CN102470723B - 混合式车辆的空调系统管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合车的空调系统的管理方法，空调系统包括产生可存储在冷气储蓄器(10)中的冷气的压缩机(8)，热力发动机具有自动控制热力发动机的启动或关闭的控制设备(34)，其特征在于，该管理方法控制牵引车(6)所必需的功率和冷气储蓄器(10)的冷气水平，以：-当热力发动机(2)在运行中时，允许其在冷气储蓄器(10)的充填水平(92)高于最小阈值且必要的牵引功率低于最大阈值的情况下关闭(82)，这两个阈值彼此相关；-以及当热力发动机(2)关闭时，要求其在冷气储蓄器(10)的充填水平低于最大阈值和必要的牵引功率高于最小阈值的情况下运行(84)，这两个阈值也彼此相关。

Description

混合式车辆的空调系统管理方法

本发明涉及用于管理包括热力发动机和可替换的机动化装置的可充电或不可充电的混合机动车的空调系统的方法，以及实现这样的方法的车。

混合车通常为了牵引车而具有存储在储蓄器中的两种不同的能量，一种是可逆的，而另一种不是，即，一般是电能和碳氢燃料。

对于功率到可逆能量存储装置的连接，可能利用包含在该装置中的能量来通过可替换的机动化装置将驱动力施加于车，或者利用车的动能，尤其是在减速期间，以便填充这个存储装置。

碳氢燃料储蓄器的能量通过热力发动机转换成机械能。对于可替换的电能，该能量通过至少一个电机转换成机械能。

根据驾驶员的要求和车的行驶状况，可尤其使用电机将补充扭矩施加于驱动轮，通过将制动力矩传递到这些驱动轮在车制动时给电能存储设备再充电，或仅仅使用电机行驶而不排出污染气体。

因此可优化热力发动机的操作并减少其消耗。特别是，当例如在红灯时停车时或当要求相应于热力发动机的低输出的足够低的功率时，设法关闭该热力发动机。在后一种情况下，仅仅使用用于牵引车的电机。

可选地，混合车可包括代替可替换的机动化装置的电的另一能量源，例如压缩空气。

这些混合车通常具有用于使周围空气冷却的驾驶舱的空调，其包括产生载热流体的蒸发和液化周期的由热力发动机驱动的压缩机。

存在的一个问题是，热力发动机被关闭，压缩机不再被驱动，且车不再产生用于供应给空调的冷气。如果该关闭在炎热的天气中延长，驾驶舱的周围温度升高，这可能是不可控制的。

尤其在文件FR-A1-2866831中提出的已知的空调系统包括构成冷气储蓄器的冷气存储设备，其在热力发动机的运行期间通过流体的循环而冷却。在停车期间，热力发动机被关闭，冷气储蓄器放出冷气以继续使车的驾驶舱冷却。

如果停车延长，则冷气储蓄器可能变空，这必须重新启动热力发动机，仅仅为了找到冷气源并维持相同的舒适水平。传递低功率的热力发动机的操作没有被优化，包括特定的强消耗，这对减小消耗和污染物排放不是有利的。

本发明目的尤其在于避免现有技术的这些缺点，并提供简单和有效的解决方案，其通过根据车的行驶情况确定热力发动机的启动和关闭的时刻来允许冷气储蓄器的充填状态的优化管理，以减小车的碳氢燃料的消耗。

本发明为此提出了混合车的空调系统的管理方法，混合车包括热力发动机和用于牵引车的可替换的至少一个机动化装置(motorisationalternative)，该空调系统包括由热力发动机驱动并产生可存储在冷气储蓄器中的冷气的压缩机，以及热力发动机的控制设备，该控制设备自动控制该发动机的启动或其关闭以改为利用可替换的机动化装置，其特征在于，该管理方法同时考虑冷气储蓄器的充填水平和包括车的牵引功率的车的行驶情况，以：

-在热力发动机运行的第一种行驶情况中，允许热力发动机在冷气储蓄器的充填水平高于最小阈值且必要的牵引功率低于最大阈值的情况下关闭，这两个阈值通过变化法则而相关；

-在热力发动机关闭的第二种行驶情况中，要求热力发动机在冷气储蓄器的充填水平低于最大阈值和必要的牵引功率高于最小阈值的情况下运行，这两个阈值通过变化法则而相关。

热力发动机的这个管理方法的优点是，可因此通过考虑冷气的水平和牵引车所必需的功率来至少降低热力发动机的启动要求，并当热力发动机的输出太低时改为利用可替换的机动化装置。

根据本发明的热力发动机的管理方法此外可包括一个或多个下面的特征，这些特征可在其之间组合。

根据一种实施方式，对行驶情况考虑的参数与车的速度和车的驱动轮的牵引力矩相关。

根据特定的布置，对于冷气储蓄器的给定充填水平对允许热力发动机的关闭或要求热力发动机的运行产生相同的结果的行驶情况在很大程度上相应于基本上恒定的功率。

根据一种版本，在包括与车的速度和牵引力矩相关的两个轴的曲线图上，包括产生相同结果的操作点的曲线包括使速度轴和力矩轴相接的基本上直的边缘部分。

这些曲线可沿着基本上在这两个轴之间的中线方向当冷气储蓄器的充填水平升高时朝着上方而当该水平降低时朝着下方移动。

有利地，对于代表速度和牵引力矩的同一行驶情况，热力发动机的关闭允许以冷气储蓄器的充填水平来实现，该水平比要求该发动机的启动所必需的填充水平高，以便在要求启动热力发动机的区域和允许关闭热力发动机的区域之间产生滞后。

根据一种实施方式，在冷气储蓄器实际上空的情况下，可于是有序地要求热力发动机的启动，而不管牵引车所必需的力矩的水平。

本发明目的还在于具有空调系统的管理方法的混合车，空调系统包括由车的牵引的热力发动机驱动的压缩机，压缩机用于产生可存储在冷气储蓄器中的冷气，热力发动机具有控制设备，控制设备自动控制热力发动机的启动或关闭，允许改为利用可替换的机动化装置，该管理方法此外包括前面的特征的任一个。

根据一种实施方式，混合车包括可替换的机动化装置，该机动化装置包括由蓄电池供电的电机。

当参考附图阅读了下面作为例子给出的描述时，本发明将被更好地理解，且其它特征和优点将显得更清楚，其中：

-图1是示出包括根据本发明的方法的混合车的机动化装置和空调系统的示意图；

-图2和3是对于第一实例，根据车的速度和驱动轮的力矩示出的曲线图，第一个曲线是允许关闭热力发动机的区域，而第二个曲线是要求启动该热力发动机的区域；

-图4是对于第二实例，根据变速箱的主轴的旋转速度和施加在该主轴上的力矩、允许关闭热力发动机和要求启动该热力发动机的区域示出的曲线图；

-图5是用于管理热力发动机的关闭和启动的决策图；以及

-图6是对于操作周期依照时间、使用根据现有技术的管理方法和使用根据本发明的方法的冷气储蓄器的充填水平示出的曲线图。

将在下文中描述包括电机的混合车，尽管知道根据本发明的方法可正好同样好地适用于包括几个电机或其它类型的可选能量的混合车。

图1示意性示出包括适合于驱动驱动轮4的热力发动机2的车6。形成第二机动化装置的也适合于驱动车6的驱动轮4的电机12由蓄电池14供电，蓄电池14将电流传送到实现该电流的形成的换流器。

电机12产生存储在蓄电池14中的电能，尤其是在用于重新获得能量的车的制动期间。蓄电池14此外由可装在车上的充电器18充电，充电器18通过壁上插座20连接到网络。

热力发动机2还驱动空调压缩机8，其按照包括液化还有蒸发的周期压缩在回路中循环的流体，产生供应给车6的空调的冷气。空调压缩机8还供应冷气储蓄器10，冷气储蓄器10积聚该冷气以稍后将其释放到车6的空调。

包括计算机40的管理系统30连接到压缩机的控制设备32、热力发动机的控制设备34和电机的控制设备36，以优化它们的操作，计算机40具有关于车的操作的不同信息并包括用于建立控制策略的所存储的数据。

特别是，管理系统30的控制策略涉及热力发动机的控制设备34，以根据空调系统的状态和车的行驶情况的代表性参数的值例如加速度来更改该发动机的启动或关闭的顺序，这些代表性参数取决于驾驶员的要求。

图2和3是对于利用车的行驶情况的其它代表性参数中的两个参数的第一实例，包括指示车的速度V和驱动轮的力矩C的两个轴的曲线图。注意，该速度与该力矩的乘积表示按照驾驶员的要求移动车6所必需的机动化装置的功率。

上面的曲线50和下面的曲线52表示对于冷气储蓄器10的确定的充填水平、管理系统30干预热力发动机的控制设备34以更改其运行或关闭状态的限制。

每个曲线50、52包括力矩C与速度V的乘积基本上恒定的中央部分，这相应于恒定的功率水平。曲线50、52还包括基本上平行于速度V的轴或力矩C的轴的直的边缘部分，其与这些轴直接相接。

上面的曲线50限定相应于要求热力发动机2的运行的上部分54，而下面的曲线52限定允许该热力发动机的关闭的下部分56。在形成一对的这两个错位的曲线52、54之间存在中间部分58，其定义在迫使热力发动机的启动的区域和允许热力发动机的关闭的区域之间的滞后，该滞后对避免方法的这两种操作模式之间的不稳定性是必要的。

每对曲线50、52对于冷气储蓄器10的确定的充填水平是重要的。曲线50、52沿着基本上在这两个轴V、C之间的中线方向当冷气储蓄器的充填水平升高时沿着箭头F朝着上方而当该水平降低时沿着箭头F’朝着下方移动。

曲线50、52体现车的牵引功率的阈值，其通过某种对应性或变化法则与冷气储蓄器10的充填水平的另一阈值相关。

空调系统的管理方法的操作如下。

对于车6响应于驾驶员对力矩C和速度V的要求在图2示出的点A处的操作，热力发动机2在运行中并同时传送牵引车和驱动提供驾驶舱的空调的压缩机8所必需的功率，同时重新充填冷气储蓄器。

冷气储蓄器10的充填水平升高，曲线50、52根据变化法则沿着箭头F朝着上方移动。当允许热力发动机2的关闭的下部阴影部分56到达操作点A时，该点进入这个下部部分中，且管理系统30向控制设备34传送该热力发动机的关闭允许。

于是估计冷气储蓄器10的充填足够高，牵引车所必需的功率足够低，以不再将允许这个充填的操作强加到热力发动机2，并让该发动机的控制设备34选择是否在该操作模式在能量上更节省的情况下需要关闭热力发动机以转到由蓄电池14供电的电驱动装置12。

于是提取在冷气储蓄器10中的冷气，以供应给空调。

对于车6响应于驾驶员对力矩C’和速度V’的另一要求在图3示出的点B处的操作，热力发动机2关闭。车6的牵引由提取蓄电池14中的能量的电机12保证，且供应给空调的冷气在冷气储蓄器10中被提取。

冷气储蓄器10的充填水平降低，曲线50、52根据变化法则沿着箭头F’朝着下方移动。当要求热力发动机2的启动的上部阴影部分54到达操作点B时，该点进入这个上部部分中，且管理系统30向热力发动机2的控制设备34传送启动该发动机的命令。

于是估计冷气储蓄器10的充填不足，牵引车所必需的功率足够大，以便它对于能量平衡更有利于重新运行热力发动机2，以便同时确保这个牵引是冷气储蓄器10的重新充填。

在冷气储蓄器10实际上空的情况下，轴的原点O相应于曲线50、52的移动位置。于是不可避免地转入要求热力发动机2的启动的上部阴影部分54，而不管牵引车所必需的力矩的水平，且应重新运行该热力发动机以重新充填冷气储蓄器10。

图4是对于利用车的行驶情况的两个其它代表性参数的第二实例，包括指示变速箱的主轴的旋转速度N和施加在该主轴上的力矩Cap的两个轴的曲线图。注意，该速度N与该力矩Cap的乘积还表示根据驾驶员的要求移动车6所必需的机动化装置的功率。

如对于上面的实例的，上面的曲线60和下面的曲线62也表示对于冷气储蓄器10的确定的充填水平、管理系统30干预热力发动机的控制设备34以更改其运行或关闭状态的限制。

每对曲线60、62对于冷气储蓄器10的确定的充填水平是重要的，并根据变化法则移动。曲线60、62以相同的方式沿着基本上在这两个轴N、Cap之间的中线方向当冷气储蓄器10的充填水平升高时沿着箭头F朝着上方而当该水平降低时沿着箭头F’朝着下方移动。

注意在这个实例中，上面的曲线60和下面的曲线62的一般形式具有中心在点O周围的圆弧的一般图形。

图5所示并由管理系统30实现的决策图利用车的速度V和驱动轮的力矩C的值。

决策图包括与热力发动机的控制设备相关的优化功能70，该控制设备首先考虑车的空调是否被启动(72)。在肯定的情况下，然后考虑热力发动机是否在运行中(74)。

在热力发动机在运行中(86)的情况下，处于图2所示的配置中。管理系统考虑冷气储蓄器的充填水平(76)，以及驱动轮的力矩C和车的速度的V的值(78)，以根据变化法则在对这个操作点建立的曲线80的位置处比较它们。

这个比较的结果可给出关闭热力发动机的允许(82)，其传输到优化功能70以传送到该发动机的控制设备。

在热力发动机关闭(88)的情况下，处于图3所示的配置中。管理系统考虑冷气储蓄器的充填水平(76)，以及驱动轮的力矩C’和车的速度V’的值(78)，以在对这个操作点建立的曲线80的位置处比较它们。

这个比较的结果可给出启动热力发动机的要求(84)，其传输到优化功能70以传送到该发动机的控制设备。

正是由于根据本发明的方法，可在使用没有中断地保持活动的车的空调来维持相同的舒适度时优化能量源、热力发动机或电机的选择，以减小不可再生能量的消耗和污染物排放。

事实上，最好利用牵引车所必需的功率足够高的时刻，以重新充填足够低的冷气储蓄器，同时确保使用热力发动机的这个牵引，热力发动机在这种操作情况下于是包括良好的输出。

然后利用这样构成的冷气储蓄器的高水平，对于牵引车所必需的足够低的功率避免通过在这个储蓄器提取冷气来重新运行热力发动机的时刻，车的牵引于是使用电能来保证，这避免使具有差的输出的热力发动机在这种操作情况下运行。

图6是对于操作周期依照时间、使用根据现有技术的管理方法的冷气储蓄器的充填状态90和使用根据本发明的方法的充填水平92示出的曲线图。

车的速度由曲线94表示，并包括在时刻t1、t2和t3的连续的三次启动，在希望维持空调活动的两次启动之间有睡眠时间。

对于根据现有技术的管理方法，预期冷气储蓄器90的充填水平下降到0，以在时刻t2再充填它。这个时刻t2在这个实例中以偶然的方式相应于车的再次起动94，因此相应于如曲线96所示的热力发动机的启动。

然后独立于牵引车所必需的功率来考虑在运行中的热力发动机96，一直到冷气储蓄器90的充填在其最大值的时刻t4。仅在这个时刻，关闭热力发动机，以改为利用电机动化装置来牵引车。

对于根据本发明的管理方法，在时刻t1尽管冷气储蓄器的充填水平92足够低，利用足够高的功率要求来牵引车，以重新运行热力发动机，且同时重新充填冷气储蓄器。将同样在时刻t2和t3完成车的重新起动。

热力发动机的这个管理方法实现起来简单，并能以经济的方式合并在现有的监督计算机中，尤其是管理车的空调或发动机的控制设备的计算机。

可选地，可将该管理方法应用于包括其它可选的能量源例如压缩空气的混合车。

Claims (9)

1.一种混合车的空调系统的管理方法，所述混合车包括热力发动机（2）和用于牵引所述车的可替换的至少一个机动化装置（12），所述空调系统包括由热力发动机（2）驱动并产生存储在冷气储蓄器（10）中的冷气的压缩机（8），以及所述热力发动机的控制设备（34），所述控制设备（34）自动控制所述发动机的启动或其关闭以改为利用所述可替换的机动化装置，其特征在于，所述管理方法同时考虑所述冷气储蓄器的充填水平（92）和包括所述车的牵引功率的车辆行驶情况，以便：

-在所述热力发动机（2）运行的第一种行驶情况中，允许所述热力发动机（2）在所述冷气储蓄器（10）的充填水平高于最小阈值且必要的牵引功率低于最大阈值的情况下关闭（82），这两个阈值通过变化法则而相关；

-在所述热力发动机（2）关闭的第二种行驶情况中，要求所述热力发动机（2）在所述冷气储蓄器（10）的充填水平低于最大阈值和必要的牵引功率高于最小阈值的情况下运行（84），这两个阈值通过变化法则而相关。

2.如权利要求1所述的管理方法，其特征在于，对所述行驶情况考虑的参数与所述车的速度和所述车的驱动轮的牵引力矩相关。

3.如权利要求2所述的管理方法，其特征在于，对于所述冷气储蓄器（10）的给定充填水平对允许所述热力发动机（2）的关闭或要求所述热力发动机（2）的运行产生相同的结果的行驶情况在很大程度上相应于基本上恒定的功率。

4.如权利要求3所述的管理方法，其特征在于，在具有与所述车的速度（V）和牵引力矩（C）相关的两个轴的曲线图上的曲线（52、54）包括产生相同结果的操作点，并包括使速度轴和力矩轴相接的基本上直的边缘部分。

5.如权利要求4所述的管理方法，其特征在于，所述曲线（52、54）沿着基本上在这两个轴（V、C）之间的中线方向当所述冷气储蓄器（10）的充填水平升高时朝着上方而当该水平降低时朝着下方移动。

6.如前述权利要求的任一项所述的管理方法，其特征在于，对于代表速度（V）和牵引力矩（C）的同一行驶情况，所述热力发动机（2）的关闭允许以所述冷气储蓄器（10）的充填水平来实现，该水平比要求所述发动机的启动所必需的填充水平高，以便在要求启动所述热力发动机的区域和允许关闭所述热力发动机的区域之间产生滞后。

7.如前述权利要求1-5中的任一项所述的管理方法，其特征在于，在所述冷气储蓄器（10）实际上空的情况下，有序地要求所述热力发动机（2）的启动，而不管牵引所述车所必需的力矩的水平。

8.一种具有空调系统的管理方法的混合车，所述空调系统包括由车的牵引热力发动机（2）驱动的压缩机（8），压缩机用于产生存储在冷气储蓄器（10）中的冷气，所述热力发动机（2）具有控制设备（34），用于自动控制所述热力发动机的启动或关闭，允许改为利用可替换的机动化装置，其特征在于，所述管理方法根据前述权利要求的任一个实现。

9.如权利要求8所述的混合车，其特征在于，所述混合车包括可替换的机动化装置，所述机动化装置包括由蓄电池（14）供电的电机（12）。

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