CN104986008A - 应用在插电式车辆的空调设备及其电源切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用在插电式车辆上的空调设备及其电源切换方法，该设备包括：空调顶机；发动机；整车控制器，其与所述发动机连接，用于监测所述发动机的工作状态，并根据所述工作状态发送电源切换信号；电源切换器，其与所述整车控制器连接，用于在接收到所述电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池或空调发电机向所述空调顶机提供电源；蓄电池，其经由所述电源切换器与所述空调顶机连接；空调发电机，其与所述电源切换器连接在一起，且共同设置在所述发动机和所述空调顶机之间。通过增加电源切换器，能够在不同状态下自动切换电源来源给传统空调，并保证空调风机工作正常且空调系统不受干扰。

Description

应用在插电式车辆的空调设备及其电源切换方法

技术领域

本发明涉及一种城市客车系统控制领域，尤其涉及一种应用在插电式车辆的空调设备及其电源切换方法。

背景技术

插电式公交客车是一种配有地面充电或车载充电功能的纯电驱动的电动汽车，其动力系统由储能系统、电驱动系统、整车控制系统和辅助动力系统(APU)组成，由整车控制器完成运行控制策略。

当前插电式车辆的空调主要应用类型为电空调，在使用电空调时，车辆在任何模式下均可通过电来控制空调正常运行。如图1所示，电空调设备包括发动机、功率电池、空调顶机和储能系统，空调顶机又包括空调电控单元、空调发电机和空调风机。电空调的电源来自整车储能系统的高压电源，而电空调功率高达15kw，其满负荷工作时耗电将近占用整车电源能量的30％。电空调安装及布置相对简单容易，但控制逻辑相对复杂。

传统空调自带独立发电机，其发电机利用车辆发动机提供的辅助动力发电，控制逻辑简单，不占用整车储能电源。由于传统空调的这些优点，因此将其应用在插电式车辆上是本领域技术人员所致力的课题。

然而，传统空调在车辆发动机提供的辅助动力的情况下，可带动空调发电机工作，该状态下传统空调可按正常工作原理工作，但当该车辆处于纯电模式时(车辆完全由储能系统提供能量工作)，发动机处于停机状态，此时传统空调无法保持最基本的通风功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够解决插电式车辆工作在“纯电模式”下能够保障空调正常通风功能的应用在插电式车辆的空调设备。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种应用在插电式车辆的空调设备，包括：空调顶机；发动机；整车控制器，其与所述发动机连接，用于监测所述发动机的工作状态，并根据所述工作状态发送电源切换信号；电源切换器，其与所述整车控制器连接，用于在接收到所述电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池或空调发电机向所述空调顶机提供电源；蓄电池，其经由所述电源切换器与所述空调顶机连接；空调发电机，其与所述电源切换器连接在一起，且共同设置在所述发动机和所述空调顶机之间。

优选地，所述电源切换器包括：由开关和线圈组成的接触器，其中，所述线圈的一端与所述整车控制器连接，另一端接地；所述开关的一端与所述蓄电池连接，另一端与所述空调顶机连接；在接收到所述电源切换信号后，所述线圈通电或断电，从而闭合或断开所述开关进行电源切换。

优选地，所述电源切换器还包括：第一保险器，其配置在所述开关和所述蓄电池之间；第二保险器，其配置在所述空调发电机和所述空调顶机之间。

优选地，所述第一保险器和所述第二保险器为150A的保险丝。

优选地，所述整车控制器在监测到所述发动机工作时，发送第一电源切换信号；所述电源切换器在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源。

优选地，所述整车控制器在监测到所述发动机停机时，发送第二电源切换信号；所述电源切换器在接收到所述第二电源切换信号后进行电源切换以实现所述蓄电池向所述空调顶机提供电源。

优选地，在车内温度达到设定值时，所述空调顶机发送制冷请求指令至所述整车空调器，所述整车控制器在接收收到指令后重新启动所述发动机，并发送第一电源切换信号；所述电源切换器在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源，所述空调顶机开始制冷。

本发明的另一方面，还提供了一种如上所述空调设备的电源切换方法，该方法包括：监测发动机的工作状态，并根据所述工作状态发送电源切换信号；在接收到所述电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池或空调发电机向空调顶机提供电源。

优选地，在监测到所述发动机工作时，发送第一电源切换信号；在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源。

优选地，在监测到所述发动机停机时，发送第二电源切换信号；

在接收到所述第二电源切换信号后进行电源切换以实现所述蓄电池向所述空调顶机提供电源。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果。

本发明提供了一种应用在插电式车辆上的空调设备，其具有电源切换器，能够在上述两种状态下自动切换电源来源给传统空调，并保证空调风机工作正常且空调系统不受干扰。具体地，通过增加电源切换器，可解决插电式车型“纯电模式”下空调正常通风功能的保障。可解决空调与整车电源的有效隔离，工作电源互不干扰。还可与整车控制器实现智能控制逻辑，无需人工切换。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为现有技术中应用在插电式车辆上的空调设备的结构示意图。

图2为本申请实施例的应用在插电式车辆上的空调设备的结构示意图。

图3为本申请实施例的电源切换器的电路结构及与外围电路连接的示意图。

图4为本申请实施例的空调设备工作时的电源切换流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。

在本申请中，用语“传统空调”是指空调的动力来自汽车发动机，发动机带动空调压缩机工作，进而通过空调发电机提供空调正常工作电压(例如24V)。用语“插电式车型”是指一种配有地面充电或车载充电功能的纯电驱动的电动汽车。整车运行模式可根据需要工作于纯电动模式或车载供电模式(HEV)中。

对于传统空调来说，工作时必须保证24V低压电源输入正常，而传统空调的24V低压电源一般由发动机间接带动空调发电机工作来保证，因此传统空调正常工作时要求发动机不停机。但针对插电式车辆节能减排的要求，在纯电模式下发动机是处于停机状态的，此时是无法提供给传统空调24V低压电源。

为了实现在发动机停机时保持传统空调的空调风机正常工作，一般可从起动马达(蓄电池)处引入整车24V电源给空调风机。但如果整车24V电源与空调发电机同时接入电源时，可能会给空调带来负面影响，影响空调正常工作。同时，当发动机再次起动时，发动机处提供的电源可能会直接影响到蓄电池电源，从而也会给整车蓄电池带来影响而干扰整车低压电路。

综合考虑以上问题，本发明提供了一种应用在插电式车辆上的空调设备，其具有电源切换器，能够在上述两种状态下自动切换电源来源给传统空调，并保证空调风机工作正常且空调系统不受干扰。

图2为本发明实施例的应用在插电式车辆上的空调设备的结构示意图。下面参考图2来详细说明应用在插电式车辆上的空调设备的组成和功能。

如图2所示，该空调设备包括整车控制器10、发动机20、空调压缩机30、空调发电机40、电源切换器50、蓄电池60和空调顶机70。

发动机20不停机时，空调发电机40处于工作状态，空调顶机70可随时开启并进行通风制冷。另一方面，发动机20停机时，电源切换器50检测到发动机20处于停机状态，将空调顶机70的电源切换到蓄电池60供电，实现空调通风功能。空调若需要制冷，则由空调顶机70发送制冷请求指令至整车控制器10中，整车控制器10控制发动机20启动，由发动机20带动空调压缩机30工作，且提供空调发电机30工作动力，此时空调可制冷通风。

整车控制器10可以是车辆系统控制模块，通过软件程序设置车辆系统上电及其它通讯逻辑，并进行有效数据的传输。在本实施例中，整车控制器10，其与发动机20连接，主要用于监测发动机20的工作状态，并根据工作状态发送电源切换信号。

具体地，整车控制器10在监测到发动机20工作时，发送第一电源切换信号，该第一电源切换信号用于实现间接通过发动机20向空调顶机70提供电源，即实现发动机20带动空调压缩机30工作，进而空调压缩机30带动空调发电机40工作，空调发电机40直接提供空调正常工作电压。另一方面，整车控制器10在监测到发动机20停机时(车辆工作在纯电模式时)，发送第二电源切换信号，该第一电源切换信号用于实现通过蓄电池60向空调顶机70提供电源。

发动机20，其与空调压缩机30连接，作为车辆动力系统，是用于把其它形式的能量转化为机械能的机器。空调压缩机30，其与空调发电机40连接，主要用于压缩驱动制冷剂，进行空气温度的调节作用，传统空调独立式空调压缩机30也与空调发电机相连接，同时驱动空调发电机工作。空调发电机40，其与电源切换器50连接在一起，且共同设置在发动机20和空调顶机70之间，用于在发动机20工作时向空调顶机70提供低压工作电源。

电源切换器50，其与整车控制器10连接，用于在接收到电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池60或空调发电机40向空调顶机70提供电源。具体地，电源切换器50在接收到第一电源切换信号后进行电源切换以实现空调发电机40向空调顶机70提供电源。另一方面，电源切换器50在接收到第二电源切换信号后进行电源切换以实现蓄电池60向空调顶机70提供电源。

图3表示本申请实施例的电源切换器50的电路结构及其与其他器件的连接方式。下面参考图3来说明电源切换器50的具体结构。

如图3所示，该电源切换器50包括由开关K1和线圈J1组成的接触器。其中，线圈J1的一端与整车控制器10连接，另一端接地。开关K1的一端与蓄电池60连接，另一端与空调发电机40连接。在接收到电源切换信号后，线圈J1通电或断电，从而闭合或断开开关K1进行电源切换。具体地，在接收到第一电源切换信号后，线圈J1断电，从而断开开关K1，实现空调发电机40向空调顶机70的供电。在接收到第二电源切换信号后，线圈J1通电，从而闭合开关K1，实现蓄电池60向空调顶机70的供电，空调顶机70开始实现通风功能。

另外，电源切换器50还包括第一保险器F1，其配置在开关K1和蓄电池60之间；第二保险器F2，其配置在空调发电机40和空调顶机70之间。在本实施例中，第一保险器F1和第二保险器F2为150A的保险丝。设置这两个保险丝的考虑是：当车辆突然上电或断电时会产生大电流，此时为了防止特殊状态下的大电流对车辆或空调造成损坏，选用150A保险作为保障。通过增加两路电源保险，加强了空调安全保障。

蓄电池60，其经由电源切换器50与空调顶机70连接，用于在发动机20停机时向空调顶机70提供电源。

空调顶机70，其也称空调机组，一般置于车辆顶部。如图2所示，该空调顶机70包括空调控制器70a和空调风机70b。空调控制器70a可以根据不同情况控制空调风机70b的出风量等。具体地，空调控制器70a，即空调控制主控单元，实现空调系统与外界电气设备的通讯连接，且可控制调节空调运行状态。

另外，在车内温度达到设定值时，需要进行制冷时，空调顶机70的空调控制器70a发送制冷请求指令至整车空调器10中，整车控制器10在接收收到指令后重新启动发动机20，并发送第一电源切换信号。电源切换器50在接收到第一电源切换信号后进行电源切换以实现空调发电机40向空调顶机70提供电源，空调顶机70开始制冷。

下面详细说明本实施例的空调设备的电源切换的工作流程，具体参考图4。

整车控制器10监测发动机20的工作状态，并根据工作状态发送电源切换信号(步骤S410)。电源切换器50在接收到电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池60或空调发电机40向空调顶机70提供电源(步骤S420)。

具体地，当发动机20工作时，整车控制器10发送第一电源切换信号，电源切换器50在接收到第一电源切换信号后进行电源切换以实现空调发电机40向空调顶机70提供电源，即空调发电机40正常发电，空调顶机70中的空调风机70b的电源由空调发电机40单独供电。

当发动机20停机时，整车控制器10发送禁止空调压缩机30启动的指令给空调控制器70a中，从而空调发电机40停止发电，与此同时，电源切换器50接收到来自整车控制器10的第二电源切换信号后，实现电源切换，转由蓄电池60提供空调风机70b低压电源。

另外，当车内温度达到空调启动设定值时，空调控制器40a发送制冷请求指令给整车控制器10，整车控制器10收到指令后重新起动发动机20，空调风机70的电源又重新切换到发电机20来提供。

综上所述，通过增加电源切换器，可解决插电式车型“纯电模式”下空调正常通风功能的保障。可解决空调与整车电源的有效隔离，工作电源互不干扰。还可与整车控制器实现智能控制逻辑，无需人工切换。

以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用在插电式车辆的空调设备，包括：

空调顶机；

发动机；

整车控制器，其与所述发动机连接，用于监测所述发动机的工作状态，并根据所述工作状态发送电源切换信号；

电源切换器，其与所述整车控制器连接，用于在接收到所述电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池或空调发电机向所述空调顶机提供电源；

蓄电池，其经由所述电源切换器与所述空调顶机连接；

空调发电机，其与所述电源切换器连接在一起，且共同设置在所述发动机和所述空调顶机之间。

2.根据权利要求1所述的空调设备，其特征在于，所述电源切换器包括：

由开关和线圈组成的接触器，其中，所述线圈的一端与所述整车控制器连接，另一端接地；所述开关的一端与所述蓄电池连接，另一端与所述空调顶机连接；

在接收到所述电源切换信号后，所述线圈通电或断电，从而闭合或断开所述开关进行电源切换。

3.根据权利要求2所述的空调设备，其特征在于，所述电源切换器还包括：

第一保险器，其配置在所述开关和所述蓄电池之间；

第二保险器，其配置在所述空调发电机和所述空调顶机之间。

4.根据权利要求3所述的空调设备，其特征在于，

所述第一保险器和所述第二保险器为150A的保险丝。

5.根据权利要求1～4任一项所述的空调设备，其特征在于，

所述整车控制器在监测到所述发动机工作时，发送第一电源切换信号；

所述电源切换器在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源。

6.根据权利要求1～4任一项所述的空调设备，其特征在于，

所述整车控制器在监测到所述发动机停机时，发送第二电源切换信号；

所述电源切换器在接收到所述第二电源切换信号后进行电源切换以实现所述蓄电池向所述空调顶机提供电源。

7.根据权利要求6所述的空调设备，其特征在于，

在车内温度达到设定值时，所述空调顶机发送制冷请求指令至所述整车空调器，

所述整车控制器在接收收到指令后重新启动所述发动机，并发送第一电源切换信号；

所述电源切换器在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源，所述空调顶机开始制冷。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述空调设备的电源切换方法，该方法包括：

监测发动机的工作状态，并根据所述工作状态发送电源切换信号；

在接收到所述电源切换信号后进行电源切换，以实现蓄电池或空调发电机向空调顶机提供电源。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

在监测到所述发动机工作时，发送第一电源切换信号；

在接收到所述第一电源切换信号后进行电源切换以实现所述空调发电机向所述空调顶机提供电源。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

在监测到所述发动机停机时，发送第二电源切换信号；

在接收到所述第二电源切换信号后进行电源切换以实现所述蓄电池向所述空调顶机提供电源。