CN102917894B - 车辆用空气调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用空气调节器。控制单元(27)包括与用于将电动压缩机(22)冷却的空气送入车辆内部的进气风扇(12)通信并且设定进气风扇(12)的空气供应量的风扇空气供应量设定单元(27B)，并且基于由车速检测单元(37)检测到的车速和由风扇空气供应量设定单元(27B)设定的空气供应量来设定电动压缩机(22)的转速上限值。

Description

车辆用空气调节器
技术领域
本发明涉及车辆用空气调节器，并且尤其涉及用于控制安装在诸如电动车辆和混合动力车辆等车辆上的空气调节器的电动压缩机的车辆用空气调节器。
背景技术
近年来，考虑到环境的车辆如电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)已经受到关注。在这种考虑到环境的车辆上安装有驱动该车辆的电动机和包括电动压缩机的空气调节器。
诸如电动车辆和混合动力车辆等的车辆由于电动机等的驱动，能够没有任何噪声地驱动，因此，存在当车速低的范围内和车辆停止时电动压缩机的工作噪声使乘客感到不舒服的情况。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开平07-223428号公报
[专利文献2]日本特开平04-169322号公报
根据专利文献1的电动车辆用空气调节器通过控制该电动压缩机的转速，根据空气调节控制的设定输出进行空气调节操作，从而抑制噪声的产生。
根据专利文献2的电动车辆用空气调节器的控制方法是进行控制使得电动压缩机的工作频率的最大值随着车速增加而逐渐增加。
发明内容
发明要解决的问题
另外，传统上还考虑根据车速将电动压缩机的转速限制到一定的转速以下的方法，以减小控制电动压缩机的车辆用空气调节器中的噪声产生。在此情况下，不考虑对空气调节的效果程度来确定电动压缩机的所限制的转速(在下文中称为“转速上限值”)。因此，存在以下问题：在空气调节完全有效等状态下，转速上限值可被降低，但是电动压缩机无效地工作，从而增加功率消耗。另一方面，即使在空气调节不完全有效时也通过车速确定电动压缩机的转速上限值，因此存在不能根据用户请求进行冷却的问题。
本发明的目的是提供一种能够减小电动压缩机的噪声和减小电动压缩机的功率消耗的车辆用空气调节器。
用于解决问题的方案
本发明是一种车辆用空气调节器，该车辆安装有用于驱动该车辆的电动机，该车辆用空气调节器包括：车速检测单元，其用于检测所述车辆的速度；电动压缩机，其用于冷却所述车辆的内部；压缩机转速控制单元，其用于控制所述电动压缩机的转速；进气风扇，其用于将所述电动压缩机冷却的空气送入所述车辆的内部；风扇空气供应量设定单元，其用于设定所述风扇的空气供应量；以及控制单元，其用于设定当所述车速检测单元检测到的车速为预定速度以下时由所述压缩机转速控制单元控制的所述电动压缩机的转速上限值，其中所述控制单元使用由所述车速检测单元检测到的车速和由所述风扇空气供应量设定单元设定的空气供应量两方作为参数确定的二维矩阵来设定所述电动压缩机的一个转速上限值。
发明效果
一般来说，车辆通过驱动产生噪声。该噪声量根据车辆的驱动状态而变化。也就是说，根据车辆驱动状态的噪声随车速增加而变大。另外，根据车辆驱动状态的噪声随发动机转速变大而变大。根据本发明的车辆用空气调节器通过根据车辆的驱动状态使噪声变小并且当送入车辆内部的空气供应量小时使电动压缩机的转速上限值变低，能够减小电动压缩机的噪声和减小电动压缩机的功率消耗。
附图说明
图1是车辆用空气调节器的系统配置图。(实施例1)
图2是用于设定电动压缩机的转速上限值的二维矩阵映射。(实施例1)
图3是用于设定电动压缩机的转速上限值的二维矩阵映射。(实施例2)
图4是用于根据车速计算电动压缩机的转速上限值(临时)的映射。(实施例2)
图5是用于根据送入车辆内部的空气供应量计算电动压缩机的转速的常数的映射。(实施例2)
图6是用于通过将根据送入车辆内部的空气供应量的电动压缩机的转速的常数与根据车速的电动压缩机的转速上限值(临时)相加来计算电动压缩机的转速上限值的流程图。(实施例2)
图7是用于设定电动压缩机的转速上限值的二维矩阵映射。(实施例3)
图8是用于根据车速的电动压缩机的转速上限值(临时)的映射。(实施例3)
图9是用于根据送入车辆内部的空气供应量的电动压缩机的转速的系数的映射。(实施例3)
图10是用于通过将根据送入车辆内部的空气供应量的电动压缩机的转速的系数与根据车速的电动压缩机的转速上限值(临时)相乘来计算电动压缩机的转速上限值的流程图。(实施例3)
具体实施方式
本发明通过当根据车辆驱动状态的噪声很小并且送入车辆内部的空气供应量很小时降低电动压缩机的转速上限值来实现能够减小电动压缩机的噪声和减小电动压缩机的功率消耗的目的。
实施例1
图1和图2示出本发明的实施例1。
在图1中，附图标记1代表安装在诸如电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)等包括电动机的车辆上的空气调节器(HVAC单元)。空气调节器1包括用于形成气流通道2的通道形成构件3。
内/外空气切换挡板6的基部6A、吹出口切换挡板9的基部9A和开/关挡板11的基部11A设置在通道形成构件3上。内/外空气切换挡板6在作为上游侧的一端向内摆动，以在连接到外部空气入口管4的外部空气入口4A和连接到内部空气入口管5的内部空气入口5A之间切换。吹出口切换挡板9在作为下游侧的另一端向内摆动，以在连接到除霜管7的除霜吹出口7A和连接到通风管8的通风吹出口8A之间切换。开/关挡板11在所述另一端向内摆动，以打开/关闭连接到脚管10的脚吹出口10A。
此外，在通道形成构件3中包括在内/外空气切换挡板6的直接下游侧的进气风扇12、比进气风扇12更下游侧的蒸发器13、在比蒸发器13更下游侧的加热器芯14和在气流通道2中摆动以调节提供给加热器芯14的空气流量的空气混合挡板15的枢转轴16。
进气风扇12包括用于驱动进气风扇12的风扇电动机17，并且将稍后描述的电动压缩机22冷却的空气提供给车辆内部。
包括膨胀阀18的第一制冷剂高压管19的一端连接到蒸发器13。第一制冷剂高压管19的另一端连接到冷凝器20。
第二制冷剂高压管21的一端连接到冷凝器20。第二制冷剂高压管21的另一端连接到电动压缩机22，电动压缩机22由电力驱动并且用于冷却车辆内部。
制冷剂低压管23的一端连接到电动压缩机22。制冷剂低压管23的另一端连接到蒸发器13。
此外，在空气调节器1中包括用于驱动风扇电动机17的风扇电动机驱动单元24和用于驱动电动压缩机22的压缩机驱动单元25。
风扇电动机驱动单元24和压缩机驱动单元25与控制单元26通信。
控制单元26由与风扇电动机驱动单元24和压缩机驱动单元25通信的空气调节控制单元(ECU)27和与空气调节控制单元27通信的车辆控制单元(ECU)28构成。
用于检测蒸发器13的温度的蒸发器温度检测单元29、设置在第一制冷剂高压管19上的并且用于检测制冷剂压力的制冷剂压力检 测单元30、空气调节操作面板31、直接检测噪声量的噪声检测单元32和用于检测风扇电动机17的转速的风扇电动机转速检测单元33与空气调节控制单元27通信。
当用户手动操作空气调节器1时使用空气调节操作面板31，空气调节操作面板31设置有用于确定风扇电动机17的转动水平的进气风扇水平设定开关34、供应空气温度设定开关35等开关，并且用户的空气调节请求由进气风扇水平设定开关34的风扇水平设定值来确定。
注意，用户的空气调节请求可以不由进气风扇水平设定开关34的风扇水平设定值来确定，而是由风扇发动机转速检测单元33检测到的风扇电动机17的转速或者由风扇水平设定值确定的风扇电动机17的实际转动水平来确定。在此情况下，空气调节器1能够作为自动空气调节器来自动调整空气调节。
此外，用于检测外部空气温度的外部空气检测单元36、用于检测车速的车速检测单元37和用于当车辆是混合动力车辆(HEV)时检测发动机转速的发动机转速检测单元38与车辆控制单元28通信。
空气调节控制单元27包括用于控制电动压缩机22的转速的压缩机转速控制单元27A，并且设定当由车速检测单元37检测到的车速为预定速度以下时由压缩机转速控制单元27A控制的电动压缩机22的转速下限值(受限转速)。
此外，空气调节控制单元27包括用于设定进气风扇12的空气供应量的风扇空气供应量设定单元27B，并且基于由车速检测单元37检测到的车速和由风扇空气供应量设定单元27B设定的空气供应量设定电动压缩机22的转速上限值。
例如，如图2中所示，使用车速(例如，车速的5个水平)和用户的空气调节请求(例如，空气调节操作面板31的风扇水平设定值的六个水平)作为两个参数，通过二维矩阵确定电动压缩机22的转速上限值(例如，30种方式)。也就是说，当车速变快(噪声大)和当风扇水平设定值变高时，电动压缩机22的转速上限值被设定得大。
注意，在混合动力车辆(HEV)的情况下，可以由发动机转速检测单元38检测到的发动机转速值确定该转速上限值。
从而当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量小(当在空气调节操作面板31上风扇水平设定值低，因此空气调节请求低时)，可以将电动压缩机22的转速上限值设置得低，并且能够减小电动压缩机22的噪声和减小电动压缩机22的功率消耗。
此外，当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量大(在空气调节操作面板31上风扇水平设定值高，因此空气调节请求高)时，电动压缩机22的转速上限值被设定得高，因此可以增加冷却效果。此外，电动压缩机22的噪声被进气风扇12的噪声消除，因此电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。
此外，当根据车辆驱动状态的噪声大时(在车辆高速行驶时)，电动压缩机22的转速上限值根据空气调节操作面板31上的风扇水平设定值而增加/减小。电动压缩机22的噪声被根据驱动的噪声消除，因此，电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。此外，对电动压缩机22的控制能够实现制冷效果和功率消耗减小。
此外，正常的车辆中包括空气调节器1的每个部件，因此能够以低成本进行该控制，同时在不增加新部件的情况下简化配置。
此外，空气调节控制单元27可以不基于车速检测单元37检测到的车速而是基于噪声检测单元32检测到的噪声量和风扇空气供应量设定单元27B设定的空气供应量来设定电动压缩机22的转速上限值。
从而可以检测与车辆驱动状态无关的噪声，因此，连同当前状态一起的控制变为可能。例如，即使车辆停止时，当车辆周围的噪声大并且进入车辆内部的空气供应量大时，电动压缩机22的转速上限值被设置得与行驶期间一样高，因此，可以增加冷却效果。
此外，空气调节控制单元27包括用于控制风扇电动机17的转速的风扇电动机转速控制单元27C，风扇电动机17用于驱动进气风扇 12，并且电动压缩机22的转速上限值可以不基于由风扇空气供应量设定单元27B设定的空气供应量而是基于由车速检测单元37检测到的车速或者由噪声检测单元32检测到的噪声量和由风扇电动机转速控制单元27C控制的风扇电动机17的转速来设定。
从而当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量小时(当空气调节操作面板31上风扇水平设定值低，因此空气调节请求低时)，可以将电动压缩机22的转速上限值设置得低。因此，能够减小电动压缩机22的噪声和减小电动压缩机22的功率消耗。
此外，因为当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量大时(当在空气调节操作面板31上风扇水平设定值高，因此空气调节请求高时)，电动压缩机22的转速上限值被设置得高，所以可以增加制冷效果。此外，电动压缩机22的噪声被风扇12的噪声消除，因此，电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。
此外，当根据车辆驱动状态的噪声大时(在车辆高速行驶期间)，电动压缩机22的转速上限值根据空气调节操作面板31上的风扇水平设定值增加/减小。电动压缩机22的噪声被根据驱动的噪声消除，因此，电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。此外，对电动压缩机22的控制能够实现制冷效果和减小功率消耗。
此外，正常的车辆中包括除了噪声检测单元以外的空气调节器1的每个部件，因此，能够以低成本进行该控制，同时在不增加新部件的情况下简化配置。
此外，可以检测与车辆驱动状态无关的噪声，因此，连同当前状态一起的控制变为可能。例如，即使车辆停止时，当车辆周围的噪声大并且进入车辆内部的空气供应量大时，电动压缩机22的转速上限值被设定得与行驶期间一样高，因此，可以增加制冷效果。
此外，空气调节控制单元27可以不基于由风扇空气供应量设定单元27B设定的空气供应量而是基于由车速检测单元37检测到的车速或者由噪声检测单元32检测到的噪声量和由风扇电动机转速检 测单元33检测到的风扇电动机17的转速来设定电动压缩机22的转速上限值。
从而当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量小时(当空气调节操作面板31上风扇水平设定值低，因此空气调节请求低时)，可以将电动压缩机22的转速上限值设置得低，并且能够减小电动压缩机22的噪声和减小电动压缩机22的功率消耗。
此外，因为当根据车辆驱动状态的噪声小(在停止、低速行驶期间)并且进入车辆内部的空气供应量大时(当在空气调节操作面板31上风扇水平设定值高，因此空气调节请求高时)，电动压缩机22的转速上限值被设置得高，所以可以增加制冷效果。此外，电动压缩机22的噪声被进气风扇12的噪声消除，因此，电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。
此外，当根据车辆驱动状态的噪声大时(在车辆高速行驶期间)，电动压缩机22的转速上限值根据空气调节操作面板31上的风扇水平设定值增加/减小。电动压缩机22的噪声被根据驱动的噪声消除，因此，电动压缩机22的噪声不会使乘客感到不舒服。此外，对电动压缩机22的控制能够实现制冷效果和减小功率消耗。
此外，正常的车辆中包括除了噪声检测单元以外的空气调节器1的每个部件，因此，能够以低成本进行该控制，同时在不增加新部件的情况下简化配置。
此外，噪声检测单元32可以检测与车辆驱动状态无关的噪声，因此，连同当前状态一起的控制变为可能。例如，即使车辆停止时，当车辆周围的噪声大并且进入车辆内部的空气供应量大时，电动压缩机22的转速上限值被设定得与行驶期间一样高，因此，可以增加制冷效果。
实施例2
图3至图6是示出根据本发明的实施例2的视图。
在下面的实施例中，使用相同的附图标记描述与实施例1中相同的功能。
实施例2的特征在于以下几点。电动压缩机22的转速上限值不是由车速(例如，车速的5个水平)和用户的空气调节请求的二维矩阵确定的，而是由车速(例如，车速的5个水平)确定的电动压缩机22的转速上限值(临时)和根据用户的空气调节请求通过统一适应等发现的电动压缩机22的转速的常数确定的。特别地，空气调节控制单元27将电动压缩机22的转速的每个常数(A1至A5)与电动压缩机22的每个转速上限值(临时)(N1至N5)相加，并且将相加结果设定为电动压缩机22的转速上限值(N1，N1+A1至N1+A5，N2，N2+A1至N2+A5，N3，N3+A1至N3+A5，N4，N4+A1至N4+A5，N5，N5+A1至N5+A5)。
在此情况下，根据图4中所示的映射计算电动压缩机22的转速上限值(临时)(N1至N5)。此外，根据图5中所示的映射计算根据用户的空气调节请求通过统一适应等发现的电动压缩机22的转速的常数(A1至A5)。
在此，存在以下关系：N1≤N2≤N3≤N4≤N5，A1≤A2≤A3≤A4≤A5。
接下来，基于图6中的流程图描述通过将根据进入车辆内部的空气供应量的电动压缩机22的转速的常数与根据车速的电动压缩机22的转速上限值(临时)相加计算电动压缩机22的转速上限值的情况。
如图6中所示，当程序开始时(步骤A01)，车速检测单元37检测车速(步骤A02)。空气调节控制单元27根据图4中的映射计算电动压缩机22的转速上限值(临时)(步骤A03)，并且判断风扇水平设定值是否是最小值(步骤A04)。
当步骤A04为“否”时，空气调节控制单元27根据图5中的映射计算常数(步骤A05)，并且通过将该常数与转速上限值(临时)相加确定电动压缩机22的转速上限值(步骤A06)。
另一方面，当步骤A04为“是”时，空气调节控制单元27将该转速上限值(临时)确定为电动压缩机22的转速上限值(步骤A07)。
在步骤A06的处理之后，或者步骤A07的处理之后，该程序结 束(步骤A08)。
在实施例2中，可以由此获得与实施例1类似的操作和效果。此外，空气调节控制单元27所需的存储区域可以被减小。也就是说，空气调节控制单元27可以具有能够存储包括图3中所示的实施例中的电动压缩机22的五个转速上限值(临时)(N1至N5)和电动压缩机22的转速的五个常数(A1至A5)总共10个数据的存储区域。另一方面，在实施例1中需要存储电动压缩机的所有转速上限值(例如，30个数据)的存储区域。
实施例3
图7至图10是示出根据本发明的实施例3的视图。
实施例3的特征在于以下几点。也就是说，电动压缩机22的转速上限值不是由车速(例如，车速的5个水平)和用户的空气调节请求的二维矩阵确定的，而是如图7中所示，由车速(例如，车速的5个水平)确定的电动压缩机22的转速上限值(临时)和根据用户的空气调节请求通过统一适应等发现的电动压缩机22的转速的系数确定的。特别地，空气调节控制单元27将电动压缩机22的转速的每个系数(B1至B5)与电动压缩机22的每个转速上限值(临时)(N1至N5)相乘，并且确定电动压缩机22的转速上限值(N1，N1×B1至N1×B5，N2，N2×B1至N2×B5，N3，N3×B1至N3×B5，N4，N4×B1至N4×B5，N5，N5×B1至N5×B5)。
在此情况下，根据图8中所示的映射计算电动压缩机22的转速上限值(临时)(N1至N5)。此外，根据图9中所示的映射计算根据用户的空气调节请求通过统一适应等发现的系数(B1至B5)。
在此，存在以下关系：N1≤N2≤N3≤N4≤N5，B1≤B2≤B3≤B4≤B5。
接下来，基于图10中的流程图描述通过将根据进入车辆内部的空气供应量的电动压缩机22的转速的系数乘以根据车速的电动压缩机22的转速上限值(临时)计算电动压缩机22的转速上限值的情况。
如图10中所示，当程序开始时(步骤B01)，车速检测单元37 检测车速(步骤B02)。空气调节控制单元27根据图8中的映射计算电动压缩机22的转速上限值(临时)(步骤B03)，并且判断风扇水平设定值是否是最小值(步骤B04)。
当步骤B04为“否”时，空气调节控制单元27根据图9中的映射计算系数(步骤B05)，并且通过将该系数乘以转速上限值(临时)确定电动压缩机22的转速上限值(步骤B06)。
另一方面，当步骤B04为“是”时，空气调节控制单元27将该转速上限值(临时)确定为电动压缩机22的转速上限值(步骤B07)。
在步骤B06的处理之后，或者步骤B07的处理之后，该程序结束(步骤B08)。
在实施例3中，可以由此获得与实施例1类似的操作和效果。此外，空气调节控制单元27所需的存储区域可以像实施例2一样被减小。
上面已经参照附图描述了本发明的实施方式和实施例，但是本发明不局限于这些实施方式和实施例。也就是说，在不偏离本发明的精神或实质特征的情况下，本发明可以体现为其它特殊形式。
工业上的可利用性
根据本发明的车辆用空气调节器可用于各种车辆。
附图标记说明
1空气调节器 
12进气风扇
22电动压缩机 
26控制单元
27空气调节控制单元
27A电动压缩机转速控制单元
27B风扇供应量设定单元
27C风扇电动机转速控制单元
28车辆控制单元 
31空气调节操作面板
32噪声检测单元 
33风扇电动机转速检测单元
34进气风扇水平设定开关
35供应空气温度设定开关
37车速检测单元 

Claims (3)

1.一种车辆用空气调节器，该车辆安装有用于驱动该车辆的电动机，该车辆用空气调节器包括：
车速检测单元，其用于检测所述车辆的速度；
电动压缩机，其用于冷却所述车辆的内部；
压缩机转速控制单元，其用于控制所述电动压缩机的转速；
进气风扇，其用于将所述电动压缩机冷却的空气送入所述车辆的内部；
风扇空气供应量设定单元，其用于设定所述进气风扇的空气供应量；以及
控制单元，其用于设定当所述车速检测单元检测到的车速为预定速度以下时由所述压缩机转速控制单元控制的所述电动压缩机的转速上限值，
其中所述控制单元使用由所述车速检测单元检测到的车速和由所述风扇空气供应量设定单元设定的空气供应量两方作为参数确定的二维矩阵来设定所述电动压缩机的一个转速上限值。
2.根据权利要求1所述的车辆用空气调节器，进一步包括：
风扇电动机转速控制单元，其用于控制驱动所述进气风扇的风扇电动机的转速，
其中所述控制单元使用由所述车速检测单元检测到的车速和由所述风扇电动机转速控制单元控制的所述风扇电动机的转速两方作为参数确定的二维矩阵代替权利要求1中所述的二维矩阵来设定所述电动压缩机的一个转速上限值。
3.根据权利要求1所述的车辆用空气调节器，进一步包括：
风扇电动机转速检测单元，其用于检测驱动所述进气风扇的风扇电动机的转速，
其中所述控制单元使用由所述车速检测单元检测到的车速和由所述风扇电动机转速检测单元检测到的所述风扇电动机的转速两方作为参数确定的二维矩阵代替权利要求1中所述的二维矩阵来设定所述电动压缩机的一个转速上限值。
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