CN101966806A

CN101966806A - 一种备电汽车空调制冷装置

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Publication number: CN101966806A
Application number: CN 201010284537
Authority: CN
Inventors: 张逵; 谢皓; 纪安康
Original assignee: Songz Automobile Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Songz Automobile Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: CN101966806B

Abstract

本发明一种备电汽车空调制冷装置，由顶置空调系统、主压缩机、空调发电机、发动机构成的一套空调系统，由顶置空调系统、副压缩机、驱动电机构成另一套空调系统，两套系统共用顶置电源转换电机控制箱，顶置电源转换电机控制箱连接有能发24V直流电的空调发电机，能外接三相380V市电并能通过电源转换器将AC380V转换成DC24V给空调系统供电；同一负载设有两套独立的电源，任何时候都只有一套电源给负载供电。本发明的积极效果是：可由发动机驱动，也可由380V市电驱动，可在颠簸多粉尘的野外环境或较长时间停靠在某一地工作，节能、安静和环保，是与特种大巴整车设计相符合的空调整体设计，能提升特种巴士的技术水平。

Description

一种备电汽车空调制冷装置

【技术领域】

本发明涉及汽车空调设计与制造技术领域，具体的说，是一种用于指挥、通讯、采血、电视转播等用处的特种巴士的备电汽车空调制冷装置。

【背景技术】

特种巴士，例如用于指挥、通讯、采血、电视转播等用处的特种车辆，由于其肩负着非一般的任务，其工作环境也常常是与众不同的，既有在野外工作，也有在城市工作，工作的地点常常变化侧是肯定的，因此，人们对其工作环境是有希望很要求的，最基本的是要能够降噪减震，抗风防雨，抵御严寒或高温。唯有这样，特种巴士才能在比较恶劣的环境里发挥其应有的作用。

但在目前，仅就特种巴士配置的空调系统来说，存在的技术差异还是比较大的，致使特种巴士在通用性、适用性、耐用性、舒适性和节能等方面还存在较明显的不足，主要的有：

(1)采用普通大巴的空调系统，其压缩机是通过发动机来驱动的。该方式的优点是结构比较简单，可适应车辆在颠簸多粉尘的野外环境里工作。但是，这种车用空调不适宜车辆停靠在某一地较长时间(2天以上)的工作，这时，它不仅在油耗和静音方面存在严重的不足，而且由于发动机长时间的怠速运行也会影响发动机本身，其产生的尾气更会污染周边的空气。

(2)在采用普通大巴的空调系统的同时在车厢内还采用独立的家用空调，车厢内的空调压缩机与汽车发动机不发生关系。当车辆停靠在某一地较长时间工作时就应用车厢内的空调，运行安静也节能。但是，这种家用空调的配置不能适应车辆在颠簸多粉尘的野外环境里工作，同时，由于大巴车体上存在两套空调系统(参见附图1)，其在风道布置及室内机占用空间等方面存在一定的问题。

因此，寻找一种既能在颠簸多粉尘的野外环境里工作、又能在停靠某一地时能安静节能地工作的特种巴士成为市场所期盼的。

【发明内容】

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供一种备电汽车空调制冷装置，以期待安装了该种备电汽车空调制冷装置的特种巴士既能在颠簸多粉尘的野外环境里工作、又能在停靠某一地时能安静节能环保地工作，使特种巴士的使用功能更为优秀。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种备电汽车空调制冷装置，含有由顶置空调系统、主压缩机、空调发电机、发动机以及单向阀、三通接口构成的一套空调系统，所述的顶置空调系统由蒸发器和冷凝器组成，设置在车箱顶部，能够提供不低于28KW的制冷量；主压缩机安装在发动机左边的压缩机支架上，由发动机通过皮带驱动；空调发电机安装在发动机左边的压缩机支架上，由主压缩机的带轮间接驱动，其特征是：顶置空调系统还与副压缩机、驱动电机以及单向阀和三通接口构成另一套空调系统，所述的副压缩机设置在车底骨架上，由驱动电机驱动；驱动电机安装在车底骨架上；两套空调系统共用顶置电源转换电机控制箱，顶置电源转换电机控制箱连接有能发24V直流电的空调发电机以及能外接三相380V市电，并能通过连接的电源转换器将AC380V转换成DC24V给空调系统供电；电源采用带互锁设计，同一负载设有两套独立的电源，任何时候都只有一套电源给负载供电。

所述的主压缩机和副压缩机为排量为650ml的4缸结构压缩机。

所述的驱动电机采用Y-Δ降压方式启动以及采用离合器耦合副压缩机。

所述的驱动电机由变频器实现软启动，压缩机与电动机之间采用直连方式。变频器能根据车内温度实际值与设定值，通过变频自动调节副压缩机的转速。

所述的驱动电机为三相380V电机，功率18KW，B级绝缘。

所述的顶置电源转换电机控制箱集成有驱动电机及电源转换器380V电源部分的控制电路。

所述的变频器输出功率为18.5KW，三相380V输入，变频范围1HZ～500HZ。

所述的电源转换器设有带高压绝缘的减震垫。

所述的电动机设有带高压绝缘的减震垫。

所述的单向阀设置在主压缩机和副压缩机与顶置空调系统连接的高压管路上。

本发明一种备电汽车空调制冷装置的工作方式为：

由顶置电源转换电机控制箱进行直流供电电源的转换，行车时，空调制冷装置的供电模式为：由发动机带动的空调发电机发出24V的直流电，经过顶置电源转换电机控制箱的转换控制，再输入到顶置空调系统蒸发风机和冷凝风机上，完成顶置空调系统直流电源的供给；其空调的运转流程为：发动机→主压缩机→单向阀→三通接口→顶置空调系统→三通接口→主压缩机。

驻车时，空调制冷装置的供电模式为：由外接的三相380V市电供电，380V市电经顶置电源转换电机控制箱进入电源转换器转换成DC24V后再通过顶置电源转换电机控制箱提供给顶置空调系统；其空调的运转流程为：驱动电机→副压缩机→单向阀→三通接口→顶置空调系统→三通接口→副压缩机。

本发明一种备电汽车空调制冷装置的积极效果是：

(1)空调制冷装置可由发动机驱动，也可由380V市电驱动，既可在颠簸多粉尘的野外环境里工作，也能较长时间停靠在某一地工作，使节能、安静与环保能够兼顾，对环境的适用性更强。

(2)两套空调系统采用一个顶置空调系统，使制造成本更低，车厢空间更大，风道布置更美观，车厢内温度更均匀。

(3)采用电源互锁设计，同一负载两套独立的电源，任何时候都只有一套电源给负载供电；并且车身上只存在24V低压电，提升了整车电器的安全性。

(4)是较为完整的与整车设计相符合的特种车辆的空调整体设计，既考虑了特种巴士的使用特点，又有成本和使用可靠性上的优势，因此，本技术会有较好的发展空间，或能整体提升特种巴士的技术水平。

【附图说明】

附图1为现有大巴空调系统的结构框图；

附图2为本发明一种备电汽车空调制冷装置的结构框图；

附图3为本发明一种备电汽车空调制冷装置设有变频器的结构框图；

图中的标号分别为：

1、顶置式空调结构； 2、主压缩机； 3、空调发电机；

4、顶置电源转换电机控制箱；5、副压缩机； 6、驱动电机；

7、电源转换器； 8、第一单向阀； 9、第二单向阀；

10、三通接口； 11、三通接口； 12、发动机；

13、变频器。

【具体实施方式】

以下结合附图进一步说明本发明一种备电汽车空调制冷装置的具体实施方式，提供2个实施例。但是，本发明的实施不限于以下的实施方式。

实施例1(参见附图2)

一种备电汽车空调制冷装置，由顶置空调系统1、主压缩机2、空调发电机3、主发动机12以及第1单向阀8、第1三通接口10和第2三通接口11构成的一套空调系统，由顶置空调系统1、副压缩机5、驱动电机6以及第2单向阀9、第1三通接口10和第2三通接口11构成另一套空调系统；两套空调系统共用顶置电源转换电机控制箱4，顶置电源转换电机控制箱4连接能发出24V的直流电的空调发电机3以及外接三相380V市电，能通过连接的电源转换器7将AC380V转换成DC24V给空调系统供电。整个备电汽车空调制冷装置的电源采用互锁设计的电源：同一负载设置有两套独立的电源，任何时候都只有一套电源确保给负载供电。

本发明具体结构件的设置为：

顶置空调系统1由蒸发器和冷凝器组成，设置在大巴顶部，其工作电压为24V，负载电流为100A，能够提供不低于28KW的制冷量，能满足10～12米车型的要求。

主压缩机24采用4缸结构压缩机，排量为650ml，设置在发动机12左边的压缩机支架上，由发动机12通过皮带驱动，在车辆行车时提供空调制冷。

空调发电机3设置在发动机12左边压缩机支架上，通过压缩机带轮间接驱动，其容量为24V/150A，行车时为空调提供电力供应。

顶置电源转换电机控制箱4为直流供电电源的转换装置，行车时由发动机12带动空调发电机3通过顶置电源转换电机控制箱4给顶置空调系统1供电。驻车时，外接三相380V市电由顶置电源转换电机控制箱4导入，经电源转换器7将AC380V转换成DC24V再进入顶置电源转换电机控制箱4为顶置空调系统1供电。顶置电源转换电机控制箱4还集成了驱动电机6以及电源转换器7的380V电源部分的控制电路。

副压缩机5采用4缸结构压缩机，排量为650ml，设置在车底骨架上，由驱动电机6驱动，驻车时提供空调制冷。

驱动电机6为三相380V电机，功率18KW，B级绝缘，设置在车底骨架上，驻车时驱动副压缩机5。

电源转换器7能将AC380V转换成DC24V，输出电流120A，驻车时为顶置空调系统1提供24V直流电源。在安装电源转换器7时应配置高压绝缘的减震垫。

将第1单向阀8和第2单向阀9设置在主压缩机2和副压缩机5与顶置空调系统1连接的高压管路上。由于是两套压缩机共用一套空调顶置系统1，为防止它们之间相互影响，因此，必须安装第1单向阀8和第2单向阀9。

第1三通接口10、第2三通接口11为顶置空调系统1与两套压缩机管路高压、低压的汇集接口，应将它们设置在主压缩机2和副压缩机5与顶置空调系统1连接的高压、低压管路上。

完成后的一种备电汽车空调制冷装置可安装在特种大巴上。行车时，由发动机12拖动空调发电机3供电，经过顶置电源转换电机控制箱4的转换控制能发出24V的直流电，再输入顶置空调系统1的蒸发风机和冷凝风机上，完成对顶置空调系统1直流电源的供给。

顶置空调系统1是特种大巴内唯一的热交换系统，行车时由发动机12带动主压缩机2运转，制冷剂从主压缩机2的高压侧排出，通过第1单向阀8汇入第1三通接口10，然后再流入顶置空调系统1，通过与车内空气进行热交换，制冷剂从顶置空调系统1的低压管流出，通过第2三通接口11再回到主压缩机2的低压侧，通过主压缩机2的做功，将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂再从主压缩机2的高压侧排出，如此往复循环。

驻车时，由外接的三相380V市电供电，380V市电通过顶置电源转换电机控制箱4导入后经电源转换器7转换成DC24V，再通过顶置电源转换电机控制箱4送至顶置空调系统1供电。驻车时，由驱动电机6带动副压缩机5运转，制冷剂从副压缩机5的高压侧排出，通过第2单向阀9汇入第1三通接口10，然后再流入顶置空调系统1；通过与车内空气进行热交换，制冷剂从顶置空调系统1的低压管流出，通过第2三通接口11再回到副压缩机5的低压侧，通过副压缩机5的做功，将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂再从副压缩机5的高压侧排出，如此往复循环。

三相380V市电通过顶置电源转换电机控制箱4输入驱动电机6，为了降低电机启动对电网的冲击，驱动电机6采用了Y-Δ的启动方式，同时，副压缩机5采用离合器耦合方式。驱动电机6先空载以Y方式启动，最大程度的降低启动电流，3秒后转成Δ方式运转，15秒后压缩机离合器吸合，完成整个启动过程，保证整个启动过程平稳、对电网冲击减小。与此同时，三相380V市电通过顶置电源转换电机控制箱4连接到电源转换器7上，由电源转换器7将三相380V市电转换成24V直流电，再输入顶置空调系统1的蒸发风机和冷凝风机上，完成对顶置空调系统1直流电源的供给。

由于采用了电机拖动AC/DC电源转换器7，保证了驻车时空调运行的静音、节能和环保，可满足长时间驻车的要求。

实施例2(参见附图3)

一种备电汽车空调制冷装置，行车时与实施例1完全相同，驻车时管路连接以及制冷剂的流向也与实施例1完全相同，其不同的结构为：在顶置电源转换电机控制箱4与驱动电机6的连接线路上设置一个变频器13，实现对驱动电机6的软启动和变频调速。

因此，驻车时空调制冷装置的工作模式为：顶置电源转换电机控制箱4→变频器13→驱动电机6。

三相380V市电通过顶置电源转换电机控制箱4连接到变频器13，变频器13再输出三相交流电到驱动电机6，驱动电机6启动时变频器13从零赫兹开始慢慢升频率，在15秒钟内升频到额定频率，完成电机的整个启动过程。由于采用了变频技术，因此可最大范围地降低启动电流。

对车厢温度的控制：当车厢内温度非常高时，变频器13采用升到电机最大工作频率的驱动，使车厢内温度迅速下降；当车厢内温度快到设定温度时，变频器13采用降低频率的驱动。由于采用了变频器13驱动电机，使电机启动电流更平顺，冲击性更小，同时，车厢内温度控制更精准、更平顺，舒适度更高。

整个副压缩机5设置在车底部骨架上，因为只采用了一套顶置空调系统1，因此能最大范围的保证车厢内的活动空间，避免了采用家用空调抗震性差、占用车内空间的不足，同时，所用的电机全部采用带绝缘减震的垫块，保证了三相380V市电与车身的绝缘，因而整车的安全性能更好。

Claims

1.一种备电汽车空调制冷装置，含有由顶置空调系统(1)、主压缩机(2)、空调发电机(3)、发动机(12)以及单向阀、三通接口构成的一套空调系统，所述的顶置空调系统(1)由蒸发器和冷凝器组成，设置在车箱顶部，能够提供不低于28KW的制冷量；主压缩机(2)安装在发动机(12)左边的压缩机支架上，由发动机(12)通过皮带驱动；空调发电机(3)安装在发动机(12)左边的压缩机支架上，由主压缩机(2)的带轮间接驱动，其特征在于，顶置空调系统(1)还与副压缩机(5)、驱动电机(6)以及单向阀和三通接口构成另一套空调系统，所述的副压缩机(5)设置在车底骨架上，由驱动电机(6)驱动；驱动电机(6)安装在车底骨架上；两套空调系统共用顶置电源转换电机控制箱(4)；顶置电源转换电机控制箱(4)连接能发出24V的直流电的空调发电机(3)以及能外接三相380V市电，并能通过连接的电源转换器(7)将AC380V转换成DC24V给空调系统供电；电源采用带互锁设计，同一负载设有两套独立的电源，任何时候都只有一套电源给负载供电。

2.根据权利要求1所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的主压缩机(2)和副压缩机(5)为排量为650ml的4缸结构压缩机。

3.根据权利要求2所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的驱动电机(6)采用Y-Δ降压方式启动以及采用离合器耦合副压缩机(5)。

4.根据权利要求3所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的驱动电机(6)由变频器(13)实现软启动，压缩机与电动机之间采用直连方式。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的驱动电机(6)为三相380V电机，功率18KW，B级绝缘。

6.根据权利要求4所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述变频器(13)的输出功率为18.5KW，三相380V输入，变频范围1HZ～500HZ。

7.根据权利要求1所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的顶置电源转换电机控制箱(4)集成有驱动电机(6)及电源转换器(7)380V电源部分的控制电路。

8.根据权利要求1所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的电源转换器(7)设有带高压绝缘的减震垫。

9.根据权利要求1、3或4所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的驱动电机(6)设有带高压绝缘的减震垫。

10.根据权利要求1所述的一种备电汽车空调制冷装置，其特征在于，所述的单向阀设置在主压缩机(2)和副压缩机(5)与顶置空调系统(1)连接的高压管路上。