CN103786549A - 混合动力车辆及其空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合动力车辆及其空调系统。该空调系统的制热部分可以具有电加热装置和水加热装置，并且根据发动机冷却水的温度在低于预定温度阈值的情况下开启电加热装置并关闭水加热装置，在高于预定温度阈值的情况下关闭电加热装置并所述水加热装置。该空调系统的制冷部分可以包括机械式压缩机以及多个辅助动力单元中一部分选定辅助动力单元，在需要提供冷空气流时由空调控制器向动力控制器发送一启用指令，使得选定辅助动力单元进入到强制工作模式。本发明的空调系统可以在迅速地供热的同时减少整车的用电消耗，还可以低成本实现较好的制冷效果并同时节约能耗。按照本发明的空调系统特别适合于具有多个辅助动力单元的串联式混合动力车辆。

Description

混合动力车辆及其空调系统
技术领域
本发明涉及混合动力车辆尤其是串联式混合动力车辆及其空调系统。
背景技术
现在已经有同时具有内燃机发动机和电动机的混合动力车辆。内燃发动机利用通过燃烧诸如汽油的燃料来提供机械能，该机械能可以用来直接驱动车辆，也可以利用发电机转换成电能后再驱动车辆或为动力电池充电。电动机可以利用动力电池或发电机提供的电能来驱动车辆。对于混合动力车辆，通过对发动机的优化控制，可以使其一直以最高的效率运行，从而实现低污染和节能。
车辆中的空调系统可以调节车厢内的空气温度，其对体感舒适度等驾驶体验有重要影响。空调系统通常可以包括制冷部分和制热部分。
对于混合动力车辆，一种制热方式是使用水加热装置，其利用车辆发动机在运行时的余热来加热空气。为此，通常在发动机的冷却水循环回路中设置用于换热的暖风芯体，以加热要送入车厢内的空气。另一种制热方式是使用电加热装置，其利用电能来产生热量并加热空气。对于采用水加热装置的车辆，尤其是在车辆冷车启动的情况下，需要在发动机运行较长时间后才能使得冷却水上升到适合的工作温度，乘客在这段时间内就可能需要忍受寒冷所带来的不利体验。对于采用电加热装置的车辆，为了达到乘客要求的取暖效果，通常会采用2kw左右的大功率电加热器，如PTC加热器。这样的电加热器虽然可以快速加热空气，但是其长时间的工作会严重影响整车的续航里程；并且，大功率电加热器耗电过快，易引起动力电池深度亏电，缩短其使用寿命。
空调系统中的制冷部分一般会使用到机械式压缩机，其通常由车辆的发动机来直接驱动。但是，对于混合动力车辆，其发动机并不总是处于工作状态。例如，对于串联式的强混合动力车辆，通常只有当动力电池的SOC值达到低门限值或因动力需求需要强制启动发动机时发动机才会启动。对于中混和弱混的混合动力车辆，常常为了节能而为发动机设置自动停机或者说怠速停机模式。在自动停机模式下，当车辆怠速时，发动机可以自动停止运转，经过一定的时间后再自动启动发动机。这虽然可以实现发动机的燃烧经济性，但这对由发动机驱动的压缩机的工作是不利的，可能会出现需要压缩机运行但是作为其驱动源的发动机不工作的情况。为此，现有的一种解决方案是在需要压缩机运行时强制发动机工作，但在某些情形下，特别是在驻车时，发动机的工作仅是为了驱动压缩机，这显然会不经济地增加能耗。另一种解决方案是提供电驱动的或者电/机械驱动的压缩机，但这样的压缩机的成本会显著高于常规机械式压缩机的成本。
此外，本申请人在中国专利申请No.201310467918.2中提出了一种串联式混合动力车辆的动力系统，在此将该申请的全文引入作为参考。下文将会发现，基于该申请中的串联式混合动力车辆的动力系统，本发明可以获得预料不到的技术效果。
发明内容
本发明的目的在于改善混合动力车辆尤其是串联式混合动力车辆的空调系统。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于混合动力车辆的空调系统，用于向所述混合动力车辆的车厢内供给所需的热空气流。该空调系统包括：
具有电加热元件的电加热装置，用于接收来自所述混合动力车辆的供电电路的电能，并由所述电加热元件将其转换成热能，以加热将要供给至所述车厢内的空气流；
具有热交换元件的水加热装置，用于接收来自所述混合动力车辆的发动机的冷却回路中的循环冷却水，并由所述热交换元件将所述循环冷却水的热量传递至将要供给至所述车厢内的空气流；
温度传感器，用于检测所述循环冷却水的冷却水温度；
空调控制器，其配置成在向所述车厢提供所述热空气流时，根据所述温度传感器所检测到的所述冷却水温度选择性地开启或关闭所述电加热装置和/或所述水加热装置；其中，在所述冷却水温度低于预定温度阈值的情况下开启所述电加热装置并关闭所述水加热装置，在所述冷却水温度高于所述预定温度阈值的情况下关闭所述电加热装置并开启所述水加热装置。
按照本发明的另一方面，提供了一种用于串联式混合动力车辆的空调系统，用于选择性地向所述串联式混合动力车辆的车厢内供给所需的热空气流或冷空气流。所述串联式混合动力车辆包括用于驱动车辆的动力系统，所述动力系统包括：
由动力电池和牵引电机构成的主动力单元；
多个辅助动力单元，每个所述辅助动力单元各自独立地从一燃料源接收燃料，将燃料中的化学能转化为电能输出到公共电流总线；并且，每个所述辅助动力单元包括将所述燃料中的化学能转化为机械能的发动机和将所述发动机的机械能转换为电能的发电机；和
动力控制器，用于根据预定控制策略控制所述多个辅助动力单元中每一辅助动力单元的发动机的工作；
所述空调系统包括：
具有电加热元件的电加热装置，用于接收来自所述串联式混合动力车辆的公共电流总线的电能，并由所述电加热元件将其转换成热能，以加热将要供给至所述车厢内的空气流；
具有热交换元件的水加热装置，用于分别接收来自所述多个辅助动力单元的对应多个发动机的对应多个冷却回路中的循环冷却水，并由所述热交换元件将所述循环冷却水的热量传递至将要供给至所述车厢内的空气流；
在每一冷却回路上设置的温度传感器，用于检测对应冷却回路中的所述循环冷却水的冷却水温度；
空调控制器，其配置成在向所述车厢提供所述热空气流时，根据所述温度传感器所检测到的所述冷却水温度选择性地开启或关闭所述电加热装置和/或所述水加热装置；其中，在所述多个冷却回路中至少预定数量的冷却回路中的冷却水温度达到预定温度阈值的情况下开启所述水加热装置并关闭所述电加热装置，否则开启所述电加热装置。
可选地，所述多个冷却回路分别设有用于选择性地开启或关闭向所述水加热装置供水的开关元件；所述空调控制器还配置成在开启所述水加热装置的情况下通过控制所述开关元件使得所述水加热装置仅接收来自所述冷却水温度达到所述预定温度阈值所对应的冷却回路的循环冷却水。
可选地，所述空调控制器还配置成在开启所述电加热装置时关闭所述水加热装置。
可选地，所述预定数量为一个，或者，所述预定数量为所述多个冷却回路的总数量的约三分之一或约一半。
可选地，所述空调系统还包括：
所述多个辅助动力单元中一部分数量的选定辅助动力单元，每一选定辅助动力单元具有普通工作模式和强制工作模式；在所述普通工作模式下，所述动力控制器根据所述预定控制策略选择性地控制所述选定辅助动力单元的发动机运行或停机，在所述强制工作模式下，所述动力控制器控制所述选定辅助动力单元的发动机开始运行或持续运行而不允许停机；和
用于制冷的机械式压缩机，其与所述选定辅助动力单元的发动机机械传动连接并由其驱动运行；
其中，所述空调控制器还配置成在需要向所述车厢提供所述冷空气流时向所述动力控制器发送一启用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述启用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到强制工作模式。
可选地，所述空调控制器还配置成在不需要向所述车厢提供所述冷空气流时向所述动力控制器发送一停用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述停用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述普通工作模式。
可选地，所述一部分数量为一个。
按照本发明的又一方面，提供了一种串联式混合动力车辆，包括用于驱动车辆的动力系统和用于调节车厢温度的空调系统；
所述动力系统包括：
由动力电池和牵引电机构成的主动力单元；
多个辅助动力单元，每个所述辅助动力单元各自独立地从一燃料源接收燃料，将燃料中的化学能转化为电能输出到公共电流总线；并且，每个所述辅助动力单元包括将所述燃料中的化学能转化为机械能的发动机和将所述发动机的机械能转换为电能的发电机；和
动力控制器，用于根据预定控制策略控制所述多个辅助动力单元中每一辅助动力单元的发动机的工作；其中，所述多个辅助动力单元中一部分数量的选定辅助动力单元具有普通工作模式和强制工作模式；在所述普通工作模式下，所述动力控制器根据预定控制策略选择性地控制所述选定辅助动力单元的发动机运行或停机，在所述强制工作模式下，所述动力控制器控制所述选定辅助动力单元的发动机开始运行或持续运行而不允许停机；
所述空调系统包括：
机械式压缩机，其与所述选定辅助动力单元的发动机机械传动连接并由其驱动运行；
空调控制器，其配置成需要所述机械式压缩机工作时向所述动力控制器发送一启用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述启用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到强制工作模式。
可选地，所述空调控制器还配置成在不需要所述机械式压缩机工作时向所述动力控制器发送一停用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述停用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述普通工作模式。
可选地，所述一部分数量为一个。
按照本发明的空调系统的制热部分可以在迅速地满足供热的需求的同时减少整车的用电消耗，既保证了车辆的续航里程，又避免引起动力电池的深度亏电，保护了动力电池并延长了其使用寿命。按照本发明的空调系统的制冷部分可以在不提高成本的情况下及时满足车辆的制冷需求并同时实现节约能耗。按照本发明的空调系统特别适合于具有多个辅助动力单元的串联式混合动力车辆。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的用于混合动力车辆的空调系统的制热部分的示意性原理图；和
图2是根据本发明的另一个实施例的空调系统，其应用于具有多个辅助动力单元的串联式混合动力车辆。
具体实施方式
图1示出了按照本发明一个实施例的用于混合动力车辆的空调系统的制热部分，用于向混合动力车辆的车厢内供给所需的热空气流。该空调系统可以包括空调控制器110、电加热装置120、水加热装置130和温度传感器140。
电加热装置120可以具有连接至混合动力车辆的供电电路中的电加热元件，由该电加热元件将来自供电电路的电能转换成热能，以加热将要供给至车厢内的空气流。该电加热元件例如可以是本领域技术人员所熟知的PTC加热元件或其它类型的电加热元件。该电加热装置120可以具有用于控制其工作状态的开关元件121，该开关元件121可以是用于断开或闭合通向电加热元件的供电通路的电或电磁控制的开关。
水加热装置130可以接收来自所述混合动力车辆的发动机的冷却回路中的循环冷却水，其热交换元件可以连接在混合动力车辆的发动机的冷却回路中。当冷却回路中的循环冷却水流经该热交换元件时，通过换热的方式将循环冷却水的热量传递给要加热的空气，从而向车厢提供热的空气流。该热交换元件例如可以是本领域技术人员所熟知的暖风芯体或其它类型的热交换元件。该水加热装置120可以具有用于控制其工作状态的开关元件131。该开关元件131可以是设置在发动机的冷却回路中热交换元件所在的支路上的电磁阀或其它受控阀门，以便在空调控制器110的控制下选择性地开启或关闭冷却回路向水加热装置120的供水。
温度传感器140用于检测发动机的冷却回路中的循环冷却水的冷却水温度，并可以将所检测到的冷却水温度值提供给空调控制器110，从而如下文所述那样为空调控制器110的控制操作提供控制参数。
需要理解的是，尽管未示出，前文所述的电加热装置120和水加热装置130还可以分别具有或者具有共用的用于向车厢提供的热空气流的其它设备，如鼓风机等。电加热装置120和水加热装置130各自更详细的结构和布置是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。
当根据乘客的手动操作（手动空调）或者根据对车厢内的空气温度的自动判断（自动空调），需要向车厢提供热空气流时，空调控制器110可以根据温度传感器140所检测到的冷却水温度，利用开关元件121和131选择性地开启或关闭电加热装置120和/或水加热装置130。在下文中将详细描述按照本发明的空调控制器110根据冷却水温度对电加热装置120和水加热装置130的控制策略。
具体地，当冷却水温度低于预定温度阈值时，空调控制器110开启电加热装置120；并且，当冷却水温度高于该预定温度阈值时，空调控制器110关闭电加热装置120并开启水加热装置130。该预定温度阈值可以选择为水加热装置130能够独立满足对车厢的供热时冷却水的温度，例如可以为80摄氏度或其它合适的温度。这样，当冷却水温度低于预定温度阈值时，表明发动机的循环冷却水的温度还不足以使得水加热装置130能够独立满足供热需求。因此，在此时开启电加热装置120，可以利用电加热装置120加热速度快的优势，迅速地满足供热的需求。当冷却水温度高于预定温度阈值时，表明发动机的循环冷却水的温度已经使得水加热装置130足以独立满足供热需求。因此，在此时及时关闭电加热装置120，并开启水加热装置120，仅利用循环冷却水的余热来加热空气。这可以立即减少整车的用电消耗，既保证了车辆的续航里程，又避免引起动力电池的深度亏电，保护了动力电池并延长了其使用寿命。
此外，当冷却水温度低于预定温度阈值时，空调控制器110对于水加热装置130可以采取多种控制策略。在一个实施例中，当冷却水温度低于预定温度阈值时，关闭水加热装置130。此时，发动机的循环冷却水可以不流经水加热装置130散热，这有助于发动机的循环冷却水较快速地升温到该预定温度阈值，从而可以缩短电加热装置120的工作时间，减小电量消耗。在另一个实施例中，在冷却水温度低于预定温度阈值的情况下也可以同时保持水加热装置130的开启。在这种情况下，在循环冷却水升温到该预定温度阈值之前，可以使得电加热装置120和水加热装置130同时工作，通过同时利用电能以及循环冷却水升温过程中的余热来加热空气。这虽然可以进一步加快对空气的加热速度，但是却会延长循环冷却水的升温时间，从而需要电加热装置120工作更长时间。
对于上文以及下文中所提及的“开启”和“关闭”，不应当将其理解为是局限于“开启”或“关闭”的动作，而是还应包括“开启”或“关闭”的状态。
需要理解的是，图1所示的空调系统以及上文对该空调系统的描述仅涉及了空调的制热部分，该制热部分可以与现有技术中已有的任何适合的空调制冷部分组合在一起使用。
本申请人在中国专利申请No.201310467918.2中提出了一种串联式混合动力车辆的动力系统，该动力系统采用了多个独立可控的辅助动力单元（APU）。这样的方案大大降低了对每个辅助动力单元的功率要求，使得其动力系统适于使用能量密度较低的代用燃料而不使用传统的汽油或柴油，并且适于辅助动力单元中的发动机工作于处于油耗同排放都很低的工况区域，有效地减少了排放，提高了燃料经济性，弥补了串联式混合动力车辆动力系统能量转化效率相对较低的问题。在当前申请中，本申请人发现，基于这样的串联式混合动力车辆的动力系统，按照本发明的空调系统可以具有更明显的优势。
如图2所示，该串联式混合动力车辆可以具有由动力电池30和牵引电机40构成的主动力单元。动力电池30电连接到公共电流总线，并从公共电流总线接收电能进行充电或通过公共电流总线进行放电。牵引电机40电连接到公共电流总线，并从公共电流总线接收电能，并将其转换为机械能传递给车辆的传动系50，从而驱动车辆运行。
该串联式混合动力车辆还可以具有多个辅助动力单元（APU）20。每个辅助动力单元20可以各自独立地从燃料源10接收燃料，将燃料中的化学能转化为电能输出到公共电流总线。辅助动力单元20的数量可以为2个以上，优选在3个以上，更优选地为6个或8个。每个辅助动力单元20的结构和性能特性可以相同，其输出的额定功率可根据整车的功率需求以及辅助动力单元的数量选择，一般为10-30kw，优选为20kw。每个辅助动力单元20可包括将燃料中的化学能转化为机械能的发动机和将发动机的机械能转换为电能的发电机（在图2中未分别单独示出）。发动机的功率选择可根据相应辅助动力单元20的功率需求进行选择。例如，辅助动力单元20的能量转换效率可为大约80-88%，如果辅助动力单元20额定输出功率为18kw，那么可在大约21-23kw额定输出功率的发动机中选择适用的发动机。燃料源10提供的燃料可以选自液化天然气、压缩天然气、合成油、甲醇、乙醇、酯化植物油和二甲醚构成的组中，更优选地为液化天然气。
动力控制器61可以基于预定的控制策略来控制每个辅助动力单元20中的发动机和发电机以及动力电池30和牵引电机40的工作。在图2中，为了图示的清楚，用点划线表示动力控制器61与各受控单元的连接关系。动力控制器61优选可由串联式混合动力车辆的整车控制器（VCU）来实现。在车辆运行过程中，可以通过动力控制器61独立启动和/或关停某个或某些辅助动力单元20，可以尽可能地使得每个辅助动力单元20的发动机工作于最佳工况功率区间，很好地跟随车辆的功率要求，同时通过单位里程燃料消耗量的降低有效弥补了代用燃料能量密度较低的问题。
尽管未示出，该串联式混合动力车辆的动力系统还可以包括其它传感器、离合器、电转换装置以及其它电和/或机械元件，更多的细节可以参考在此全文引入的中国专利申请No.201310467918.2。
在该串联式混合动力车辆的动力系统可以中实现按照本发明的空调系统，以便选择性地向车厢内供给所需的热空气流或冷空气流。如图2所示的按照本发明一个实施例的空调系统，与图1类似地，可以包括空调控制器210、电加热装置220和水加热装置230。其中，电加热装置220和水加热装置230可以分别与图1所示的电加热装置120和水加热装置130基本相同。
在图2中，用带箭头的虚线表示各个辅助动力单元20的流经水加热装置230的发动机冷却回路。为了图示的清楚，在图2中未画出如图1中所示的温度传感器140以及开关元件121和131。但是可以理解，可以在图2所示的各辅助动力单元20的发动机冷却回路中分别设置如图1所示的温度传感器140以及开关元件131，并在图2的电加热装置220处设置如图1所示的开关元件121。这样，结合图1和图2可知，温度传感器140可以用来探测对应的辅助动力单元20的发动机冷却回路中的循环冷却水的温度，开关元件131可以在空调控制器210的控制下选择性地开启或关闭对应辅助动力单元20的发动机冷却回路向水加热装置230的供水，而开关元件121可以空调控制器210的控制下选择性地断开或闭合电加热装置220与公共电流总线之间的供电电路。
如图2所示，与图1中的电加热装置120类似地，该电加热装置220可以连接至该串联式混合动力车辆的公共电流总线并从其接收电能，并由该电加热装置220中的电加热元件将电能转换成热能，以加热将要供给至车厢内的空气流。该电加热元件例如可以是本领域技术人员所熟知的PTC加热元件或其它类型的电加热元件。
与图1中的水加热装置130不同的是，图2中的水加热装置230要分别接收来自多个辅助动力单元20的对应多个发动机的对应多个冷却回路中的循环冷却水，并由其中的热交换元件将循环冷却水的热量传递至将要供给至车厢内的空气流。
如前所述，在每一冷却回路上设置的未示出的温度传感器可以检测对应冷却回路中的循环冷却水的冷却水温度，并可以将所检测到的冷却水温度值提供给空调控制器210，从而如下文所述那样为空调控制器210的控制操作提供控制参数。
当根据乘客的手动操作（手动空调）或者根据对车厢内的空气温度的自动判断（自动空调），需要向车厢提供热空气流时，空调控制器210可以根据温度传感器140所检测到的各个冷却回路的冷却水温度，利用如图1所示的开关元件121和131选择性地开启或关闭电加热装置220和/或水加热装置230。
具体地，按照本发明，在多个冷却回路中至少预定数量的冷却回路中的冷却水温度达到预定温度阈值的情况下开启水加热装置230并关闭电加热装置220，否则开启电加热装置220。该预定温度阈值和预定数量可以按照水加热装置230是否能够独立满足对车厢的供热这一要求进行设置。该预定温度阈值例如可以为80摄氏度或其它合适的温度。当某个冷却回路中的冷却水温度达到该预定温度阈值时，表明该冷却回路中的循环冷却水的温度达到了水加热装置230的工作温度。
但是，需要理解的是，在图2所示的具有多个辅助动力单元20的串联式混合动力车辆中，每个辅助动力单元20的额定功率大致可为具有相同功率需求的传统串联式混合动力车辆中的单个辅助动力单元的额定功率的1/n，其中n为辅助动力单元20的总数量。这样，每个辅助动力单元20的功率较小。可以设想，当该串联式混合动力车辆中具有较多的诸如6个甚至8个辅助动力单元20，而只有一个冷却回路中的循环冷却水的温度达到了例如80摄氏度的预定温度阈值时，该冷却回路中的循环冷却水能提供的热量可能尚不足以满足整个车辆的供热需求。在这样的情况下，需要等待有更多冷却回路中的循环冷却水的温度达到该预定温度阈值时才单独由水加热装置230来供热。本申请的发明人发现，达到预定温度阈值的冷却回路的预定数量可以设置为所有冷却回路的总数量的大约三分之一或大约一半，这样的设置可以在实现充分供热的同时尽可能节约能耗。实际上，在所有辅助动力单元的各个发动机具有基本相同功率的情况下，这等同于占所有辅助动力单元的发动机的总功率的约三分之一或约一半功率以上的辅助动力单元的发动机冷却回路中的循环冷却水的温度达到了预定温度阈值。由于冷却回路的总数量以及该预定数量均是离散的自然数，因此，这里的“大约”或“约”表示所设置的该预定数量（向上或向下）接近总数量的该预定比例即可。例如，当该串联式混合动力车辆中具有2个或3个辅助动力单元20时，该预定数量可以为一个；当该串联式混合动力车辆中具有4-6个辅助动力单元20时，该预定数量可以为两个或三个，优选为两个；当该串联式混合动力车辆中具有8个辅助动力单元20时，该预定数量最好为三个。
这样，根据上文对预定数量和预定温度阈值的设置，当冷却回路中的循环冷却水的温度不符合“所有冷却回路中至少预定数量的冷却回路中的冷却水温度达到预定温度阈值”这一条件时，表明此时水加热装置230尚不足以独立满足供热需求，从而开启电加热装置220，利用电加热装置120加热速度快的优势，迅速地满足供热的需求。当满足上述条件时，则表明水加热装置230足以独立满足供热需求，从而开启水加热装置230并关闭电加热装置220，仅利用循环冷却水的余热来加热空气。这可以立即减少整车的用电消耗，既保证了车辆的续航里程，又避免引起动力电池的深度亏电，保护了动力电池并延长了其使用寿命。
当电加热装置220在工作时或者说处于开启状态时，控制调制器210最好关闭水加热装置230。此时，各个辅助动力单元20的发动机的循环冷却水可以不流经水加热装置230散热，这有助于发动机的循环冷却水较快速地升温到该预定温度阈值，从而可以缩短电加热装置220的工作时间，减小电量消耗。
当水加热装置230开始工作时，空调控制器210可以例如通过控制开关元件131打开冷却水温度达到预定温度阈值的那些冷却回路，而关断那些冷却水温度未达到预定温度阈值的冷却回路。这样可以使得水加热装置230仅接收来自冷却水温度达到预定温度阈值对应的冷却回路的循环冷却水，以避免其余冷去回路中温度不高的循环冷却水对供热产生不利的效果。
至此，已经参照图2描述了按照本发明的空调系统的制热部分。按照本发明的空调系统在使用水加热装置230制热时，允许多个辅助动力单元20中的一部分辅助动力单元工作，而其它辅助动力单元可以停机。而现有技术中的具有单台发动机（其功率基本等同于本发明的所有辅助动力单元的功率总和）的混合动力车辆，在使用水加热装置制热时，该单台发动机通常必须整体上处于工作状态。相比较，按照本发明的空调系统可以在满足供热需求的同时更节约能耗。
下面将继续参考图2继续描述按照本发明的空调系统的制冷部分。如图2所示，该空调系统还可以包括用于制冷的机械式空调压缩机250。该空调压缩机250可以与该多个辅助动力单元20中的一个选定辅助动力单元20’的发动机机械传动连接，并由其驱动运行。该选定辅助动力单元20’可以具有普通工作模式和强制工作模式。在普通工作模式下，动力控制器61根据预定控制策略选择性地控制该选定辅助动力单元20’的发动机运行或停机。在强制工作模式下，该动力控制器61控制该选定辅助动力单元20’的发动机开始运行或持续运行而不允许停机。
当根据乘客的手动操作（手动空调）或者根据对车厢内的空气温度的自动判断（自动空调），需要向车厢提供冷空气流时或者说需要空调压缩机250工作时，空调控制器210可以向动力控制器61发送一启用指令。动力控制器61在接收到该启用指令后则使得该选定辅助动力单元20’进入到强制工作模式。这样，当动力控制器61在接收到该启用指令时发现该选定辅助动力单元20’的发动机处于停机状态，则强制该选定辅助动力单元20’的发动机开始运行，并由发动机带动空调压缩机250运行。当动力控制器61在接收到该启用指令时发现该选定辅助动力单元20’的发动机已经处于运行状态，则保持该选定辅助动力单元20’的发动机保持在其运行状态，而忽略其它例如基于动力需求的控制策略的停机要求，也就是说，不允许该选定辅助动力单元20’的发动机停机。
当不需要向车厢提供冷空气流时或者说不需要空调压缩机250工作时，空调控制器210可以向动力控制器61发送一停用指令。当动力控制器61接收到该停用指令时，则使得该选定辅助动力单元20’进入到普通工作模式。这样，该选定辅助动力单元20’的发动机可以响应其它例如基于动力需求的预定控制策略而进行自动停机或者说怠速停机。
按照本发明的空调系统在使用空调压缩机250进行制冷时，可以强制该选定辅助动力单元20’的发动机运行并作为空调压缩机250的驱动源，不会出现因为该选定辅助动力单元20’的发动机停机而无法实现制冷的情况。按照本发明的空调系统，一方面，可以使用成本较低的机械式空调压缩机；另一方面，在该选定辅助动力单元20’处于强制工作模式的同时，其它的辅助动力单元20可以依然按照其它的例如基于动力需求的预定控制策略进行自动停机或者说怠速停机。这样就可以在实现令人满意的制冷效果的同时节约能耗。
如前文所述，该串联式混合动力车辆的各辅助动力单元20中的发动机的输出功率可以在例如18kw左右，单个的选定辅助动力单元20’已经足以驱动该空调压缩机250。当然，在其它实施例中，如果单个辅助动力单元20的发动机的功率不足以驱动该空调压缩机250，也可以使用更多个但不是全部辅助动力单元20作为选定辅助动力单元20’来同时驱动该空调压缩机250。
应当理解，虽然图2中的空调系统同时包含了按照本发明的制热部分和制冷部分，按照本发明的空调系统的制热部分和制冷部分可以独立实现并工作。也就是说，在一些实施例中，可以单独采用前文所述的空调系统的制热部分，而制冷部分采用不同于本发明的其它方案；在另一些实施例中，可以单独采用前文所述的空调系统的制冷部分，而制热部分采用不同于本发明的其它方案。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (12)

1.一种用于混合动力车辆的空调系统，用于向所述混合动力车辆的车厢内供给所需的热空气流，包括：
具有电加热元件的电加热装置，用于接收来自所述混合动力车辆的供电电路的电能，并由所述电加热元件将其转换成热能，以加热将要供给至所述车厢内的空气流；
具有热交换元件的水加热装置，用于接收来自所述混合动力车辆的发动机的冷却回路中的循环冷却水，并由所述热交换元件将所述循环冷却水的热量传递至将要供给至所述车厢内的空气流；
温度传感器，用于检测所述循环冷却水的冷却水温度；
空调控制器，其配置成在向所述车厢提供所述热空气流时，根据所述温度传感器所检测到的所述冷却水温度选择性地开启或关闭所述电加热装置和/或所述水加热装置；其中，在所述冷却水温度低于预定温度阈值的情况下开启所述电加热装置并关闭所述水加热装置，在所述冷却水温度高于所述预定温度阈值的情况下关闭所述电加热装置并开启所述水加热装置。
2.一种用于串联式混合动力车辆的空调系统，用于选择性地向所述串联式混合动力车辆的车厢内供给所需的热空气流或冷空气流，所述串联式混合动力车辆包括用于驱动车辆的动力系统，所述动力系统包括：
由动力电池和牵引电机构成的主动力单元；
多个辅助动力单元，每个所述辅助动力单元各自独立地从一燃料源接收燃料，将燃料中的化学能转化为电能输出到公共电流总线；并且，每个所述辅助动力单元包括将所述燃料中的化学能转化为机械能的发动机和将所述发动机的机械能转换为电能的发电机；和
动力控制器，用于根据预定控制策略控制所述多个辅助动力单元中每一辅助动力单元的发动机的工作；
所述空调系统包括：
具有电加热元件的电加热装置，用于接收来自所述串联式混合动力车辆的公共电流总线的电能，并由所述电加热元件将其转换成热能，以加热将要供给至所述车厢内的空气流；
具有热交换元件的水加热装置，用于分别接收来自所述多个辅助动力单元的对应多个发动机的对应多个冷却回路中的循环冷却水，并由所述热交换元件将所述循环冷却水的热量传递至将要供给至所述车厢内的空气流；
在每一冷却回路上设置的温度传感器，用于检测对应冷却回路中的所述循环冷却水的冷却水温度；
空调控制器，其配置成在向所述车厢提供所述热空气流时，根据所述温度传感器所检测到的所述冷却水温度选择性地开启或关闭所述电加热装置和/或所述水加热装置；其中，在所述多个冷却回路中至少预定数量的冷却回路中的冷却水温度达到预定温度阈值的情况下开启所述水加热装置并关闭所述电加热装置，否则开启所述电加热装置。
3.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述多个冷却回路分别设有用于选择性地开启或关闭向所述水加热装置供水的开关元件；
所述空调控制器还配置成在开启所述水加热装置的情况下通过控制所述开关元件使得所述水加热装置仅接收来自所述冷却水温度达到所述预定温度阈值所对应的冷却回路的循环冷却水。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述空调控制器还配置成在开启所述电加热装置时关闭所述水加热装置。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述预定数量为一个。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的空调系统，其特征在于，所述预定数量为所述多个冷却回路的总数量的约三分之一或约一半。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的空调系统，其特征在于，还包括：
所述多个辅助动力单元中一部分数量的选定辅助动力单元，每一选定辅助动力单元具有普通工作模式和强制工作模式；在所述普通工作模式下，所述动力控制器根据所述预定控制策略选择性地控制所述选定辅助动力单元的发动机运行或停机，在所述强制工作模式下，所述动力控制器控制所述选定辅助动力单元的发动机开始运行或持续运行而不允许停机；和
用于制冷的机械式压缩机，其与所述选定辅助动力单元的发动机机械传动连接并由其驱动运行；
其中，所述空调控制器还配置成在需要向所述车厢提供所述冷空气流时向所述动力控制器发送一启用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述启用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述强制工作模式。
8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述空调控制器还配置成在不需要向所述车厢提供所述冷空气流时向所述动力控制器发送一停用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述停用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述普通工作模式。
9.根据权利要求7或8所述的空调系统，其特征在于，所述一部分数量为一个。
10.一种串联式混合动力车辆，包括用于驱动车辆的动力系统和用于调节车厢温度的空调系统；
所述动力系统包括：
由动力电池和牵引电机构成的主动力单元；
多个辅助动力单元，每个所述辅助动力单元各自独立地从一燃料源接收燃料，将燃料中的化学能转化为电能输出到公共电流总线；并且，每个所述辅助动力单元包括将所述燃料中的化学能转化为机械能的发动机和将所述发动机的机械能转换为电能的发电机；和
动力控制器，用于根据预定控制策略控制所述多个辅助动力单元中每一辅助动力单元的发动机的工作；其中，所述多个辅助动力单元中一部分数量的选定辅助动力单元具有普通工作模式和强制工作模式；在所述普通工作模式下，所述动力控制器根据预定控制策略选择性地控制所述选定辅助动力单元的发动机运行或停机，在所述强制工作模式下，所述动力控制器控制所述选定辅助动力单元的发动机开始运行或持续运行而不允许停机；
所述空调系统包括：
机械式压缩机，其与所述选定辅助动力单元的发动机机械传动连接并由其驱动运行；
空调控制器，其配置成需要所述机械式压缩机工作时向所述动力控制器发送一启用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述启用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述强制工作模式。
11.根据权利要求10所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，所述空调控制器还配置成在不需要所述机械式压缩机工作时向所述动力控制器发送一停用指令；其中，所述动力控制器在接收到所述停用指令时使得所述选定辅助动力单元进入到所述普通工作模式。
12.根据权利要求10或11所述的串联式混合动力车辆，其特征在于，所述一部分数量为一个。
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