CN1047381A - 用于具有能选择交流市电或由发动机带动的发电机来驱动致冷剂压缩机的机动车辆上的致冷系统 - Google Patents

Abstract

一种致冷系统，包括用于冷冻车辆的冷冻室的致冷剂压缩机，该压缩机是装有无刷直流电动机作为其驱动器的密封型压缩机。车辆的发动机驱动发电机发出交流电，然后经整流而产生直流电以驱动电动机。还设有一个开关，在发动机停机时，将其切换到交流市电电源上，再经整流而获得直流电，从而能利用市电来驱动压缩机。为了精确控制冷冻室温度，在发动机开动时，控制发电机的交流发电量；而停机时，控制输到电动机的经整流的市电输电量。

Description

本发明涉及一种致冷系统，尤其是涉及用于机动车辆（例如冷冻车）致冷系统压缩机的驱动系统。

为了冷却、冷藏或冷冻食物、饮料和/或其它物品，在车辆（例如汽车）中设有冷冻系统。一种专用的车辆，也称为冷冻车或冷藏车，可用于运输冷的、冷藏的或冷冻的食物。

图1示出与本发明有关的现有技术中一个致冷系统的方框图。该致冷系统100包括致冷剂回路200，它由以下各部件组成：用于压缩致冷剂的第一压缩机201，冷凝器202，容器-干燥器203，膨胀阀204，用于冷却冷冻室（未示出）的蒸发器205，以及用于把致冷剂回路各部件的出口与致冷剂回路中各相邻部件的入口相连接的管件206。第一压缩机201配有电磁离合器211，借助该电磁离合器211的间歇工作，压缩机201经过皮带102接受来自汽车发动机101的驱动力，从而使汽车发动机101通过电磁离合器211间歇地驱动第一压缩机201。

致冷系统100还包括所谓备用设备110，它包括第二压缩机111，以及经皮带113带动第二压缩机111用的三相电动机112。第二压缩机111的出口111a经管件206与第一压缩机201和冷凝器202之间的管件相连接。第二压缩机111的入口111b经管件206与蒸发器205和第一压缩机201之间的管件相连接。三相电动机112经电源盒115与交流市电电源114相连接。电源盒115起着变压器和整流器双重作用，用以将电力输送到装在致冷剂回路各部件中的电气设备（例如蒸发器的风扇电动机（未示出））上。但是，电动机112是直接接收交流市电电力作为其输入的。

此外，第二压缩机111也配有电磁离合器116，借助该电磁离合器116的间歇工作，压缩机111经过皮带113间歇地接受来自电动机112的驱动力，从而使电动机112通过电磁离合器116间歇地带动第二压缩机111。

于是，冷冻室内的温度控制是通过电磁离合器211或116的间歇工作而实现的。

在以这种方式构成的致冷系统中，在汽车开动期间，只有汽车发动机驱动的第一压缩机201工作，以使致冷剂经致冷剂回路200而循环。反之，在汽车停车期间，例如当司机夜里睡觉时，只有电动机112驱动的第二压缩机111工作，而第一压缩机201不工作。

另外，在这项现有技术中，额外配置备用设备110的第二压缩机111使致冷剂回路的管路变得很复杂。

再有，因为在汽车开动时，冷却剂压缩机是由转速经常变化的发动机驱动，所以冷冻室的温度是难以精确控制的。

为了消除这些缺陷，提出了另一种致冷系统，这种致冷系统包括一个致冷剂回路，它包括一台压缩机，压缩机有一台三相电动机和一个由该三相电动机带动的压缩机构。电动机和压缩机构密封地装在一个外壳内。在这种致冷系统中，在汽车开动期间，压缩机的电动机与汽车发动机带动的汽车发电机连接，以获取交流电力。因此，这时是由发电机交流电驱动的电动机带动压缩机工作。另一方面，在汽车停车期间，压缩机的电动机不是与汽车发电机连接，而是与交流市电电源相连，以便接受来自交流电源的交流市电电力。因而，压缩机的压缩机构是由交流市电电力驱动的电动机带动的。此外，冷冻室的温度是通过发电机或交流市电电源的通、断操作而进行控制的。亦即是，冷冻室的温度是通过转速保持在一定值的电动机的间歇运转而进行控制的。

然而，因为冷冻室的温度是由转速保持在一定值的电动机的间歇运转而进行控制的，对冷冻室的温度进行精确控制仍然很困难。

因此，本发明的一个目的是要对冷冻室的温度进行精确的控制。本发明的另一个目的是当压缩机由汽车发电机的交流电所驱动的电动机带动时，降低汽车发动机的耗油量。

为了达到本发明的这些目的，本发明提供了一种用于驱动机动车辆中致冷系统的致冷剂压缩机的系统，它包括：

一台装在所述车辆上由发动机所带动的发出交流电力的发电机，该发电机含有由直流供电的场线圈;

选择装置，它具有与所述发电机相耦接以便接受由所述发电机发出的交流电力的第一输入端子;与交流市电电源相连接，以便接受交流电力的第二输入端子;以及一个输出端子;所述选择装置选择所述交流发电机发出的交流电和所述交流市电电源的交流电之一作为所选定的交流电源，并将所选定的交流电力输送到所述输出端子上;

与所述选择装置的输出端子耦接的整流装置，用以将所述选定的交流电整流而产生直流电力;

一台由所述直流电力驱动的、与所述致冷剂压缩机机构配接的直流电动机;

用于检测装在所述车辆上的冷冻室实际温度的传感装置，该传感装置产生表示所述检测到的冷冻室实际温度的第一信号;

用于设定所述冷冻室温度的设定装置，该设定装置产生表示所述冷冻室设定温度的第二信号;

与所述传感装置、设定装置和选择装置相耦接，以接收所述第一、第二信号以及第三信号的运算装置;所述第三信号表示出所述发电机发出的交流电作为选定的交流电力而输送到所述输出端子，或者表示出所述交流市电电源的交流电作为选定的交流电力而输送到所述输出端子;所述运算装置计算出所述冷冻室的实际温度与所述冷冻室的设定温度之差，并由此产生表示所述冷冻室的实际温度与所述冷冻室的设定温度之间的该差值的第四信号;所述运算装置还与所述直流电动机耦接，以接收表示所述直流电动机的转速的第六信号，使得所述运算装置参照所述第六信号而产生所述第四信号;

与所述运算装置耦接用以接收所述第三和第四信号的电流控制装置，所述占空因数控制装置还与所述发电机耦接，以便响应所述第四信号的变化而控制所述直流的电流强度值;

与所述运算装置耦接用以接收所述第三和第四信号的占空因数控制装置，所述占空因数控制装置包括产生作为第五信号的脉冲的脉冲装置;当所述占空因数控制装置接收到所述第三信号是表示所述交流市电电源的交流电力被输送到所述输出端子时，该占空因数值随所述第四信号的变化而改变;当所述占空因数控制装置接收到所述第三信号是表示由所述发电机产生的交流电力被输送到所述输出端子时，所述占空因数值保持为100%;

与所述占空因数控制装置相耦接用于接收所述第五信号的传输装置，该传输装置把所述直流电力间歇地传输给所述直流电动机，其间歇量随所述占空因数值的变化而改变;所述传输装置与所述电流控制装置耦接，以传送表示所述直流电力的电压的第七信号，使得所述电流控制装置根据所述第四信号的变化以及参照所述第七信号而控制所述电动机驱动电流的电流强度值。

图1是根据一项现有技术的致冷系统的示意图;

图2是根据本发明的一个实施例的致冷系统的示意图;

图3是用于控制致冷系统中致冷剂压缩机的无刷直流电动机转速的一种控制系统的方框图;

图4是表示汽车发电机发出的电力与致冷剂压缩机的无刷直流电动机转速之间的关系图;

图5是表示当汽车发电机的转速保持在某一定值时汽车发电机所发出的交流电力的伏-安特性和汽车发电机的发电效率的曲线图;

图6是表示占空因数电路所产生的占空因数信号值与致冷剂压缩机的无刷直流电动机转速之间的关系图。

图2示出根据本发明的一个实施例的致冷系统的示意框图。图中，用相同的标号表示与图1中相对应的部件，因而略去了其实质性的说明。

参照图2，致冷系统10包括致冷剂回路20，它包括压缩机21，冷凝器202，容器-干燥器203，膨胀阀204，蒸发器205和管件206。压缩机21包括无刷直流电动机21a以及由电动机21a带动的涡旋形压缩机构21b。电动机21a和压缩机构21b密封地安装在一个外壳（未示出）内。无刷直流电动机21a连在含有整流装置（未示出）的电路30中。电路30进一步连接到含有电磁装置（未示出）的电磁转换开关50的端子50a上。发电机40装在汽车发动机部位，由汽车发动机101通过皮带41带动。发电机40与开关50的端子50b连接。插头61则与开关50的端子50c连接。在汽车停车期间，插头61插入交流市电电源60，使电磁装置被激励，从而使端子50a与端子50c相连接，结果将交流市电电力输送到电路30中。另一方面，在汽车开动期间，插头61与交流市电电源60脱开，使得电磁装置不受激励，从而使端子50a与端子50c分离，同时如图2所示的那样与端子50b相连，于是，发电机40所发出的交流电力被输送到电路30中。

这样，依据插头61与交流市电电源的分离和连接，由发电机40所发出的交流电力和交流市电电力被选择性地输送到电路30中，并在其内进行整流。在电路30中经过整流的电力被间歇地输送到压缩机21的无刷直流电动机21a中，其间歇量随着后文将提到的占空因数信号值的变化而改变。

温度传感器71装在冷冻室（未示出）内，用以检测冷冻室的实际温度;温度传感器71与运算电路70相连接，以便将表示冷冻室实际温度的第一信号由此送到运算电路70上。用于设定冷冻室一定温度的装置72也与运算电路70相连接，以便将表示冷冻室设定温度的第二信号由此传送到运算电路70上。运算电路70还与占空因数控制电路80和电流控制电路90相连接，以将下文将提到的第三信号和第四信号由此传送到电路80和90的每一个中。运算电路70还进一步与电磁转换开关50相连接，以接收来自开关50的第三信号。第三信号表示开关50的电磁装置是否被激励。占空因数控制电路80还与电路30连接，以将下文将提到的占空因数信号由此传送到电路30中。电流控制电路90还与发电机40的场线圈（未示出）连接，以及还进一步与例如直流电池的直流电源相连接，用以由此对发电机40的场线圈输送电流强度可变的直流电。

另外，参照图3，运算电路70接收分别来自温度传感器71、温度设定装置72和电磁转换开关50的第一，第二和第三信号。当运算电路70收到这三种信号时，就将第一和第二信号进行比较，以计算出表示实际温度与设定温度之差的第四信号。其后，第三信号和第四信号由此传送到电流控制电路90和占空因数控制电路80中。占空因数控制电路80包括一个脉冲装置，用以产生作为第五信号的脉冲。

当占空因数控制电路80接收到表示转换开关50的电磁装置未被激励的第三信号时，占空因数控制电路80就产生使占空因数保持为100%的作为第五信号的脉冲，然后由此将此第五信号传送到电路30中。当电路30收到来自占空因数控制电路80的占空因数为100%的信号时，来自发电机40并经电路30整流的电力就连续不断地传送到无刷直流电动机21a中。

同时，电流控制电路90响应第四信号的变化，控制从直流电源91输送给电机40场线圈的直流电的电流强度。因此，按照从直流电源91输送来的直流电的电流强度的大小，发电机40可发出不同大小的交流电力，亦即是，发电机40能响应第四信号的变化而发出不同的交流电力。各种交流电力被输送到电路30中，以便为相应的整流电力。因而，如图4所示，压缩机21的无刷直流电动机的转速可同发电机40所发出的交流电力大小成正比。

在压缩机21的无刷直流电动机21a被驱动时，表示电动机21a转速的第六信号从电动机21a经一导线（图2中未示出）而反馈到运算电路70中。由此，运算电路70参照第六信号而计算出第四信号。此外，表示整流后电力电压的第七信号从电路30经一导线（图2中未示出）而反馈到电流控制电路90中。于是，根据第四信号的变化并参照第七信号，电路90可控制从直源电源91输送到发电机40场线圈的直流电的电流强度。

图5是表示当发电机40的转速保持在某一定值时，汽车发电机40所发出的交流电力的优-安特性和汽车发电机40的发电效率的曲线图。该图中，曲线A、B和C表示在从直流电源91输送到发电机40场线圈的直流电的某三个电流强度的每种情况下，由发电机40所发出的交流电力的伏-安特性。而曲线A′、B′和C′表示在上述三个电流强度的每种情况下，发电机40的发电效率。形成曲线C和C′的电流强度大于形成曲线B和B′的电流强度，后者又大于形成曲线A和A′的电流强度。

参照图5，在上述三种电流强度的每种情况下，当所发出的交流电力的值为G时，发电机40的发电效率分别变为η₁，η₂和η₃。具体地说，对应于曲线A的G点的发电机40的发电效率比对应于曲线C的G点的发电机40的发电效率高△η，亦即高（η₁-η₃）。因此，通过有选择地改变从直流电源91输送到发电机40场线圈的直流电的电流强度，汽车发电机40总是能以最佳的发电效率发出交流电力。于是，为了在发电机40运行期间，让发电机40总是能以最佳的发电效率发出交流电力，电流控制电路90被设计成能控制从直流电源91输送到发电机40场线圈的直流电的电流强度。

结果，在由汽车发电机40经电路30整流的电力去驱动压缩机21的无刷直流电动机21a时，就有效地降低了汽车发动机的耗油量。

当插头61插入交流市电电源60时，亦即电磁转换开关50的电磁装置受到激励而将交流市电电力输送给电路30时，占空因数控制电路80接收来自运算电路70的表示电磁装置受到激励的第三信号。同时，占空因数控制电路80也接收到来自运算电路70的第四信号。当占空因数控制电路80接收到来自运算电路70的表示电磁装置受到激励的第三信号时，占空因数控制电路80就产生作为第五信号的、其值随第四信号的变化而变化的占空因数信号，然后由此将第五信号输送给电路30。当电路30接收到来自占空因数控制电路80的占空因数信号的各种值时，就使经过整流的电力从电路30间歇地输送到无刷直流电动机21a上，其间歇量随占空因数信号的变化而变化。因此，如图6所示，无刷直流电动机21a的转速随占空因数信号值的变化而变化。

这样，无论在汽车停车期间还是在汽车开动期间，压缩机21的输出都随压缩机21的无刷直流电动机21a的转速变化而改变。据此，借助改变压缩机21的无刷直流电动机21a的转速而控制冷冻室的温度，就可使冷冻室的温度受到精确控制。

Claims (1)

1、一种用于驱动机动车辆中致冷系统的冷冻剂压缩的系统，它包括：

一台装在所述车辆上由发动机所带动的发出交流电力的发电机，该发电机含有由直流供电的场线圈；

选择装置，它具有与所述发电机相耦接以便接受由所述发电机发出的交流电力的第一输入端子；与交流市电电源相连接，以便接受交流电力的第二输入端子；以及一个输出端子；所述选择装置选择所述交流发电机发出的交流电和所述交流市电电源的交流电之一作为所选定的交流电源，并将所选定的交流电力输送到所述输出端子上；

与所述选择装置的输出端子耦接的整流装置，用以将所述选定的交流电整流而产生直流电力；

一台由所述直流电力驱动的、与所述致冷剂压缩机机构配接的直流电动机；

用于检测装在所述车辆上的冷冻室实际温度的传感装置，该传感装置产生表示所述检测到的冷冻室实际温度的第一信号；

用于设定所述冷冻室温度的设定装置，该设定装置产生表示所述冷冻室设定温度的第二信号；

与所述传感装置、设定装置和选择装置相耦接，以接收所述第一、第二信号以及第三信号的运算装置；所述第三信号表示出所述发电机发出的交流电作为选定的交流电力而输送到所述输出端子，或者表示出所述交流市电电源的交流电作为选定的交流电力而输送到所述输出端子；所述运算装置计算出所述冷冻室的实际温度与所述冷冻室的设定温度之差，并由此产生表示所述冷冻室的实际温度与所述冷冻室的设定温度之间的该差值的第四信号；所述运算装置还与所述直流电动机耦接，以接收表示所述直流电动机的转速的第六信号，使得所述运算装置参照所述第六信号而产生所述第四信号；

与所述运算装置耦接用以接收所述第三和第四信号的电流控制装置，所述电流控制装置还与所述发电机耦接，以便响应所述第四信号的变化而控制所述直流的电流强度值；

与所述运算装置耦接用以接收所述第三和第四信号的占空因数控制装置，所述占空因数控制装置包括产生作为第五信号的脉冲的脉冲装置；当所述占空因数控制装置接收到所述第三信号是表示所述交流市电电源的交流电力被输送到所述输出端子时，该占空因数值随所述第四信号的变化而改变；当所述占空因数控制装置接收到所述第三信号是表示由所述发电机产生的交流电力被输送到所述输出端子时，所述占空因数值保持为100%；

与所述占空因数控制装置相耦接用于接收所述第五信号的传输装置，该传输装置把所述直流电力间歇地传输给所述直流电动机，其间歇量随所述占空因数值的变化而改变；所述传输装置与所述电流控制装置耦接，以传送表示所述直流电力的电压的第七信号，使得所述电流控制装置根据所述第四信号的变化以及参照所述第七信号而控制所述电动机驱动电流的电流强度值。

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