CN102313339A - 控制车辆压缩机的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制车辆压缩机的设备和方法，其通过加速时减小压缩机操作来改进加速性能和燃料效率以及保持车厢的舒适性。所述设备可以包括：传感器模块，包括车厢温度传感器、室外温度传感器、蒸发器温度传感器、发动机速度传感器、以及节气门位置传感器；空气调节系统，包括凝结并液化冷却介质的冷凝器、蒸发液化的冷却介质的蒸发器、压缩冷却介质的压缩机、控制流入车厢的空气的温度的温控门、选择性地使内部空气或外部空气流入车厢的进气门、以及将空气吹至进气门的鼓风机；以及控制器，控制空气调节系统的操作；其中当出现加速条件时，控制器确定加速模式和每种加速模式下的允许温度，并且根据蒸发器温度与允许温度之差减小压缩机操作。

Description

控制车辆压缩机的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2010-0063133的优先权和权益，其全部内容为各种目的通过引用而包含于此。

技术领域

本发明涉及一种控制车辆压缩机的设备和方法，特别涉及一种通过在加速时减小压缩机操作来改进加速性能和燃料效率以及保持车厢的舒适性的控制车辆压缩机的设备和方法。

背景技术

最近，多个国家制定了更严格的废气规定和燃料效率规定，以便减缓全球变暖的进程以及应对石油资源的耗尽。为了提高燃料效率，需要改进包括传动系在内的辅助系统。包括空调的空气调节系统就是这样的辅助系统之一。

空气调节系统包括压缩机。通过电动离合器的接合或分离操作，压缩机通过滑轮选择性地接收发动机扭矩，并压缩从蒸发器流入的冷却介质。然后，压缩机使冷却介质流出至冷凝器。现有各种类型的压缩机，并且各种容量的压缩机广泛用于车辆。

根据各种容量的压缩机，压力控制阀基于负载改变冷却介质的压力，从而可以控制倾斜板的角度。如果倾斜板的角度改变，则活塞的冲程改变，相应地也可以控制冷却介质的释放流量。

操作压缩机需要大量的驱动扭矩。特别地，由于压缩机通过经由皮带连接到发动机曲轴的滑轮接收驱动扭矩，因此压缩机根据与目标制冷性能无关的发动机速度而操作。此外，由于乘客出于自身的舒适性来操作空气调节系统，压缩机可能被过度操作，燃料效率可能降低。这些问题主要出现在加速或减速时。

背景技术部分公开的信息只用于增强对本发明的一般背景技术的理解，其不表示或以任何方式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明致力于提供一种控制车辆压缩机的设备和方法，其具有通过加速时减小压缩机操作来改进加速性能和燃料效率以及保持车厢的舒适性的优点。

本发明的各个方面用于提供一种控制车辆压缩机的设备，可以包括：传感器模块，包括检测车辆的车厢温度的车厢温度传感器、检测车辆的室外温度的室外温度传感器、检测蒸发器中的冷却介质的温度(蒸发器温度)的蒸发器温度传感器、检测发动机的转速的发动机速度传感器、以及检测节气门开度的节气门位置传感器；空气调节系统，包括凝结并液化冷却介质的冷凝器、蒸发液化的冷却介质的蒸发器、压缩冷却介质的压缩机、控制流入车辆车厢的空气的温度的温控门、选择性地使内部空气或外部空气流入车辆车厢的进气门、以及将空气吹至进气门的鼓风机；以及控制器，控制空气调节系统的操作；其中当出现加速条件时，控制器确定加速模式和每种加速模式下的允许温度，并且根据蒸发器温度与允许温度之差减小压缩机操作。

可以根据车辆的室外温度确定每种加速模式下的允许温度。

在减小压缩机操作的过程中在蒸发器温度高于目标温度时，可以控制温控门以便降低供给到车厢的空气的温度。

通过控制器控制温控门可以包括控制内部空气或外部空气选择性的流入车厢所通过的进气门以及控制鼓风机的鼓风速度。

当在减小压缩机操作的过程中出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间大于或等于最大时间时，控制器可以根据压缩机操作的目标增长率增大压缩机操作。

控制器可以增大压缩机操作直到压缩机操作达到压缩机目标操作。

当在增大压缩机操作的过程中蒸发器温度高于第二目标温度时，控制器可以控制温控门以便降低供给到车厢的空气的温度。

通过控制器控制温控门可以包括控制内部空气或外部空气选择性的流入车厢所通过的进气门以及控制鼓风机的鼓风速度。

本发明的各个方面用于提供一种控制车辆压缩机的方法，所述方法可以包括以下步骤：a)确定是否出现加速条件；b)在出现加速条件的情况下，确定蒸发器温度是否低于允许温度；c)当蒸发器温度低于允许温度时，根据蒸发器温度与允许温度之差减小压缩机操作；d)当减小压缩机操作时，确定蒸发器温度是否高于目标温度；以及e)当蒸发器温度高于目标温度时，控制温控门、进气门和鼓风机以便降低供给到车厢的空气的温度。

可以根据基于节气门开度和发动机速度确定的加速模式改变允许温度，以及可以根据车辆的室外温度确定每种加速模式下的允许温度。

在步骤e)，可以基于车厢温度和室外温度之差或者室外温度控制进气门，以及基于内部空气比控制鼓风机。

所述控制车辆压缩机的方法可以进一步包括以下步骤：g)确定是否出现解除条件以及减小压缩机操作所消耗的时间是否大于或等于最大时间，其中在步骤g)，当没有出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间小于最大时间时，重复步骤b)至e)。

在步骤b)中蒸发器温度高于或等于允许温度或者步骤g)中出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间大于或等于最大时间的情况下，所述方法可以进一步包括以下步骤：h)根据压缩机操作的目标增长率增大压缩机操作；i)确定压缩机操作是否低于压缩机目标操作；j)当压缩机操作低于压缩机目标操作时，确定蒸发器温度是否高于目标温度；以及k)当蒸发器温度高于目标温度时，控制温控门、进气门和鼓风机以便降低供给到车厢的空气的温度。

在步骤j)当蒸发器温度低于或等于目标温度时，可以重复步骤h)至k)，否则执行步骤k)。

在步骤k)，可以基于车厢温度和室外温度之差或者室外温度控制进气门，以及基于内部空气比控制鼓风机。

在步骤i)，当压缩机操作达到压缩机目标操作时，可以结束压缩机控制。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是根据本发明的示例性控制车辆压缩机的设备的方框图。

图2是解释本发明的精神的曲线图。

图3是根据本发明的示例性控制车辆压缩机的方法的流程图。

图4是显示进入或解除每种加速模式的节气门开度和发动机速度条件的映射图。

图5是显示在每种加速条件下根据室外温度的允许温度的曲线图。

图6是显示压缩机操作和温差之间的关系的曲线图。

图7是显示根据温差的内部空气比的曲线图。

图8是显示分别处于外部空气模式、部分内部空气模式和内部空气模式下的鼓风机速度的曲线图。

图9是显示压缩机操作随时间变化的曲线图。

具体实施方式

现在，将详细参考本发明的不同实施例，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将结合示例性的实施例描述本发明，但应当理解该描述并非要把本发明限制于该示例性的实施例。相反，本发明将不仅覆盖该示例性的实施例，而且还覆盖各种替换的、改变的、等效的和其他实施例，其可包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

如图1所示，根据本发明的各个实施例的控制车辆压缩机的设备包括传感器模块10、控制部20、致动器30、空气调节系统40、以及喷油嘴(injector)50。

传感器模块10包括车厢温度传感器11、室外温度传感器13、蒸发器温度传感器15、发动机速度传感器17、以及节气门位置传感器19。此外，传感器模块10还包括用于偏移的传感器(例如车速传感器、制动传感器等)和/或用于控制发动机的传感器(例如排气温度传感器、氧传感器等)。

车厢温度传感器11检测车辆的车厢温度并将其对应的信号传输到控制部20。

室外温度传感器13检测车辆的外部温度并将其对应的信号传输到控制部20。

蒸发器温度传感器15检测通过蒸发器的冷却介质的温度并将其对应的信号传输到控制部20。

发动机速度传感器17通过曲轴的相位变化检测发动机的转速并将其对应的信号传输到控制部20。

节气门位置传感器19根据油门踏板的操作检测节气门开度并将其对应的信号传输到控制部20。

控制部20电连接到传感器模块10以便接收对应于传感器模块10检测的值的信号，并根据该信号控制喷油嘴50和空气调节系统40。可以在车辆中使用各种控制单元，例如用于控制车辆的传动装置的传动装置控制单元、用于控制发动机的发动机控制单元、用于控制空气调节系统40的空气调节系统控制单元，本文中的控制部20包括车辆中使用的所有控制单元。特别地，可以理解控制部20包括适于执行根据本发明的各个实施例的控制压缩机的方法的所有控制部。

致动器30电连接到控制部20，并根据从控制部20传输的控制信号操作空气调节系统40和/或喷油嘴50。可以用电磁阀作为致动器30，控制信号可以是应用于电磁阀的负载信号(duty signal)。

空气调节系统40包括用于车辆车厢的加热、通风和制冷的所有设备。具体而言，空气调节系统40包括冷凝器41、蒸发器43、压缩机45、温控门47、进气门48和鼓风机49。空气调节系统40可以包括本文中未描述的各种部件。

冷凝器41凝结并液化冷却介质，蒸发器43蒸发液化的冷却介质，压缩机45压缩冷却介质。

此外，温控门47通过混合暖空气与冷空气来控制供给到车辆车厢的空气的温度，进气门48控制流入车辆车厢中的内部空气、外部空气或内外空气的混合物，鼓风机49朝进气门吹动空气。

对于本领域技术人员而言，这样的空气调节系统40是公知的，因此在此将省略其详细描述。

喷油嘴50喷射燃料以便驱动车辆(特别是发动机)。

图2中的实线表示根据现有技术的压缩机的冷却性能和操作(负载)，虚线表示根据本发明的各个实施例的压缩机的冷却性能和操作(负载)。

根据现有技术，如果出现车辆加速的条件，发动机速度过度增大，压缩机也过度操作。因此，压缩机的冷却性能和操作(负载)过度增大。

根据本发明的精神，如果出现车辆加速的条件，在压缩机操作(负载)被减小预定值之后，压缩机操作(负载)逐渐增大到压缩机目标操作。相应地，在被临时减小之后，冷却性能缓慢增大到目标冷却性能。由于如果出现车辆加速的条件，能够防止压缩机过度操作，从而操作压缩机消耗的功率减小，因此可以改进加速性能和燃料效率。

以下将参考图3至图9描述实现本发明的精神的控制车辆压缩机的方法。

如图3所示，在车辆运行的状态下，在步骤S110，控制部20控制车辆的车厢温度。在此状态下，在步骤S120，控制部20确定是否出现加速条件。图4显示了每种加速模式下的加速条件(实线)和解除条件(虚线)。在映射图中限定了基于发动机速度和节气门开度的加速条件和解除条件。根据本发明的各个实施例，在满足加速条件的情况下，控制部20确定加速模式以便提高压缩机控制的准确性。该加速模式包括快加速模式和慢加速模式。如果需要，还可以进一步细分加速模式。

此外，如图4所示，在每种加速模式下设定不同的进入条件(entrycondition)和解除条件(release condition)。通过在每种加速模式下设定不同的进入条件和解除条件，可以防止控制状态的频繁改变。即如果每种加速模式下的进入条件和解除条件相同，在发动机在加速条件的边界上操作的情况下，控制状态可能频繁改变。从而燃料效率可能降低。因此，通过在每种加速模式下设定不同的进入条件和解除条件，可以防止控制状态的频繁改变以及燃料效率的降低。

下面将详细描述步骤S120。出现加速条件时，控制部20确定是否出现快加速模式进入条件或慢加速模式进入条件。按照如上所述的方式来确定加速模式的原因是在每种加速条件下设置不同的允许温度，该允许温度是减小压缩机操作的控制的基础(参考图5)。

如果在步骤S120没有出现加速条件，在步骤S110控制部20继续执行车厢温度控制。

如果在步骤S120出现加速条件，控制部20确定每种加速模式下的加速模式和允许温度，如图5所示。

允许温度表示对应于保持车厢舒适性所需的空气温度的蒸发器温度。如果出现加速条件之后压缩机操作减小，供给到车厢的空气的温度升高。因此，为了降低供给到车厢的空气的温度，应再次增大压缩机操作。这降低了燃料效率。为了解决这样的问题，必须减小压缩机操作，直到蒸发器温度达到允许温度。

根据车辆的室外温度来确定每种加速模式下的允许温度。如果车辆的室外温度低，即便蒸发器的允许温度高，也可以通过控制温控门47、进气门48、以及鼓风机49但是不增大压缩机操作将供给到车厢的空气的温度充分降低。

同时，在相同的室外温度下，快加速模式下的允许温度高于慢加速模式下的允许温度。由于在快加速模式下加速消耗大量的扭矩，因此通过将快加速模式下的允许温度设置得高，略微减小冷却性能以及提高加速性能。

如果如上所述确定允许温度，在步骤S130，控制部20确定蒸发器温度是否低于允许温度。在步骤S130，如果蒸发器温度高于或等于允许温度，则控制部20前进到步骤S180，不减小压缩机操作。相反，在步骤S130，如果蒸发器温度低于允许温度，在步骤S140控制部20减小压缩机操作。如图6所示，根据蒸发器温度和允许温度之差来减小压缩机操作。即根据在映射图中定义的温差来减小操作。在此，示例性的显示操作量与温差成比例，但是本发明的精神不限于此。

然后，在步骤S150，控制部20确定蒸发器温度是否高于目标温度。通常，如果压缩机操作减小，蒸发器温度升高，并且供给到车厢的空气的温度也升高。因此，车厢的舒适性可能下降。因此，如果在步骤S150蒸发器温度高于目标温度，在步骤S160，控制部20控制温控门47、进气门48以及鼓风机49以便抑制供给到车厢的空气的温度的上升。即根据步骤S110中供给到车厢的空气的温度与供给到温控门47的空气的当前温度之差来控制温控门47。如图7所示，根据车厢温度和室外温度之差或室外温度来控制进气门48。如图8所示，根据内部空气比(内部空气与供给到车厢的空气的比值)来控制鼓风机49的速度。

具体而言，控制温控门47以便降低供给到车厢的空气的温度。为此，通过进气门48控制内部空气和外部空气的比值，通过鼓风机49控制内部空气和外部空气的速度。

在步骤S150，如果蒸发器温度低于目标温度，控制部20不控制温控门47、进气门48和鼓风机49，并前进到步骤S170。

在步骤S170，控制部20确定是否出现解除条件以及减小压缩机操作所消耗的时间是否大于或等于最大时间。如果没有出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间小于最大时间，则控制部20重复地连续执行步骤S130至S170。

同时，如果在步骤S170出现解除条件，则控制部20前进到步骤S180，因为不能减小蒸发器的操作。此外，如果在步骤S170，减小压缩机操作所消耗的时间大于或等于最大时间，则控制部20确定连续执行加速(例如在车辆上坡行驶的情况下)，并且前进到步骤S180以便增强车厢的舒适性。

步骤S180至S210是用于准备压缩机45的正常操作的步骤。在步骤S130，如果蒸发器温度高于或等于允许温度，供给到车厢的空气的温度高于保持车厢舒适所需的空气的温度。在这种情况下，通过将压缩机操作增大到压缩机目标操作来降低供给到车厢的空气的温度，以及正常执行车厢温度控制。此时，如果快速增大压缩机操作，燃料的喷射量增大。因此，逐渐增大压缩机操作以便防止燃料效率和舒适性降低。

为此，在步骤S180，控制部20根据压缩机操作的目标增长率而增大压缩机操作。如图9所示，根据温控门47的目标位置和压缩机操作的参考目标增长率来计算压缩机操作的目标增长率。在图9中的右侧曲线图中，压缩机操作的目标增长率A_rate由虚线表示。即假定当室外温度为0℃时从温控门的预定位置到温控门的目标位置的距离是α，当室外温度为0℃时从温控门的预定位置到温控门的最小位置的距离是β，通过以下公式计算压缩机操作的目标增长率A_target：

公式(a)         A_target＝A_rate*(α/β)

压缩机操作的参考目标增长率A_rate表示在正常状态下用于增大压缩机操作的压缩机操作的增长率。在本发明的各个实施例中，由于压缩机操作根据低于压缩机操作的参考目标增长率的压缩机操作的目标增长率A_target而增大，因此可以防止压缩机操作快速增大。因此可以防止燃料效率降低。

执行步骤S180之后，在步骤S190，控制部20确定压缩机操作是否低于压缩机目标操作。即确定压缩机操作是否达到压缩机目标操作。如果在步骤S190压缩机操作达到了压缩机目标操作，则控制部20结束根据本发明的各个实施例的控制压缩机的方法，并返回到步骤S110。如果在步骤S190压缩机操作低于压缩机目标操作，在步骤S200控制部20确定蒸发器温度是否高于目标温度。

在步骤S200，如果蒸发器温度低于或等于目标温度，则控制部20重复地连续执行步骤S180至S200。

在步骤S200，如果蒸发器温度高于第二目标温度，在步骤S210，控制部20控制温控门47、进气门48以及鼓风机49以便抑制供给到车厢的空气的温度的上升。由于步骤S210与步骤S160相同，在此将省略其具体描述。

根据本发明，当加速时减小压缩机操作。因此可以改进加速性能和燃料效率。

此外，控制温控门、进气门以及鼓风机以便防止供给到车厢的空气的温度根据压缩机操作的减小而上升。因此可以保证舒适性。

前面对本发明的具体示例性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目。其不是穷尽性的，也不用于将本发明限制到所公开的特定形式，显然，根据上述教示，各种修改和变化都是可能的。为了解释本发明的特定原理及其实际应用而选择和描述了示例性实施例，从而使本领域的其他技术人员可以实施并利用本发明的不同示例性实施例，及其各种改变和变化。本发明的范围将由权利要求及其等效范围所限定。

Claims (16)

1.一种控制车辆压缩机的设备，包括：

传感器模块，包括检测车辆的车厢温度的车厢温度传感器、检测车辆的室外温度的室外温度传感器、检测蒸发器中的冷却介质的温度，即蒸发器温度，的蒸发器温度传感器、检测发动机的转速的发动机速度传感器、以及检测节气门开度的节气门位置传感器；

空气调节系统，包括凝结并液化冷却介质的冷凝器、蒸发液化的冷却介质的蒸发器、压缩冷却介质的压缩机、控制流入车辆车厢的空气的温度的温控门、选择性地使内部空气或外部空气流入车辆车厢的进气门、以及将空气吹至进气门的鼓风机；以及

控制器，控制空气调节系统的操作；

其中当出现加速条件时，控制器确定加速模式和每种加速模式下的允许温度，并且根据蒸发器温度与允许温度之差减小压缩机操作。

2.根据权利要求1所述的控制车辆压缩机的设备，其中根据车辆的室外温度确定每种加速模式下的允许温度。

3.根据权利要求1所述的控制车辆压缩机的设备，其中在减小压缩机操作的过程中在蒸发器温度高于目标温度时，控制温控门以便降低供给到车厢的空气的温度。

4.根据权利要求3所述的控制车辆压缩机的设备，其中通过控制器控制温控门包括控制内部空气或外部空气选择性的流入车厢所通过的进气门以及控制鼓风机的鼓风速度。

5.根据权利要求1所述的控制车辆压缩机的设备，其中当在减小压缩机操作的过程中出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间大于或等于最大时间时，控制器根据压缩机操作的目标增长率增大压缩机操作。

6.根据权利要求5所述的控制车辆压缩机的设备，其中控制器增大压缩机操作直到压缩机操作达到压缩机目标操作。

7.根据权利要求5所述的控制车辆压缩机的设备，其中当在增大压缩机操作的过程中蒸发器温度高于第二目标温度时，控制器控制温控门以便降低供给到车厢的空气的温度。

8.根据权利要求7所述的控制车辆压缩机的设备，其中通过控制器控制温控门包括控制内部空气或外部空气选择性的流入车厢所通过的进气门以及控制鼓风机的鼓风速度。

9.一种控制车辆压缩机的方法，所述车辆压缩机配备有空气调节系统，所述空气调节系统包括凝结并液化冷却介质的冷凝器、蒸发液化的冷却介质的蒸发器、压缩冷却介质的压缩机、控制流入车辆车厢的空气的温度的温控门、选择性地使内部空气或外部空气流入车辆车厢的进气门、以及将空气吹至进气门的鼓风机，所述方法包括以下步骤：

a)确定是否出现加速条件；

b)在出现加速条件的情况下，确定蒸发器温度是否低于允许温度；

c)当蒸发器温度低于允许温度时，根据蒸发器温度与允许温度之差减小压缩机操作；

d)当减小压缩机操作时，确定蒸发器温度是否高于目标温度；以及

e)当蒸发器温度高于目标温度时，控制温控门、进气门和鼓风机以便降低供给到车厢的空气的温度。

10.根据权利要求9所述的控制车辆压缩机的方法，其中根据基于节气门开度和发动机速度确定的加速模式改变允许温度，以及根据车辆的室外温度确定每种加速模式下的允许温度。

11.根据权利要求9所述的控制车辆压缩机的方法，其中在步骤e)，基于车厢温度和室外温度之差或者室外温度控制进气门，以及基于内部空气比控制鼓风机。

12.根据权利要求9所述的控制车辆压缩机的方法，进一步包括以下步骤：g)确定是否出现解除条件以及减小压缩机操作所消耗的时间是否大于或等于最大时间，

其中在步骤g)，当没有出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间小于最大时间时，重复步骤b)至e)。

13.根据权利要求12所述的控制车辆压缩机的方法，其中在步骤b)中蒸发器温度高于或等于允许温度或者步骤g)中出现解除条件或者减小压缩机操作所消耗的时间大于或等于最大时间的情况下，所述方法进一步包括以下步骤：

h)根据压缩机操作的目标增长率增大压缩机操作；

i)确定压缩机操作是否低于压缩机目标操作；

j)当压缩机操作低于压缩机目标操作时，确定蒸发器温度是否高于目标温度；以及

k)当蒸发器温度高于目标温度时，控制温控门、进气门和鼓风机以便降低供给到车厢的空气的温度。

14.根据权利要求13所述的控制车辆压缩机的方法，其中在步骤j)当蒸发器温度低于或等于目标温度时，重复步骤h)至k)，否则执行步骤k)。

15.根据权利要求13所述的控制车辆压缩机的方法，其中在步骤k)，基于车厢温度和室外温度之差或者室外温度控制进气门，以及基于内部空气比控制鼓风机。

16.根据权利要求13所述的控制车辆压缩机的方法，其中在步骤i)，当压缩机操作达到压缩机目标操作时，结束压缩机控制。

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