CN100523634C - 车辆空调器 - Google Patents

Abstract

一种车辆空调器，其中逆变器温度传感器(22g)的检测温度超过预定值时，驱动电动压缩机(3)的电动机(4)的逆变器6就工作于过热保护模式下，用一个与空调控制器(20)速度命令值不同的热保护速度驱动电动机，保证制冷剂的流速，并能够冷却自身。此时，在冷凝器风扇(8)或车厢吹风机(14)通过旅客操作或空调控制被停止工作时，它用于促进热交换器中的热交换，由此它能够防止冷凝器(7)中制冷剂压力的升高和防止在蒸发器(11)中结霜，还能够防止制冷循环(2)功能的失败。

Description

车辆空调器

技术领域

本发明涉及一种车辆空调器，它给使用电动压缩机的冷却系统提供一种保护功能。

背景技术

在过去，公知的是一种使用电动压缩机的车辆空调器，它设有吸取和排放制冷剂的压缩机体、对吸取到压缩机体中的制冷剂进行压缩的压缩单元、驱动压缩单元的电动机以及驱动和控制电动机的电动机驱动设备，制冷循环设有冷凝器、减压器、蒸发器等。

在这种车辆空调器中，由于在电动机驱动设备自身工作的过程中产生的热和发动机排放的热及其它热源，驱动和控制电动压缩机的电动机驱动设备的温度就会升高。由于此原因，设有半导体设备的电动机驱动设备通常易于停止工作。为了解决此问题，一种实际的做法就是将电动机驱动设备设置在能够与电动压缩机吸取侧的制冷剂进行热交换的位置，并提高电动机的速度来增加电动压缩机中制冷剂的吸取量，以此在电动机驱动设备的温度超过预定值时冷却电动机驱动设备，从而防止电动机驱动设备发热(例如，见日本未经审查的专利出版物(Kokai)JP2003-139069)。但是，上述相关技术没有考虑在电动压缩机的电动机不工作，即，制冷剂没有流动时，防止电动机驱动设备发热。

而且，在电动机不工作或者冷却热负荷较小时，即，在由冷凝器和蒸发器组成的制冷循环中在热交换器内几乎没有热交换时，如果通过提高电动机的速度来强迫制冷剂在制冷循环中流动以试图防止电动机驱动设备发热，就会产生下列问题。

也就是说，如果试图将高压制冷剂提供给几乎没有参与任何热交换的冷凝器，那么冷凝器中制冷剂的流动速率不会充分地提高，所以在冷凝器的制冷剂进口侧的压力会增大，相应地电动机的转矩也会增大。由于此原因，电动机的电流就增大，所以就会引起电动机驱动设备的内部温度升高，再也不能获得由电动机驱动设备的制冷剂产生的充分冷却效果。而且，如果试图将高压制冷剂提供给冷凝器，在冷凝器的制冷剂进口侧的压力会大大地增加，该压力往往会损害制冷剂的流通通道，并使制冷循环停止工作。

另一方面，即使在蒸发器中，由于热交换量较少，到蒸发器中的制冷剂的流动速率的提高会使蒸发器被过度冷却，并使冷凝器的冷凝水被冷冻(形成霜冻)。由于同样的原因，该制冷循环也往往会停止工作。

发明内容

本发明的目的就是在强迫制冷剂在制冷循环中流动时保护该制冷循环，从而防止电动压缩机的电动机驱动设备发热。

为了实现上述目的，根据本发明的第一种方案，提供一种车辆空调器，包括：设有电动压缩机(3)和热交换器(7，11)的制冷循环(2)，该电动压缩机(3)具有吸取和压缩制冷剂的压缩机构(5)、用于驱动压缩机构的电动机(4)和用于控制和驱动电动机的电动机驱动设备(6)，该电动压缩机设置成能够通过制冷剂进行冷却，而热交换器(7，11)用于在空气和制冷剂之间进行热交换；吹风器(8，14)，用于将空气吹进热交换器中；和空调控制器(20)，用于将一个用于指令电动机速度或停止情况的速度命令值提供给电动机驱动设备；电动机工作于过热保护模式下，其中电动机通过一个与速度命令值分离设定的热保护速度运行，并在电动机处于过热状态时吸收和压缩制冷剂，以能通过制冷剂冷却电动机驱动设备；在吹风器停止工作时，空调控制器就将吹风器设定过热保护模式下的运行状态。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种在过热保护模式工作的车辆空调器，其中如果在电动压缩机的电动机驱动设备过热时，该电动压缩机就通过一个从速度命令值中单独设定给电动机的热保护速度被独立驱动，由此电动机驱动设备使用流经制冷循环中的制冷剂进行冷却，其中：在将空气吹进热交换器(用于在流经制冷循环和空气之间进行热交换)的吹风器停止工作时，就开始过热保护模式下的工作，吹风器转换为工作状态，所以它能够提高吹进热交换器中的空气量以能增加热交换器中的热交换量，并能够保护制冷循环。

也就是说，它能够防止由于在吹风器停止工作和热交换器的热交换量非常小时，在制冷循环中伴有制冷剂流动的制冷循环高压部分中，热交换器内的制冷剂压力的增加对制冷循环造成损害，由于伴有制冷剂流过制冷循环的制冷循环低压部分中热交换器温度的下降而防止冷冻，而且能够防止制冷循环其它功能的失败。

根据本发明的第二种方案，热交换器是冷凝器(7)，用于冷凝从电动压缩机排放出的制冷剂，吹风器可以是冷凝器风扇(8)，用于将空气吹进冷凝器中。

根据本发明的第三种方案，冷凝器风扇根据由空调控制器设定给电动机驱动器的速度命令值进行控制，并在该速度命令值指令电动机停止运转时而停止工作，在电动机工作在过热保护模式下时，冷凝器风扇能够从停止状态转换为工作状态。由于此原因，在开始工作在过热保护模式时，电动机就开始工作在电动压缩机的电动机的停止状态，根据电动机的速度命令值已经进入停止状态的冷凝器风扇能够与过热保护模式下的工作一起进入工作状态，所以冷凝器能够与通过冷凝器风扇吹进的空气进行热交换。因此，能够避免冷凝器中制冷剂压力的升高，由此也能够避免在电动压缩机的过热保护模式下对工作中的制冷循环造成损害，并能保护制冷循环。

根据本发明的第四种方案，热交换器是蒸发器(11)，用于排放电动压缩机吸进的制冷剂，吹风器可以是车厢的吹风机(14)，用于将空气吹送给蒸发器。

根据本发明的第五种方案，空调器还设有流速开关(21d)，用于指令车厢吹风机停止或运行，在流速开关指令车厢吹风机停止工作而且电动机工作在过热保护模式下时，空调控制器将车厢吹风机改变为工作状态。由于此原因，在开始工作在过热保护模式、而且电动机由于流速开关而在车厢中吹风机处于停止状态时开始工作时，车厢吹风机能够转换为工作状态，所以蒸发器能够与通过车厢吹风机吹进的空气进行热交换，因此它能够防止由于蒸发器的制冷剂而产生过度冷却，并且防止由于过度冷却而冷冻冷凝水，从而防止制冷循环功能的失败。

根据本发明的第六种方案，在电动压缩机停止工作而且过热状态产生时，就能够进入过热保护模式。

根据本发明的第七种方案，热保护速度可以是一个预设的固定值。

根据本发明的第八种方案，在电动压缩机根据来自于空调控制器的速度命令值工作而且过热状态产生时，就进入过热保护模式，热保护速度能够设定为大于速度命令值预定量的速度。

根据本发明的第九种方案，空调器设有驱动设备温度检测器，用于检测电动机驱动设备的温度，电动机驱动设备根据由驱动设备温度检测器检测的温度判断它是否应该工作在过热保护模式，在判断它应该工作在过热保护模式时，就用热保护速度驱动电动机而不考虑来自于空调控制器的速度命令值，并将过热保护标志发送给空调控制器，空调控制器根据过热保护标志判断过热保护模式的工作状态，并能够将吹风器设定为工作状态。

根据本发明的第十种方案，空调控制器能够根据由驱动设备温度检测器检测的温度判断电动机驱动设备的工作状态是过热保护模式。

顺便提及，用于表示上述器件的圆括号中的参考标号是用来表示在本发明实施例的下面描述中具体器件的关系。

从下面结合附图对本发明的优选实施例作出的描述中，将会更加充分地理解本发明。

附图说明

本发明的这些和其它目的和特征将会从下面参考附图的优选实施例的描述中变得更清楚，其中：

图1是本发明一个实施例的车辆空调器的整体结构视图；

图2是该实施例的电子控制器的大致方框图；

图3是使用该实施例的空调控制器执行主程序的流程图；

图4A至4E是该实施例中的空调控制操作的曲线图；

图5是该实施例的电动压缩机的总控制程序的流程图；

图6是计算电动压缩机的目标速度的流程图；

图7是判断第一实施例的空调控制器中电动机驱动设备(逆变器)是否工作在过热保护模式下的流程图；

图8是第一实施例的电动机驱动设备(逆变器)中控制程序的流程图；

图9是判断第二实施例的空调控制器中电动机驱动设备(逆变器)是否工作在过热保护模式下的流程图；

图10是第二实施例的电动机驱动设备(逆变器)中控制程序的流程图；和

图11是另一个实施例的视图。

具体实施方式

首先，将解释第一实施例。图1是本发明的车辆空调器1的整体结构视图。车辆空调器1的制冷循环2设有用于吸进、压缩和排放制冷剂的电动压缩机3。电动压缩机3是由电动机4和由电动机4驱动的压缩机构5组成。特别是电动机4是三相交流电动机，而压缩机构5例如是公知的螺旋压缩机构。由于此，压缩机构5能够根据电动机4的速度在0至100％的范围内连续改变排放容量。

通过可变的控制由逆变器6组成的电动机驱动设备提供给电动机4的三相交流电源的频率，能够控制电动机4的速度成为下面进行解释的空调控制器的控制输出的速度命令值，并根据电动机4的速度级调节电动压缩机3的制冷剂排放的流速。

电动压缩机3排放的高温、高压的过热气体制冷剂流入冷凝器7中，在冷凝器7中制冷剂与通过冷凝器风扇电动机8a驱动的冷凝器风扇8吹进的外部空气进行热交换，并被冷却和冷凝。然后由冷凝器7冷凝的制冷剂流入液体接收器9中。在液体接收器9中，分离制冷剂的气体和液体。制冷循环2中的过多制冷剂(液体制冷剂)储存在液体接收器9中。要说明的是，在电动压缩机3和冷凝器7之间的制冷剂管线设置压力传感器22f。压力传感器22f检测制冷循环2的高压侧的制冷剂压力。

来自液体接收器9的制冷剂通过膨胀阀(减压器)10降低至低压，并变成低压两相气液状态。膨胀阀10是设有用于检测蒸发器11出口制冷剂温度的温度传感器10a的温度型膨胀阀。来自膨胀阀10的低压制冷剂流进蒸发器(冷却用热交换器)11。该蒸发器11放置在车辆空调器1的空调单元12的空调罩12a的内部。流进蒸发器11的低压制冷剂从空调罩12a内的空气吸热，并产生热。蒸发器11的出口与电动压缩机3的吸进侧连接。上述循环的部件形成闭合回路。

要说明的是，制冷剂循环的冷凝器7和蒸发器11都相当于本发明的热交换器。而且，冷凝器风扇8相当于冷凝器7的吹风器，而车厢吹风机14相当于蒸发器11的吹风器。

电动压缩机3放置在未图示的发动机箱中。而且，用作驱动电动机4的电动机驱动设备的逆变器6与图1例子中的电动机4的壳体一体形成。

因此，逆变器6易受到从热源16排放的热影响，热源16是由发动机箱中的发动机、排气集管、冷凝器7、冷凝器风扇8等组成。至少，即使在正常工作过程中逆变器6的外壳也达到了超过100℃的高温。因此，必须将逆变器6的电路元件的温度降低至能够正常工作的温度以能提高逆变器(电动机驱动设备)6的可靠性。

因此，在本实施例中，从蒸发器11流出并被吸进电动压缩机3的电动机4中的制冷剂首先冷却电动机4和逆变器6，然后被压缩机构5吸进和压缩，并排放到冷凝器7中。而且，逆变器6设有用作检测逆变器电路板温度TIN的驱动设备温度检测器的逆变器温度传感器22g。如下所解释，在逆变器温度TIN达到预定温度或更高时，逆变器6不用空调控制器20自身的速度命令值的速度(目标速度)，而是用冷却逆变器6的预设热保护速度(固定值或速度指令值+预设值α)驱动电动机4。

要说明的是，电动压缩机3不一定是如上所述的一体型逆变器，也可以是分离型逆变器，即，是一种逆变器设置成与电动机4相分离，并与压缩机构5一体连接的类型。在此情况下，逆变器6能够通过设置在可与电动机4的制冷剂吸入部分中制冷剂管线进行热交换的位置而获得制冷剂产生的冷却效果。

车辆空调器1设有空调单元12。空调单元12具有外壳12a。外壳12a的内部形成空气吹向车厢的空气通道。外壳12a的空气通道的最上游部分旋转设有内部/外部空气开关阻尼器13，用作内部/外部空气开关器。

伺服电动机13a驱动内部/外部空气开关阻尼器13，因此可以在从内部空气入口13b引入内部空气(车厢内部的空气)的内部空气引入模式和从外部空气入口13c引入外部空气(车厢外部的空气)的外部空气引入模式之间进行转换。

内部/外部空气开关阻尼器13的下游侧设有用于产生流向车厢内部空气的电动型车厢吹风机14。该车厢吹风机14由吹风机电动机14a驱动的离心式吹风机风扇组成。

车厢吹风机14的下游侧设有用于冷却流经外壳12a内部空气的蒸发器11。蒸发器11的下游侧设有用于加热流经外壳12a内部空气的加热器芯15。加热器芯15供有热源16提供的温水(发动机冷却水)，热源16由经过温水回路16b的内部被温水泵16a环绕的车辆发动机组成。即，加热器芯15是一种加热使用的热交换器，用于加热流经蒸发器11后的空气(冷空气)。

要说明的是，蒸发器11的下游侧设有蒸发器吹气温度传感器22e，用于检测蒸发器11的吹气温度，即蒸发器吹气温度Te。而且，温水回路16b设有水温传感器22a，用于检测温水回路16b中温水(发动机冷却水)的温度Tw。

空气混合(A/M)阻尼器17旋转设置在蒸发器11和加热器芯15之间。伺服电动机17a驱动空气混合阻尼器17，并能够在旋转位置(开口角度)连续调节空气混合阻尼器17。空气混合阻尼器17的开度用于调节流经加热器芯15的空气量(暖空气量)和流经加热器芯15侧的旁路以绕过加热器芯15的空气量(冷空气量)，以此可调节吹进车厢的空气温度。

空调外壳12的空气通道的最下游部分设有总数为三个类型的吹风口，包括除霜吹风口181，用于将空调的空气吹向车厢的前窗玻璃W；前座面部吹风口182，用于将空调的空气吹向前座旅客的面部；和前座足部吹风口183，用于将空调的空气吹向前座旅客的脚部。

吹风口181至183的上游部分旋转设有除霜门184、前座面部门185和前座足部门186。这些门184至186通过共用的伺服电动机19使用未图示的链接机构进行开启/闭合。要说明的是，作为其它的传感器，可设置外部空气温度传感器22b，用于检测车厢外部的空气温度Tam(外部空气温度)；内部空气温度传感器22c，用于检测车厢内部的空气温度Tr(内部空气温度)；和日光传感器22d，用于检测进入车厢的日光量。

下面，用图2简单地解释本实施例的电控制器，空调控制器(A/C ECU)20由公知的微机(包括CPU、ROM、RAM等)及其外围电路组成。空调控制器20将用于控制空调的控制程序存储在ROM中，并根据该控制程序执行不同的操作和处理。要说明的是，图2的方框图表示用于实现由空调控制器20执行控制处理功能的典型器件，用标号20a至20g的方框表示。

空调控制器20的输入侧从一组传感器22a至22f接收输入传感检测信号并从空调控制板21接收操作信号。

空调控制板21位于靠近车厢驾驶员座位前面的仪表盘(未图示)的地方，并设有旅客可操作的如下操作开关21a至21e和用于显示空调工作状态的显示器(未图示)。温度设定开关21a输出车厢中设定温度Tset的信号，而内部/外部空气开关21b输出用于手动设定内部/外部空气开关门13的内部空气模式和外部空气模式的信号。吹凤模式开关21输出手动设定为吹风模式、公知面部模式、双层模式、足部模式、足部除霜模式和除霜模式的信号。流速开关21a输出手动设定导通/关断状态和车厢吹风机14流速的信号。

空调开关21e在电动压缩机3的工作状态和停止状态之间进行转换。空调开关21e设定为导通位置时，空调控制器20就根据电动压缩机控制器20g计算出的目标速度fn将速度命令值输出给逆变器6，以此电动机4根据速度命令值进行驱动，电动压缩机3进入工作状态。在空调开关21e设定为关断位置时，电动压缩机控制器20g就将速度命令为零(目标速度fn＝0)输出给逆变器6，以此空调控制器20就停止电动机4的转动，并使电动压缩机3的排放容量大致为零，电动压缩机3基本上进入停止状态。下面将解释目标速度fn的计算。

空调控制器20的输出侧具有形成不同设备电驱动器和电动压缩机3的电动机驱动设备的伺服电动机13a，14a，17a和19，电动压缩机3由逆变器6或冷凝器风扇电动机8a等组成，并与它连接。这些设备的操作是通过空调控制器20的输出信号进行控制的。

下面，将解释上述结构本实施例的操作。图3表示空调控制器20执行主程序的流程图。在车辆的点火开关转换为接通位置时，该控制程序就开始执行。

首先，在步骤S1中，标志、定时器等开始初始化。在下一个步骤S2中，读取空调控制板21的操作开关21a至21e的操作信号。在下一个步骤S3中，从传感器22a至22f等读取车辆环境状况的检测信号。

然后，在步骤S4中，计算吹进车厢的空调空气的目标吹气温度TAO。目标吹气温度TAO是维持车厢内部在温度设定开关21a设定温度Tset所需的吹气温度，也是空调控制的基本目标值。目标吹气温度TAO是根据由空调控制板2的温度设定开关21a设定的设定温度Tset和内部空气温度Tr、外部空气温度Tam及有关空调热负荷的日光量Ts、用下面公知的公式(1)进行计算的。

TAO＝Kset.Tset—Kr.Tr—Kam.Tam—Ks.Ts+C...(1)

这里，Kset、Kr、Kam和Ks是控制增益，而C是校正常数。

下面，在步骤S5中，如图4A所示，根据上述目标吹气温度TAO计算作用于车厢吹风机14的吹风机电动机14a上的电压，即吹风机电压。该吹风机电压提高了在目标吹气温度TAO的低温区和高温区内的吹风机电动机14a的转速，即车厢吹气的流速，并降低了中温区的流速。

然后，在步骤S6中，根据目标吹气温度TAO如图4B所示确定内部/外部空气吸入模式(内部/外部空气开关阻尼器位置)。接着，在步骤S7中，根据目标吹气温度TAO如图4C所示确定吹风模式(吹风口阻尼器位置)。图4C的面部模式是从面部吹风口182吹空调空气的模式，B/L(双层)模式是从面部吹风口182和足步吹风口183吹空调空气的模式，足步模式是从足步吹风口183吹空调空气的模式。在足步模式时，它也能够从除霜吹风口181吹出少量的空调空气。

然后，在步骤S7中，计算用于空气混合阻尼器17的目标开口度SW，用于使吹进车厢中的空调空气温度为目标吹气温度TAO。更具体地说，目标空气混合阻尼器开度SW用下面的公式(2)、根据蒸发器11吹气温度Te(蒸发器通风口空气传感器22e的检测温度)、热芯15的温水温度Tw(水温传感器22a的检测温度)和目标吹气温度TAO进行计算：

SW＝{(TAO—Te)}.100(％)...(2)

下面，在步骤S18中，计算蒸发器11的目标蒸发器温度TEO。目标蒸发器温度TEO的计算方法将根据目标吹气温度TAAO如图4D所示确定的第一目标蒸发器温度TEO1和根据外部空气温度Tam如图4E所示确定的第二目标蒸发器温度TEO2的较低者确定为目标蒸发器温度TEO。

也就是说，第一目标蒸发器温度TEO1经过特别确定以使它随着目标吹气温度TAO的升高而升高。而且，外部空气温度Tam变为中温区(例如，近20℃)或更高时，就减少了对保证窗玻璃除雾性能的减湿作用的需要，所以提高了第二目标蒸发器温度TEO2，而且电动压缩机3的驱动功率的减小会降低车辆发动机的功率。另一方面，在外部空气温度Tam低于中温区的低温区，第二目标蒸发器温度TEO2的降低保证了通过蒸发器11的减湿作用而获得的窗玻璃除雾性能。下面，在步骤S9中，计算电动压缩机3的控制值。下面将解释步骤S9的细节。而且，在步骤S10中，控制值输出给控制下的设备以能驱动控制下的该设备。

图5表示在步骤S9中控制电动压缩机的细节。首先，在步骤S100中，计算电动压缩机3的电动机的目标速度fn。这里，根据图6的处理程序解释目标速度的计算方法。

在步骤S200中，判断电动压缩机工作命令是否处于接通状态。根据在空调控制板21中形成压缩机操作开关的空调开关21e的导通/关断状态执行判断。在空调开关21e处于关断状态时，电动压缩机工作命令是关断的。在此情况下，该程序就进行到步骤S230，其中电动机4的目标速度fn设定为零(rpm)，即，电动压缩机3停止工作。

在电动压缩机工作命令处于导通状态时，在步骤S210中，判断所需的冷却性能F1。在本实施例中，该判断是根据蒸发器吹气温度传感器22e检测的实际蒸发器吹气温度Te和在上述步骤S8计算出的目标蒸发器温度TEO之间的差(Te—TEO)来执行的。

也就是说，差(Te—TEO)使得所需冷却能力在4℃时为F1＝2或更高。这里，F1＝2表示较大的所需冷却能力。而且，一旦F1＝2，它就维持直到实际的蒸发器吹气温度Te从目标蒸发器温度TEO开始下降，差(Te—TEO)变为—1℃。此外，在差(Te—TEO)变为0℃或更高时，所需的冷却能力F1就变为1。这里，F1＝1表示中间所需的冷却能力。所需的冷却能力F1＝1维持在差(Te—TEO)大于—1℃而小于4℃的范围内。所需的冷却能力F1＝2的情况和所需的冷却能力F1＝1的情况以这种方式维持在预定的差范围中，以避免电动机4速度控制的波动，并稳定电动机4的速度控制。而且，在差(Te—TEO)变为—1℃或更低时，所需的冷却能力F1就变为0。F1＝0表示不需要冷却能力。

在步骤S220中，判断所需的冷却能力是否为0。如果F1＝0，该程序就进行到步骤S230，其中电动机4的目标速度fn设定为0rpm，电动压缩机3停止工作。

如果F1不是0，该程序就进行到步骤S240，这里判断F1是否为1。F1＝1表示所需冷却能力为“中等”的状态。所以，如果F1＝1，该程序就进行到步骤S25，这里电动机4的目标速度fn就设定为预定的中等速度fn-s，具体的说为1500rpm。要说明的是，该预定的中等速度fn-s(1500rpm)就是电动机4的最大使用速度的预定中间区速度(例如，7500rpm)。

如果在步骤S240中的判断为“否”，即，所需冷却能力“较大”时，程序就进行到步骤S260，这里计算对应于所需冷却能力的临时目标速度fno。在步骤S260中临时目标速度fno的计算方法可以采用日本未经审查的专利出版物(KoKai)JP8—2236中公知的模糊控制的计算方法。

解释通过模糊控制的计算方法。计算实际蒸发器吹气温度Te和目标蒸发器温度TEO之间的差(Te—TEO)，计算差(Te—TEO)的变化率，根据差(Te—TEO)和差的变化率、通过模糊控制计算用于减小差所需的目标速度的变化Δfn。而且，通过目标速度中的变化Δfn与先前计算的目标速度fn的和(fn+Δfn)计算临时目标速度fno。

然后，在步骤S270中，判断临时目标速度fno是否大于预定的中间速度fn-s(1500rpm)。正常情况下，步骤S270中的判断结果变为“是”，那么在下一个步骤S280中，目标速度fn就变为fno。即，在步骤S260中计算出的临时目标速度fno实际上就设定为目标速度fn。

与此相反，在步骤S270中判断结果变为“否”时，在步骤S290中，旋转速度fn就变为fn-s(1500rpm)。即，目标速度fn设定为预定的中间速度fn-s(1500rpm)。

这样，通过确定电动机4(电动压缩机3)的目标速度fn并控制电动压缩机3的速度，在所需的冷却能力为“中间”级时，电动压缩机3的速度就设定为预定速度fn-s(1500rpm)(S250)。即使电动压缩机3的速度是预定的中间速度fn-s，在冷却热负荷较小时，蒸发器吹气温度Te也会下降而低于目标蒸发器温度TEO，F1就变为0，电动压缩机3的速度设定为0(S230)。

因此，在所需冷却能力为“较大”级时，就根据实际蒸发器吹气温度Te和目标蒸发器温度TEO之间的差(Te—TEO)计算用于减小该差的临时目标速度fno。在临时目标速度fno大于预定的中间速度fn-s时，临时目标速度fno就用作目标速度来运行电动压缩机3。由于此原因，在所需的冷却能力为“较大”级时，它能够保证获得该能力所需的在循环内部制冷循环剂的流速。要说明的是，在冷却热负荷较小时，电动压缩机3的速度就会在预定的中间速度fn-s和0之间断续地改变。

这样，在本实施例中，电动机4的目标速度fn作为从0(停止状态)到最大使用速度连续变化的速度命令值提供给逆变器6。

这样，在图5的步骤S100中计算电动机4的目标速度后，该程序就进行到步骤S102，其中逆变器过热标志通过图7所示的处理程序设定在空调控制器20中，该处理程序用于执行判断逆变器6是否处于过热保护模式运行的处理。

要说明的是，在过热保护模式中，如下文所述，为了再次防止不会过热，逆变器6通过自身设定的热保护速度强制驱动电动压缩机3，而不是通过与空调控制器20的目标速度一致的速度命令值驱动电动压缩机3。

在图7中，在步骤S300中，检测逆变器6输出的过热保护模式标志的状态。在步骤S310中，判断逆变器6是否工作在过热保护模式下。在判断它是处于过热保护模式下时，在步骤S320中，空调控制器20就设定逆变器过热标志为“1”。在步骤S310中，判断过热保护模式标志为“0”时，即，逆变器6没有工作在过热保护模式下时，在步骤S330中，空调控制器20就设定逆变器过热标志为“0”。

下面，在图5的步骤S104中，判断在步骤S100中计算的电动机4的目标速度fn是否大于预定值(例如，为0)。在预定值为0时，就判断目标速度fn是否为0(即，使电动压缩机3停止工作的速度命令值)，或者电动压缩机3是否工作在目标速度fn不为0的状态。要说明的是，在目标速度fn＝0是从空调控制器20输出给电动压缩机3时，冷凝器风扇8也将停止工作。

在步骤S104中判断目标速度fn>0时，该程序就进行到步骤S112，其中冷凝器风扇8也处于工作状态。即，在电动压缩机3的目标速度fn大于0时，驱动冷凝器风扇8的冷凝器风扇电动机8a根据压力传感器22f确定的制冷剂压力，例如，用公知的方法，在预定的第一制冷剂压力下控制为低速或更低，在大于第一制冷剂压力的第二制冷剂压力下控制为高速或更高。

在步骤S104中判断的结果为“否”时，即，在目标速度fn为0时，电动压缩机3就处于停止状态，所以该程序就进行到步骤S106。在步骤S106中，判断在步骤S102中设定的逆变器过热标志是否为“1”。在逆变器过热标志为“1”时，即，逆变器6工作在过热保护模式时，该程序就进行到步骤S108，其中冷凝器风扇8就处于工作状态。在此情况下，冷凝器风扇电动机8a的速度就预先设定为一个足以防止用作热交换器的蒸发器7中的制冷剂压力升高的速度。另一种选择是，在正常工作时，它也可设定为低速或高速。

在步骤S106中判断逆变器过热标志是“0”时，即，逆变器6没有工作在过热保护模式下，电动压缩机3就停止工作，也没有发生过热，所以电动压缩机3没有被强制驱动。因此，制冷循环的制冷剂压力没有升高，所以蒸发器7中的制冷剂压力没有升高，故在步骤S110中，冷凝器风扇8就停止工作。

在冷凝器风扇8的操作如上面描述的完成后，该程序就进行到步骤S114，在此判断流速开关21d是否已被旅客关断。在判断结果为“否”时，即，流速开关21d设定为“自动”或设定为“手动”(“低”到“高”)时，程序就转移到步骤S122，其中车厢吹风机电动机14a根据流速开关21d的设定情况、利用步骤S5(图3)中计算的车厢吹风机电位进行控制。

在流速开关21d关断时，程序就进行到步骤S116，这里，与步骤S106一样，判断逆变器6，即，电动压缩机3是否工作在过热保护模式下。

在逆变器过热保护标志不是“1”时，即，判断出逆变器6(电动压缩机3)没有工作在过热保护模式下，电动压缩机3就停止，没有处在过热状态，所以电动压缩机3没有被强制驱动。因此，制冷循环的冷冻剂流速没有增加，所以在蒸发器11中不会产生冷冻的危险，故在步骤S210中，车厢吹风机14a就停止工作。

在逆变器过热保护标志是“1”时，即，判断出逆变器6(电动压缩机3)工作在过热保护模式下，在步骤S118中，就以预定的吹风机电位驱动车厢吹风机电动机14a，空气被送给用作热交换器的蒸发器11。此时吹风机电动机14a的速度(吹风机电位)预先设定为提供一定量的吹气足以与蒸发器11中的空气进行热交换的速度。要说明的是，吹风机电位也可在正常空调控制中设定为“低”或“高”(图4A)。

而且，在步骤S124中，输出与在步骤S100中计算出的目标速度fn相对应的速度命令值，并返回到主程序的步骤S10(图3)。

下面，将使用图8解释逆变器6的工作过程。逆变器6是由公知的微机及其外围电路组成，微机包括CPU、ROM、RAM等。图8表示存储在逆变器6的ROM中的控制程序的控制程序的流程图。该控制程序与启动车辆点火开关同时开始执行。

首先，在初始化(未图示)后，在步骤S400中，检测空调控制器20的速度命令值(目标速度fn)。在步骤S100中计算该速度命令值(目标速度fn)，特别是图6中的计算程序。

然后，在步骤S410中，通过判断由逆变器温度传感器22g检测的靠近逆变器6电路板的温度TIN是否在预定值或更高、来判断逆变器6自身是否应该处于过热保护模式。根据逆变器6的半导体电路的热阻温度设定预定值。

在逆变器TIN处于相对较低的温度而没有超过预定值时，逆变器6就推断不需要过热保护模式下的工作，并在步骤S420中，根据空调控制器20的速度命令值(目标速度fn)控制电动机4的驱动。这是在空调控制时的电动压缩机3的正常工作状态。而且，在步骤S430中，过热保护模式标志设定为“0”，并发送给空调控制器20。

在步骤S410中，逆变器温度TIN为预定值或更高时，就判断出逆变器6是否处于过热状态，程序就进行到步骤S440，由此逆变器6工作在过热保护模式下。

即，在步骤S440中的过热保护模式下，在来自于空调控制器20的速度命令值(目标速度fn)不是0时，逆变器6以迅速增加fn+α的热保护速度驱动电动机4的旋转。该预定值α是一个足以冷却过热状态下的逆变器6的速度增加值，而且被预先设定。

另一种情况，在来自于空调控制器的速度命令值为0时，即，电动压缩机3处于停止状态，逆变器6就以预先设定为固定值的热保护速度驱动电动机4(相当于从停止状态迅速提速)。该热保护速度是用于冷却过热状态下逆变器6所需的速度。

由于此原因，在过热保护模式中，逆变器6没有以来自于空调控制器20自身的速度命令值(目标速度fn)驱动电动机4，或者根据速度命令值“0”，停止电动机4。逆变器6自身设定能够用制冷剂冷却逆变器6的热保护速度的范围，并使用该热保护速度驱动电动机4的旋转，以使电动压缩机3吸进、压缩并排放逆变器6自身冷却用的制冷剂。

这样，在改变为过热保护模式时，在步骤S450中，过热保护模式标志设定为“0”，并被发送给空调控制器20。

逆变器6重复执行上述控制程序。

这样，在本实施例中，电动机4的目标速度fn设定为0(S104)时，即，冷凝器风扇8就处于停止命令状态，逆变器6变得过热，所以工作在过热保护模式下(S106)，即，在强制驱动电动压缩机3时，就驱动冷却器风扇8(S108)，空气就送给冷凝器7，在蒸发器11中促进热交换，并能够减小冷凝器7的冷冻剂压力。

由于此原因，它能够避免恶性循环，即电动压缩机3的排放压力增加→电动机4转矩的增加→电动机电流增加→逆变器6温度的升高，因为制冷循环中的冷却剂压力会随着过热保护模式下的电动压缩机3的工作而升高，以此能够保护制冷循环的功能。

而且，它能够防止制冷循环中的冷冻剂压力过度增大，冷冻剂压力在过热保护模式下随着电动压缩机3的工作而增大，并防止制冷循环受到损害，由此保护制冷循环。

此外，在本实施例中，流速开关21d通过手动操作设定在关断位置(S114)，逆变器6就处于过热状态，由此工作在过热保护模式下(S116)，即，强制驱动电动压缩机3，并驱动车厢吹风机14，空气被吹送给蒸发器以便促进蒸发器11的热交换，还能够防止蒸发器11的温度极度下降。由于此原因，在电动压缩机3处于热保护模式的工作过程中，它能够防止蒸发器11温度的下降，并防止伴随温度的下降而使冷凝水冷冻，由此保护制冷循环。

下面，将解释第二实施例。在第一实施例中，空调控制器20通过检测从逆变器6输出的过热保护标志而判断逆变器6是否工作在过热保护模式下，但是在第二实施例中，逆变器6将逆变器温度传感器22g的检测温度TIN输出给空调控制器20，同时空调控制器20根据逆变器6的逆变器温度TIN判断逆变器6的工作状态。

图9表示判断第二实施例的空调控制器20中逆变器工作的程序图。图10表示第二实施例逆变器6中的控制程序。与第一实施例的工作判断程序(图7)和控制程序(图8)相同的处理步骤用相同的标号表示，省略其解释。而且，在步骤S9中的空调控制器20的主程序(图3)、处理程序(图5)和目标速度计算程序(图6)与第一实施例的相似，所以也省略其解释。

空调控制器20从逆变器6接收逆变器温度传感器22g检测的逆变器温度TIN作为输入。在下一个步骤S312中，判断逆变器温度TIN是否为预定值或更高。该预定值可设定为与判断逆变器6是否处于过热状态时相同的预定值(图8的步骤S410)。

在逆变器温度TIN为预定值或更高时，程序就进行到步骤S320，这里，与第一实施例相同，逆变器过热标志设定为“1”。而且，逆变器温度TIN低于预定值时，程序就进行到步骤S330，这里，与第一实施例相同，逆变器过热标志设定为“0”。

另一方面，在逆变器6的控制程序中(图10)，不必如第一实施例那样将过热保护模式标志发送给空调控制器20，可以绕过第一实施例中的图8所示处理程序内的步骤S430和S450，在步骤S480中，逆变器温度传感器22g检测的逆变器温度TIN输出给空调控制器20。

第二实施例也产生与第一实施例相同的效果。

最后，将解释其它实施例。

(1)在第一和第二实施例中，它通过提供给逆变器6的电动机4的目标速度fn是否为0(图5的步骤S104)来判断在逆变器6的过热保护模式的工作过程中是否驱动或停止冷凝器风扇8，但是本发明并不局限于此。即，它也能够使与目标速度fn相比较的预定值设定为相对较小值f0(例如，f0＝几百rpm)。

即，在这种较小的目标速度f0时，由于逆变器6的能力不足，电动压缩机3的压缩机构5不能工作，即，制冷循环有时处于关断状态。在此情况下，在步骤S104中，比较客体的目标速度不设定为0，而是较小的有限值f0。而且，此时，在电动机4的目标速度fn是有限值f0而不是0，或更大值时，冷凝器8也被设定为工作状态。

由于此原因，电动机4的目标速度fn不大于f0(fn≤f0(≠0))，并且通过将冷凝器风扇8设定为工作状态，在过热保护模式下强制驱动逆变器6(电动压缩机3)，它能够用与上述实施例相同的方式获得制冷循环的保护效果。

(2)在第一和第二实施例中，由逆变器6和空调控制器(A/C ECU)20组成的电动压缩机3的电动机驱动设备如图1所示直接相连接，并相互传输信号，但是本发明并不局限于此，例如，它可如图11所示而构成。

即，在图11的例子中，用于控制车辆发动机和自动传输等(两个都未图示)的车辆侧ECU30和空调控制器20通过车辆安装的LAN31相连接，空调控制器20的输入和输出信号通过车辆安装的LAN31进行传输。而且，电动压缩机3的逆变器6与车辆侧ECU30相连接，并使用车辆侧ECU30输入和输出速度命令值和过热保护模式标志。

而且，冷凝器风扇8的电动机风扇8a使用车辆侧ECU30的命令信号驱动。这种结构用于发动机冷却散热器(冷却水热交换器)和空调冷凝器7并排设置，而且电风扇的设置是同时将空气吹送给热交换器(散热器和冷凝器)的车辆中。

即，根据控制发动机的车辆侧ECU30的命令值(对应于冷却水温度的命令值)和从控制空调的空调控制器20发送给车辆安装LAN31的命令值(对应于冷冻剂压力的命令值)控制电风扇(相当于冷凝器风扇8)。

(3)在第一和第二实施例中，该例子显示的是工作于过热保护模式下的必要性是通过逆变器6进行判断的，并且逆变器6通过与来自于空调控制器20速度命令分离的热保护速度独立地驱动电动机4，但是本发明并不局限于此，例如，它也能够使空调控制器20根据逆变器温度TIN判断工作于过热保护模式下的必要性，并使空调控制器20能够根据需要在正常空调时的电动压缩机3的速度命令值和热保护模式下的热保护速度之间进行转换，而将结果输出给逆变器6。

虽然通过参考为说明性用而选择的具体实施例已描述了本发明，但是很明显在不脱离本发明的基本理念和保护范围的情况下本领域的技术人员可以对此作出各种修改。

Claims (10)

1.一种车辆空调器，包括：

设有电动压缩机(3)和热交换器(7，11)的制冷循环(2)，该电动压缩机(3)具有用于吸取和压缩制冷剂的压缩机构(5)、用于驱动所述压缩机构的电动机(4)和用于控制和驱动所述电动机的电动机驱动设备(6)，该电动压缩机设置成能够通过所述制冷剂进行冷却，该热交换器(7，11)用于在空气和所述制冷剂之间进行热交换；

吹风器(8，14)，用于将所述空气吹进所述热交换器中；和

空调控制器(20)，用于将一个用于指令所述电动机的速度或停止情况的速度命令值提供给所述电动机驱动设备；

所述电动机工作在过热保护模式下，在该模式下电动机以与所述速度命令值分离设定的热保护速度运行、并在所述电动机处于过热状态时吸收和压缩所述制冷剂，以能通过所述制冷剂冷却所述电动机驱动设备；

在所述吹风器停止工作时，所述空调控制器就将所述吹风器设定在工作于所述过热保护模式下的运行状态。

2.如权利要求1所述的车辆空调器，其中：

所述的热交换器是冷凝器(7)，用于冷凝从所述电动压缩机排放出的所述制冷剂，和

所述吹风器可以是冷凝器风扇(8)，用于将所述空气吹进所述冷凝器中。

3.如权利要求2所述的车辆空调器，其中：

所述冷凝器风扇根据由所述空调控制器设定给所述电动机驱动器的所述速度命令值进行控制，并在所述速度命令值指令所述电动机停止运转时而停止工作，而且

在所述电动机工作在所述过热保护模式下时，所述冷凝器风扇能够从所述停止状态转换为工作状态。

4.如权利要求1至3任一所述的车辆空调器，其中：

所述热交换器是蒸发器(11)，用于排放所述电动压缩机吸进的所述制冷剂，和

所述吹风器可以是车厢的吹风机(14)，用于将所述空气吹送给所述蒸发器。

5.如权利要求4所述的车辆空调器，其中：

所述空调器还设有流速开关(21d)，用于指令所述车厢吹风机停止或运行，和

在所述流速开关指令所述车厢吹风机停止工作而且所述电动机工作在过热保护模式下时，所述空调控制器将所述车厢吹风机改变为工作状态。

6.如权利要求1至3任一所述的车辆空调器，其中：在所述电动压缩机停止工作而且所述过热状态产生时，就能够进入所述过热保护模式。

7.如权利要求6所述的车辆空调器，其中：所述热保护速度可以是一个预设的固定值。

8.如权利要求1至3任一所述的车辆空调器，其中：

在所述电动压缩机根据来自于所述空调控制器的所述速度命令值工作并且所述过热状态产生时，就进入所述过热保护模式，和

所述热保护速度能够设定为大于所述速度命令值预定量的速度。

9.如权利要求1至3任一所述的车辆空调器，其中：

所述空调器设有驱动设备温度检测器，用于检测所述电动机驱动设备的温度，

所述电动机驱动设备根据由所述驱动设备温度检测器检测的温度判断它是否应该工作在所述过热保护模式，在判断它应该工作在所述过热保护模式时，就用所述热保护速度驱动所述电动机而不考虑来自于所述空调控制器的所述速度命令值，并将过热保护标志发送给所述空调控制器，和

所述空调控制器根据所述过热保护标志判断所述过热保护模式下的工作状态，并能够将所述吹风器设定为工作状态。

10.如权利要求1至3任一所述所述的车辆空调器，其中：

所述空调器设有驱动设备温度检测器(22)，用于检测所述电动机驱动设备的温度，

所述电动机驱动设备根据由所述驱动设备温度检测器检测的温度判断它是否应该工作在所述过热保护模式，在判断它应该工作在所述过热保护模式时，就用所述热保护速度驱动所述电动机而不考虑所述空调控制器的所述速度命令值，和

所述空调控制器能够根据由所述驱动设备温度检测器检测的温度判断所述电动机驱动设备的工作状态是所述的过热保护模式，并能够将所述吹风器设定为工作状态。

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