamente após a detecção da desaceleração do veículo. Um ou mais kits podem ser usados para ser adaptados nos veículos já existentes de modo que seus sistemas de ar condicionado funcionem principalmente com a ajuda da energia desperdiçada.[0005] The document PI0708497-8 describes an air conditioning system that works with the help of the wasted energy of the vehicle comprising effective compression devices coupled to the cooling devices. In one implementation, the compression device comprises a controller (e.g., magnetic clutch) that transmits wasted mechanical energy from a motor fan shaft, a vehicle drive shaft, or a transmission shaft to a motor shaft. refrigerant compressor. Alternatively, the controller may also include a battery that is charged with wasted mechanical energy. Upon sensing certain pressure values, the controller drives the refrigerant compressor with a rotating shaft (eg during deceleration) or battery current as required. In one implementation, the controller is configured to engage compression immediately upon detection of vehicle deceleration. One or more kits can be used to retrofit existing vehicles so that their air conditioning systems work primarily with the help of wasted energy.

[0006] Os veículos atuais estão sendo projetados para otimizar os seus recursos ao máximo de modo a consumir menos combustível e emitir o mínimo possível de poluentes.[0006] Current vehicles are being designed to optimize their resources to the maximum in order to consume less fuel and emit the least possible pollutants.

[0007] Deste modo, o objetivo da presente invenção é reduzir o consumo de combustível devido ao uso do ar condicionado nos veículos movidos à motor de combustão interna. A redução de consumo de combustível devido ao uso do ar condicionado pode chegar até 30% com a presente invenção.[0007] Thus, the objective of the present invention is to reduce fuel consumption due to the use of air conditioning in vehicles powered by an internal combustion engine. The reduction of fuel consumption due to the use of air conditioning can reach up to 30% with the present invention.

SUMMARY OF THE INVENTION

[0008] Na presente invenção o compressor do ar condicionado está acoplado ao eixo cardan.[0008] In the present invention the air conditioning compressor is coupled to the cardan shaft.

[0009] Quando em aceleração, o motor de combustão aciona o compressor através da caixa de câmbio, portanto o torque exigido pelo compressor será menor que no sistema convencional.[0009] When accelerating, the combustion engine drives the compressor through the gearbox, so the torque required by the compressor will be lower than in the conventional system.

[0010] Quando o veículo está em movimento sem frenagem e aceleração ou em frenagem, a energia é proveniente da inercia do veículo, uma vez que o compressor do ar condicionado está acoplado ao diferencial através do eixo cardan, situação similar ao veículo normal, porém nas três condições o motor elétrico passa a operar como um gerador e através do inversor recarrega o banco acumulador de energia e, quando o veículo está parado o compressor passa a ser acionado pelo motor elétrico que utiliza a energia recuperada na frenagem.[0010] When the vehicle is moving without braking and accelerating or braking, the energy comes from the vehicle's inertia, since the air conditioning compressor is coupled to the differential through the cardan shaft, a situation similar to the normal vehicle, however in the three conditions, the electric motor starts to operate as a generator and, through the inverter, recharges the energy accumulator bank and, when the vehicle is stopped, the compressor starts to be driven by the electric motor that uses the energy recovered in braking.

[0011] Quando o motor elétrico aciona o compressor do ar condicionado, este estará programado a operar com a metade da rotação, consumindo cerca de 50% a menos, e quando o motor está na configuração regenerar este estará programado à máxima potência, portanto a regeneração sempre será maior (cerca de 100%).[0011] When the electric motor starts the air conditioning compressor, it will be programmed to operate at half the speed, consuming about 50% less, and when the motor is in the regenerate configuration, it will be programmed to maximum power, so the regeneration will always be higher (about 100%).

[0012] Quando o motor de combustão interna aciona o compressor este está sendo tracionado após a caixa de câmbio, portanto o torque necessário será menor no motor de combustão interna.[0012] When the internal combustion engine drives the compressor, it is being pulled after the gearbox, so the required torque will be lower in the internal combustion engine.

[0013] O sistema também carrega as baterias auxiliares e supre a energia do sistema elétrico de carroceria e chassi, substituindo o alternador de 12 ou 24Vcc convencional de baixa eficiência e, reduzindo também o consumo de combustível.[0013] The system also charges the auxiliary batteries and supplies energy to the bodywork and chassis electrical system, replacing the conventional low-efficiency 12 or 24Vdc alternator and also reducing fuel consumption.

[0014] Tanto o sistema de 24Vcc da carroceria/chassi assim como a alimentação de 24Vcc do ar condicionado estarão utilizando a energia recuperada nas frenagens.[0014] Both the 24Vdc system of the body/chassis as well as the 24Vdc supply of the air conditioning will be using the energy recovered in the braking.

[0015] O sistema permite também acionar o compressor através do motor elétrico nas acelerações desde que o banco de energia esteja com carga suficiente.[0015] The system also allows activating the compressor through the electric motor in accelerations as long as the power bank is sufficiently charged.

DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0016] A figura 01 é um diagrama de blocos da primeira e terceira corporificações da presente invenção.[0016] Figure 01 is a block diagram of the first and third embodiments of the present invention.

[0017] A figura 02 é um diagrama de blocos da segunda corporificação da presente invenção.[0017] Figure 02 is a block diagram of the second embodiment of the present invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION preferred embodiment

[0018] Com base na figura 1, segue a descrição da primeira corporificação da presente invenção. O sistema de ar condicionado da presente invenção é composto por correias (4) para o acionamento do motor elétrico (11), embreagem eletromagnética (7) para o acoplamento do motor elétrico (11), correia (8) para acionamento do compressor (10) do ar condicionado, embreagem eletromagnética (9) para o acoplamento do compressor (10) do ar condicionado, inversor (12) para controle de regeneração e acionamento do motor elétrico (11), banco acumulador de energia (13), conversor DC/DC (14) para alimentação do sistema elétrico (15) em 24Vcc do ar condicionado, conversor DC/DC (16) para carregar as baterias auxiliares (17) de 24Vcc e sistema elétrico (18) da carroceria e chassi além dos sistemas motor de combustão (2) interna, caixa de cambio (3), eixo cardan (5) e diferencial (6).[0018] Based on figure 1, the description of the first embodiment of the present invention follows. The air conditioning system of the present invention is composed of belts (4) for driving the electric motor (11), electromagnetic clutch (7) for coupling the electric motor (11), belt (8) for driving the compressor (10). ) of the air conditioning, electromagnetic clutch (9) for coupling the compressor (10) of the air conditioning, inverter (12) for control of regeneration and activation of the electric motor (11), energy accumulator bank (13), DC/ DC (14) for powering the electrical system (15) at 24Vdc of the air conditioning, DC/DC converter (16) to charge the auxiliary batteries (17) of 24Vdc and electrical system (18) of the body and chassis in addition to the engine systems of internal combustion (2), gearbox (3), cardan shaft (5) and differential (6).

[0019] O gerenciamento da operação do sistema, entrada das embreagens eletromagnéticas (7) e (9) é feito pelo módulo central de controle MCC (19).[0019] The management of system operation, input of electromagnetic clutches (7) and (9) is done by the central control module MCC (19).

[0020] O modulo MCC (19) recebe a informação do ar condicionado (15) ligado ou desligado, o sinal do sensor de velocidade (20) e o sinal do sensor de estado de carga do banco de energia (13) e comanda as embreagens (7) e (9) e o inversor (12).[0020] The MCC module (19) receives the information from the air conditioning (15) on or off, the speed sensor signal (20) and the charge state sensor signal from the energy bank (13) and commands the clutches (7) and (9) and the inverter (12).

[0021] O sistema da presente invenção funciona conforme abaixo descrito.[0021] The system of the present invention works as described below.

[0022] O modulo MCC (19) gerencia e aciona o inversor (12) e as embreagens eletromagnéticas (7) e (9) conforme a operação.[0022] The MCC module (19) manages and drives the inverter (12) and the electromagnetic clutches (7) and (9) according to the operation.

[0023] Quando o ar condicionado (15) estiver ligado com o veículo parado, a embreagem eletromagnética (7) estará desenergizada desacoplando o eixo cardan (5) do motor elétrico (11) e neste caso as correias (4) não estarão conectadas ao eixo cardan (5), a embreagem eletromagnética (9) estará energizada acoplando o motor elétrico (11) ao compressor (10) do ar condicionado através das correias (8) e o motor elétrico (11) estará tracionando o compressor (10) alimentado pelo inversor (12) que, por sua vez, recebe a alimentação do banco acumulador de energia (13). O banco (13) além de fornecer energia ao motor elétrico (11), estará alimentando os conversores (14) e (16) do sistema elétrico (15) em 24 Vcc do ar condicionado e baterias (17) de 24 Vcc.[0023] When the air conditioning (15) is on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized, decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and in this case the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, in turn, receives power from the energy accumulator bank (13). The bank (13) in addition to supplying energy to the electric motor (11), will be feeding the converters (14) and (16) of the electrical system (15) at 24 Vdc from the air conditioning and batteries (17) at 24 Vdc.

[0024] Quando o veículo está acelerando, ou seja, o motor de combustão está movimentando o veículo, o inversor (12) é inibido, portanto o motor elétrico (11) não estará operando, mas estará em rotação porque a embreagem eletromagnética (7) do motor elétrico (11) assim como a embreagem eletromagnética (9) do compressor (10) estarão energizadas, portanto o compressor (10) do ar condicionado estará funcionando agora com a energia transferida do eixo cardan (5) pelas correias (4) e (8) .[0024] When the vehicle is accelerating, that is, the combustion engine is moving the vehicle, the inverter (12) is inhibited, so the electric motor (11) will not be operating, but will be rotating because the electromagnetic clutch (7 ) of the electric motor (11) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, so the compressor (10) of the air conditioning will now be working with the energy transferred from the cardan shaft (5) by the belts (4) and (8) .

[0025] Esta energia para o compressor (10) agora é proveniente do motor de combustão interna (2), porém o torque para o acionamento do compressor (10) estará menor devido à caixa de cambio (3) que estará multiplicando o torque do motor (2).[0025] This energy for the compressor (10) now comes from the internal combustion engine (2), however the torque to drive the compressor (10) will be lower due to the gearbox (3) that will be multiplying the torque of the engine (2).

[0026] Quando o veículo estiver em movimento, mas sem aceleração, sem frenagem ou em frenagem a energia para o compressor (10) é proveniente da inércia do veículo uma vez que o eixo cardan (5) está conectado diretamente ao diferencial (6). Nesta condição o motor elétrico (11) será comandado pelo inversor (12) a regenerar para o banco acumulador de energia (13).[0026] When the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or braking, the energy for the compressor (10) comes from the inertia of the vehicle since the cardan shaft (5) is directly connected to the differential (6) . In this condition, the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy storage bank (13).

[0027] Quando o veículo parar, após 10 segundos o compressor (10) volta a ser acionado pelo motor elétrico (11) uma vez que a rotação no eixo cardan é zero RPM.[0027] When the vehicle stops, after 10 seconds the compressor (10) is activated again by the electric motor (11) since the rotation in the cardan shaft is zero RPM.

[0028] Quando o veículo está operando sem o ar condicionado ligado, a embreagem eletromagnética (9) estará desacoplada, portanto o compressor não será acionado.[0028] When the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be disengaged, so the compressor will not be activated.

[0029] O motor elétrico (11) estará operando para manter o banco acumulador de energia (13) carregado para suprir a energia do sistema elétrico da carroceria e chassi (18).[0029] The electric motor (11) will be operating to keep the energy accumulator bank (13) charged to supply the energy of the electrical system of the body and chassis (18).

second embodiment

[0030] Com base na figura 2, uma segunda corporificação da presente invenção é descrita. Nesta corporificação o sistema (1) opera sem o conversor DC/DC (16) que, neste caso, é substituído pelo alternador original do veículo que está acoplado ao motor de combustão interna (2).[0030] Based on figure 2, a second embodiment of the present invention is described. In this embodiment, the system (1) operates without the DC/DC converter (16) which, in this case, is replaced by the vehicle's original alternator that is coupled to the internal combustion engine (2).

[0031] O sistema de ar condicionado da presente invenção é composto por correias (4) para o acionamento do motor elétrico (11), embreagem eletromagnética (7) para o acoplamento do motor elétrico (11), correia (8) para acionamento do compressor (10) do ar condicionado, embreagem eletromagnética (9) para o acoplamento do compressor (10) do ar condicionado, inversor (12) para controle de regeneração e acionamento do motor elétrico (11), banco acumulador de energia (13), conversor DC/DC (14) para alimentação do sistema elétrico (15) em 24Vcc do ar condicionado, além dos sistemas motor de combustão (2) interna, caixa de cambio (3), eixo cardan (5) e diferencial (6).[0031] The air conditioning system of the present invention is composed of belts (4) for driving the electric motor (11), electromagnetic clutch (7) for coupling the electric motor (11), belt (8) for driving the electric motor (11). compressor (10) for the air conditioning, electromagnetic clutch (9) for coupling the compressor (10) for the air conditioning, inverter (12) for controlling regeneration and driving the electric motor (11), energy storage bank (13), DC/DC converter (14) for powering the electrical system (15) at 24Vdc for the air conditioning, in addition to the internal combustion engine (2), gearbox (3), cardan shaft (5) and differential (6) systems.

[0032] O gerenciamento da operação do sistema, entrada das embreagens eletromagnéticas (7) e (9) é feito pelo módulo central de controle MCC (19).[0032] The management of system operation, input of electromagnetic clutches (7) and (9) is done by the central control module MCC (19).

[0033] O modulo MCC (19) recebe a informação do ar condicionado (15) ligado ou desligado, o sinal do sensor de velocidade (20) e o sinal do sensor de estado de carga do banco de energia (13) e comanda as embreagens (7) e (9) e o inversor (12).[0033] The MCC module (19) receives the information from the air conditioning (15) on or off, the speed sensor signal (20) and the charge state sensor signal from the energy bank (13) and commands the clutches (7) and (9) and the inverter (12).

[0034] O sistema da presente invenção funciona conforme abaixo descrito.[0034] The system of the present invention works as described below.

[0035] O modulo MCC (19) gerencia e aciona o inversor (12) e as embreagens eletromagnéticas (7) e (9) conforme a operação.[0035] The MCC module (19) manages and drives the inverter (12) and the electromagnetic clutches (7) and (9) according to the operation.

[0036] Quando o ar condicionado (15) estiver ligado com o veículo parado, a embreagem eletromagnética (7) estará desenergizada desacoplando o eixo cardan (5) do motor elétrico (11) e neste caso as correias (4) não estarão conectadas ao eixo cardan (5), a embreagem eletromagnética (9) estará energizada acoplando o motor elétrico (11) ao compressor (10) do ar condicionado através das correias (8) e o motor elétrico (11) estará tracionando o compressor (10) alimentado pelo inversor (12) que, por sua vez, recebe a alimentação do banco acumulador de energia (13). O banco (13) além de fornecer energia ao motor elétrico (11), estará alimentando o conversor (14) do sistema elétrico (15) em 24 Vcc do ar condicionado.[0036] When the air conditioning (15) is on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized, decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and in this case the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, in turn, receives power from the energy accumulator bank (13). The bank (13) in addition to supplying energy to the electric motor (11), will be feeding the converter (14) of the electrical system (15) at 24 Vdc from the air conditioning.

[0037] Quando o veículo está acelerando, ou seja, o motor de combustão está movimentando o veículo, o inversor (12) é inibido, portanto o motor elétrico (11) não estará operando, mas estará em rotação porque a embreagem eletromagnética (7) do motor elétrico (11) assim como a embreagem eletromagnética (9) do compressor (10) estarão energizadas, portanto o compressor (10) do ar condicionado estará funcionando agora com a energia transferida do eixo cardan (5) pelas correias (4) e (8).[0037] When the vehicle is accelerating, that is, the combustion engine is moving the vehicle, the inverter (12) is inhibited, therefore the electric motor (11) will not be operating, but will be rotating because the electromagnetic clutch (7 ) of the electric motor (11) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, so the compressor (10) of the air conditioning will now be working with the energy transferred from the cardan shaft (5) by the belts (4) and (8).

[0038] Esta energia para o compressor (10) agora é proveniente do motor de combustão interna (2), porém o torque para o acionamento do compressor (10) estará menor devido à caixa de cambio (3) que estará multiplicando o torque do motor (2).[0038] This energy for the compressor (10) now comes from the internal combustion engine (2), however the torque to drive the compressor (10) will be lower due to the gearbox (3) that will be multiplying the torque of the engine (2).

[0039] Quando o veículo estiver em movimento, mas sem aceleração, sem frenagem ou em frenagem a energia para o compressor (10) é proveniente da inércia do veículo uma vez que o eixo cardan (5) está conectado diretamente ao diferencial (6). Nesta condição o motor elétrico (11) será comandado pelo inversor (12) a regenerar para o banco acumulador de energia (13).[0039] When the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or braking, the energy for the compressor (10) comes from the inertia of the vehicle since the cardan shaft (5) is directly connected to the differential (6) . In this condition, the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy storage bank (13).

[0040] Quando o veículo parar, após 10 segundos o compressor (10) volta a ser acionado pelo motor elétrico (11) uma vez que a rotação no eixo cardan é zero RPM.[0040] When the vehicle stops, after 10 seconds the compressor (10) is activated again by the electric motor (11) since the rotation in the cardan shaft is zero RPM.

[0041] Quando o veículo está operando sem o ar condicionado ligado, a embreagem eletromagnética (9) estará desacoplada, portanto o compressor não será acionado.[0041] When the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be disengaged, therefore the compressor will not be activated.

[0042] O motor elétrico (11) estará operando para manter o banco acumulador de energia (13).[0042] The electric motor (11) will be operating to maintain the energy accumulator bank (13).

third embodiment

[0043] Também com base na figura 1, segue a descrição da terceira corporificação da presente invenção. Em uma terceira corporificação, o sistema gerencia o estado de carga do banco de energia (13) e aciona o compressor (10) através do motor elétrico (11) mesmo nas acelerações. Esta corporificação difere da corporificação 1 por meio da parametrização do sistema no módulo MMC (19).[0043] Also based on figure 1, follows the description of the third embodiment of the present invention. In a third embodiment, the system manages the state of charge of the power bank (13) and drives the compressor (10) through the electric motor (11) even during accelerations. This embodiment differs from embodiment 1 through system parameterization in the MMC module (19).

[0044] Esta terceira corporificação também será descrita com base na figura 1.[0044] This third embodiment will also be described based on figure 1.

[0045] O sistema de ar condicionado da presente invenção é composto por correias (4) para o acionamento do motor elétrico (11), embreagem eletromagnética (7) para o acoplamento do motor elétrico (11), correia (8) para acionamento do compressor (10) do ar condicionado, embreagem eletromagnética (9) para o acoplamento do compressor (10) do ar condicionado, inversor (12) para controle de regeneração e acionamento do motor elétrico (11), banco acumulador de energia (13), conversor DC/DC (14) para alimentação do sistema elétrico (15) em 24Vcc do ar condicionado, conversor DC/DC (16) para carregar as baterias auxiliares (17) de 24Vcc e sistema elétrico (18) da carroceria e chassi além dos sistemas motor de combustão (2) interna, caixa de cambio (3), eixo cardan (5) e diferencial (6).[0045] The air conditioning system of the present invention is composed of belts (4) for driving the electric motor (11), electromagnetic clutch (7) for coupling the electric motor (11), belt (8) for driving the electric motor (11). compressor (10) for the air conditioning, electromagnetic clutch (9) for coupling the compressor (10) for the air conditioning, inverter (12) for controlling regeneration and driving the electric motor (11), energy storage bank (13), DC/DC converter (14) for powering the electrical system (15) at 24Vdc for the air conditioning, DC/DC converter (16) for charging the 24Vdc auxiliary batteries (17) and the electrical system (18) of the body and chassis in addition to the internal combustion engine (2), gearbox (3), cardan shaft (5) and differential (6) systems.

[0046] O gerenciamento da operação do sistema, entrada das embreagens eletromagnéticas (7) e (9) é feito pelo módulo central de controle MCC (19).[0046] The management of system operation, input of electromagnetic clutches (7) and (9) is done by the central control module MCC (19).

[0047] O modulo MCC (19) recebe a informação do ar condicionado (15) ligado ou desligado, o sinal do sensor de velocidade (20) e o sinal do sensor de estado de carga do banco de energia (13) e comanda as embreagens (7) e (9) e o inversor (12).[0047] The MCC module (19) receives the information from the air conditioning (15) on or off, the speed sensor signal (20) and the charge state sensor signal from the energy bank (13) and commands the clutches (7) and (9) and the inverter (12).

[0048] O sistema da presente invenção funciona conforme abaixo descrito.[0048] The system of the present invention works as described below.

[0049] O modulo MCC (19) gerencia e aciona o inversor (12) e as embreagens eletromagnéticas (7) e (9) conforme a operação.[0049] The MCC module (19) manages and drives the inverter (12) and the electromagnetic clutches (7) and (9) according to the operation.

[0050] Quando o ar condicionado (15) estiver ligado com o veículo parado, a embreagem eletromagnética (7) estará desenergizada desacoplando o eixo cardan (5) do motor elétrico (11) e neste caso as correias (4) não estarão conectadas ao eixo cardan (5), a embreagem eletromagnética (9) estará energizada acoplando o motor elétrico (11) ao compressor (10) do ar condicionado através das correias (8) e o motor elétrico (11) estará tracionando o compressor (10) alimentado pelo inversor (12) que, por sua vez, recebe a alimentação do banco acumulador de energia (13). O banco (13) além de fornecer energia ao motor elétrico (11), estará alimentando os conversores (14) e (16) do sistema elétrico (15) em 24 Vcc do ar condicionado e baterias (17) de 24 Vcc.[0050] When the air conditioning (15) is on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized, decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and in this case the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, in turn, receives power from the energy accumulator bank (13). The bank (13) in addition to supplying energy to the electric motor (11), will be feeding the converters (14) and (16) of the electrical system (15) at 24 Vdc from the air conditioning and batteries (17) at 24 Vdc.

[0051] Quando o veículo está acelerando, ou seja, o motor de combustão está movimentando o veículo, estando o banco acumulador de energia (13) com o nível de energia baixo, o inversor (12) é inibido, portanto o motor elétrico (11) não poderá estará operando, mas estará em rotação porque a embreagem eletromagnética (7) do motor elétrico (11) assim como a embreagem eletromagnética (9) do compressor (10) estarão energizadas, portanto o compressor (10) do ar condicionado estará funcionando agora com a energia transferida do eixo cardan (5) pelas correias (4) e (8).[0051] When the vehicle is accelerating, that is, the combustion engine is moving the vehicle, with the energy accumulator bank (13) with a low energy level, the inverter (12) is inhibited, therefore the electric motor ( 11) cannot be operating, but it will be rotating because the electromagnetic clutch (7) of the electric motor (11) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, therefore the compressor (10) of the air conditioning will be running now with the energy transferred from the cardan shaft (5) by the belts (4) and (8).

[0052] Esta energia para o compressor (10) agora é proveniente do motor de combustão interna (2), porém o torque para o acionamento do compressor (10) estará menor devido à caixa de cambio (3) que estará multiplicando o torque do motor (2).[0052] This energy for the compressor (10) now comes from the internal combustion engine (2), however the torque to drive the compressor (10) will be lower due to the gearbox (3) that will be multiplying the torque of the engine (2).

[0053] Quando o veículo estiver em movimento, mas sem aceleração, sem frenagem ou em frenagem a energia para o compressor (10) é proveniente da inércia do veículo uma vez que o eixo cardan (5) está conectado diretamente ao diferencial (6). Nesta condição o motor elétrico (11) será comandado pelo inversor (12) a regenerar para o banco acumulador de energia (13).[0053] When the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or braking, the energy for the compressor (10) comes from the inertia of the vehicle since the cardan shaft (5) is directly connected to the differential (6) . In this condition, the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy storage bank (13).

[0054] Quando o veículo parar, após 10 segundos o compressor (10) volta a ser acionado pelo motor elétrico (11) uma vez que a rotação no eixo cardan é zero RPM.[0054] When the vehicle stops, after 10 seconds the compressor (10) is activated again by the electric motor (11) since the rotation in the cardan shaft is zero RPM.

[0055] Quando o veículo está operando sem o ar condicionado ligado, a embreagem eletromagnética (9) estará desacoplada, portanto o compressor não será acionado.[0055] When the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be disengaged, so the compressor will not be activated.

[0056] O motor elétrico (11) estará operando para manter o banco acumulador de energia (13) carregado para suprir a energia do sistema elétrico da carroceria e chassi (18).[0056] The electric motor (11) will be operating to keep the energy accumulator bank (13) charged to supply the energy of the electrical system of the body and chassis (18).

[0057] Quando o veículo está acelerando, ou seja, o motor de combustão está movimentando o veículo, estando o banco acumulador de energia (13) com o nível de energia alto, a embreagem eletromagnética (7) estará desenergizada desacoplando o eixo cardan (5) do motor elétrico (11) e neste caso as correias (4) não estarão conectadas ao eixo cardan (5), a embreagem eletromagnética (9) estará energizada acoplando o motor elétrico (11) ao compressor (10) do ar condicionado através das correias (8) e o motor elétrico (11) estará tracionando o compressor (10) alimentado pelo inversor (12) . Neste caso o motor de combustão interna (2) não estará tracionando o compressor do ar condicionado.[0057] When the vehicle is accelerating, that is, the combustion engine is moving the vehicle, with the energy accumulator bank (13) with a high energy level, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized by decoupling the cardan shaft ( 5) of the electric motor (11) and in this case the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through of the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12). In this case the internal combustion engine (2) will not be driving the air conditioning compressor.

Claims

ELECTRIC AIR CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLES WITH COMBUSTION ENGINE containing internal combustion engine (2), gearbox (3), belts (4), cardan shaft (5), differential (6), electromagnetic clutch (7), belt (8), electromagnetic clutch (9), air conditioning compressor (10), electric motor (11), inverter (12), energy storage bank (13), DC/DC converter (14), 24Vdc electrical system for the air conditioning (15), DC/DC converter (16), auxiliary batteries (17), electrical system for the bodywork and chassis (18), central MCC control module (19), speed sensor (20) characterized by the air conditioning (10) is coupled to the cardan shaft (5) and to the electric motor (11) where:

- the belts (4) drive the electric motor (11) by coupling through the electromagnetic clutch (7);
- the belt (8) drives the compressor (10) of the air conditioning by coupling through the electromagnetic clutch (9);
- the inverter (12) controls the regeneration and activation of the electric motor (11), of the energy accumulator bank (13), of the DC/DC converter (14) for powering the electrical system (15) at 24Vdc from the air conditioning, and DC/DC converter (16) to charge the auxiliary batteries (17) of 24Vdc and electrical system (18) of the body and chassis in addition to the internal combustion engine systems (2), gearbox (3), cardan shaft (5 ) and differential (6); and
- the central MCC control module (19) manages the operation of the system (1), input of the electromagnetic clutches (7) and (9), and, upon receiving the information from the air conditioning (15) of on or off, the signal of the speed sensor (20) and the signal from the state of charge sensor of the energy bank (13), this controls the clutches (7) and (9) and the inverter (12), and when the air conditioning ( 15) is turned on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized by decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and in this case the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the clutch electromagnetic (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, for in turn, receives power from the energy accumulator bank (13), the bank (13) in addition to supplying energy to the electric motor (11), will be powering the converters (14) and (16) of the electrical system (15) at 24 Vdc for the air conditioning and batteries (17) of 24 Vdc; and, when the vehicle is accelerating with the combustion engine moving the vehicle, the inverter (12) is inhibited and the electric motor (11) will not be operating, but will be rotating because the electromagnetic clutch (7) of the electric motor (11) ) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, so the compressor (10) of the air conditioning will be working with the energy transferred by the cardan shaft (5) through the belts (4) and (8), and , the energy for the compressor (10) at this time comes from the internal combustion engine (2); and, when the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or braking, the energy for the compressor (10) will come from the inertia of the vehicle through the cardan shaft (5) which is directly connected to the differential (6), in this condition the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy accumulator bank (13); and, when the vehicle stops, after 10 seconds the compressor (10) is again driven by the electric motor (11); and, when the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be released and the electric motor (11) will be operating to keep the energy accumulator bank (13) charged to supply the energy of the electrical system of the bodywork. and chassis (18).

System according to claim 1, characterized in that the DC/DC converter (16) is replaced by the vehicle's original alternator that is coupled to the internal combustion engine (2), DC/DC converter (16), and the auxiliary batteries ( 17), the bodywork and chassis electrical system (18) are removed, and where:

- when the air conditioning (15) is on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) is de-energized by decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and, in this case, the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, in turn, receives power from the energy accumulator bank (13), and the bank (13) supplies energy to the electric motor (11), to feed the converter (14) of the electrical system (15). ) at 24 Vdc from the air conditioning;
- when the vehicle is accelerating, the inverter (12) is inhibited and the electric motor (11) will not be operating, but will be rotating because the electromagnetic clutch (7) of the electric motor (11) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, and the compressor (10) of the air conditioning will be working now with the energy transferred from the cardan shaft (5) by the belts (4) and (8), this energy to the compressor (10) is now from the internal combustion engine (2), but the torque to drive the compressor (10).
- when the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or braking, the energy for the compressor (10) comes from the inertia of the vehicle, since the cardan shaft (5) is directly connected to the differential (6), and , in this condition the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy accumulator bank (13);
- when the vehicle stops, after 10 seconds, the compressor (10) is activated again by the electric motor (11) since the rotation in the cardan shaft is zero RPM; and
- when the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be disengaged and the compressor will not be activated and the electric motor (11) will be operating to maintain the energy accumulator bank (13).

System according to claim 1, characterized in that the system (1) manages the state of charge of the energy bank (13) and drives the compressor (10) through the electric motor (11) even during accelerations and the system (1) be parameterized in the MMC module (19) where:

- when the air conditioning (15) is on with the vehicle stationary, the electromagnetic clutch (7) is de-energized by decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and, in this case, the belts (4) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the compressor (10) of the air conditioning through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12) which, in turn, receives power from the energy accumulator bank (13), the bank (13) in addition to supplying energy to the electric motor (11), will be feeding the converters (14) and (16) from the electrical system (15) at 24 Vdc from the air conditioning and batteries (17) at 24 Vdc;
- when the vehicle is accelerating and the energy storage bank (13) has a low energy level, the inverter (12) is inhibited and the electric motor (11) will not be operating, but will be rotating because the electromagnetic clutch ( 7) of the electric motor (11) as well as the electromagnetic clutch (9) of the compressor (10) will be energized, so the compressor (10) of the air conditioning will now be working with the energy transferred from the cardan shaft (5) by the belts (4 ) and (8), this energy for the compressor (10) now comes from the internal combustion engine (2);
- when the vehicle is in motion, but without acceleration, without braking or in braking, the energy for the compressor (10) will come from the inertia of the vehicle, since the cardan shaft (5) is directly connected to the differential (6), and , in this condition the electric motor (11) will be commanded by the inverter (12) to regenerate for the energy accumulator bank (13);
- when the vehicle stops, after 10 seconds the compressor (10) will be activated again by the electric motor (11);
- when the vehicle is operating without the air conditioning on, the electromagnetic clutch (9) will be disengaged and the electric motor (11) will be operating to keep the energy accumulator bank (13) charged to supply the electrical system of the bodywork and chassis (18); and
- when the vehicle is accelerating and the energy storage bank (13) has a high energy level, the electromagnetic clutch (7) will be de-energized by decoupling the cardan shaft (5) from the electric motor (11) and in this case the belts (4) ) will not be connected to the cardan shaft (5), the electromagnetic clutch (9) will be energized by coupling the electric motor (11) to the air conditioning compressor (10) through the belts (8) and the electric motor (11) will be pulling the compressor (10) powered by the inverter (12), and in this case the internal combustion engine (2) will not be driving the air conditioning compressor.