CN106457961A - 汽车空调系统及用于制造它的方法 - Google Patents

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Abstract

包括用于压缩制冷剂的压缩机的汽车空调系统以及用于制造该汽车空调系统的方法，其中，压缩机包括电动机和由电动机驱动的、用于压缩制冷剂的压缩装置，其中，汽车空调系统进一步包括发电机，该发电机具有合适的尺寸，以能被安放在为压缩机提供的、被设置在汽车的驱动马达中或汽车的驱动马达的安装空间中的容纳空间中，其中，发电机能被驱动马达尤其通过带传动驱动，其中，压缩机的电动机能由发电机产生的电能驱动。

Description

汽车空调系统及用于制造它的方法
本发明涉及权利要求1的前序部分的汽车空调系统,以及权利要求6的前序部分的用于制造汽车空调系统的方法。本发明进一步涉及包括相应的汽车空调系统的汽车。
汽车空调系统和包括这种汽车空调系统的柴油机引擎驱动汽车已经早为人所熟知。所述汽车空调系统包括用于压缩制冷剂的压缩机，该压缩机被设置在汽车的柴油机引擎中的或者柴油机引擎的安装空间中的相应容纳空间内，该压缩机通过带传动连接于柴油机引擎且由所述带传动驱动。这种空调系统通常进一步包括冷凝器、膨胀阀形式的膨胀元件以及用于控制汽车中的气候的蒸发器。
由于压缩机的设置，导致多种干扰影响，比如振动、发热等。这就导致来自压缩机或者尤其来自压缩机连接处(通过它制冷剂进入系统的制冷剂回路)的泄漏。再者，压缩机必须被合理设计，以使得它即使是在柴油机引擎的空转转速下也能提供相当可观的制冷容量，例如至少系统最大容量的50％。为此，压缩机通常要被设计得足够强大，其中尤其在柴油机引擎的高速转速下压缩机的传送容量必须被相应地限制。
本发明的目的在于提供一种汽车空调系统，在其中压缩机尺寸能被做得尽可能小，其中尤其在汽车和所述汽车的柴油机引擎中只有极小的结构性干扰。本发明的另一个目的在于提供用于制造所述汽车空调系统的方法。本发明的思路还包括具有相应汽车空调系统的汽车。
根据本发明，该目的通过权利要求1的汽车空调系统实现。该目的的方法方面通过权利要求6的方法来实现。
因此，本目的的设备方面通过汽车空调系统实现，该汽车空调系统包括用于压缩制冷剂的压缩机，其中压缩机包括电动机，还包括由该电动机驱动并用以压缩制冷剂的压缩装置。汽车空调系统进一步包括发电机，该发电机具有合理的尺寸以使得其能被安放在为压缩机而提供的、被设置在汽车的传动马达(尤其是内燃机，特别是柴油机引擎)中或者汽车的传动马达的安装空间中的容纳空间内。该发电机能由传动马达尤其通过带传动驱动，其中，进一步地，压缩机的电动机能被发电机产生的电能驱动。
因此，该压缩机能被设置在柴油机引擎外和传动马达的安装空间外。本系统中一个可能的位置就是例如汽车顶，尤其是当汽车空调系统的其他组成部分的大部分都设置在汽车顶时(例如以设置在车顶的汽车空调模块形式)。
本目的的方法方面由用于制造汽车空调系统的方法来实现，该汽车空调系统包括用于压缩制冷剂的压缩机，该方法包括如下步骤：
--将发电机设置或安放在容纳空间中，该容纳空间被设置在汽车的传动马达(尤其是内燃机，更尤其是柴油机引擎)中或者汽车的传动马达的安装空间中且具有合适的尺寸用来容纳压缩机，其中，发电机具有合适的尺寸以能被安放于容纳空间中；
--将压缩机设置或安放在汽车的传动马达外以及汽车的传动马达的安装空间外，该压缩机包括电动机以及由该电动机驱动并用于压缩制冷剂的压缩装置；
--其中，该压缩机由发电机产生的电能驱动。
本发明的其他可选的特征在从属权利要求中以及下述的可能实施方式的更具体的描述中(结合唯一的附图)被阐述。被描述的各特征能被单独地或以任何想要的结合方式实现。附图显示了：
汽车空调系统的结构的简图。
在一个可能的实施方式中，在汽车空调系统的情况下，连接于柴油机引擎的发电机被设置在容纳空间中，代替压缩机，该容纳空间被设置在汽车的传动马达(在此处描述的实施方式中，其以内燃机的形式或者也以柴油机引擎的形式)或传动马达(更具体地为汽车的柴油机引擎)的安装空间中且具有合理的尺寸来容纳压缩机。此时需要注意：在其他实施方式中，传动马达可以为比如内燃机或汽油机。发电机优选地与今天传统的压缩机具有相同的连接尺寸，但是至少具有合理的尺寸以使得其能被容纳在所述容纳空间中。因此，可以在任何具有压缩机或要被配置压缩机的汽车中引入这种发电机。在此处描述的实施方式中，发电机为惯常电压而设计，比如100Hz时400V、每分钟3000转。
空调系统包括一个或(在其他实施方式中)多个电驱动压缩机，其利用发电机产生的电能运转。可选地，各自具有一个或多个压缩机的多个独立的空调单元也能被运行。
压缩机为半封闭设计；在其他实施方式中也可以是封闭设计。该压缩机被合理操作以能精确提供那时交通工具所需的制冷容量。这样，也可能对压缩机进行闭环控制；为此提供包括变频器的转速闭环控制系统。
发电机还被设计得能产生足够的电能以甚至在柴油机引擎的空转转速下制冷汽车。所述发电机优选地被合理设计以使得(例如)即使在空转转速下也可以获得最大容量的50％，借此汽车空调系统的制冷容量也已经能为50％，因此比传统系统(包括由柴油机引擎驱动的压缩机)要更优越。当为柴油机引擎驱动的压缩机(通常位移压缩机)时，制冷容量主要与转速成比例变化。因此为了在引擎空转转速下获得足够的制冷容量，压缩机应该具有相应大的尺寸，这导致高转速下过高的制冷容量(其也需要压缩机的闭环控制)。由于位移压缩机的线性特征，闭环控制是有损耗的。
在另一方面，发电机能以本质上更有效率的方式、以更广泛的频带被施以闭环控制。例如，发电机的转速根据压缩机而升高，如果超过额定的容积和额定的转速，发电机能以比压缩机小得多的损耗被保持在固定的电能。
因此，根据此处描述的可能的实施方式，可以在输出端对发电机(其被设计为异步电机或者同步电机，或者永磁(PM)电机)进行闭环控制。将发电机的可变化的(依赖转速)输出电压和频率输送给中间回路的电控制单元为此被提供。在所述中间回路中，所述输出电压和频率是标准的且取决于空调单元的需求，且被转化为合适的输出电压和频率。
在此描述的实施方式中,两个闭环控制系统(压缩机的和发电机的)被结合在单个闭环控制元件中具体地在变频器中(其在输入端和输出端以可变化的频率被运转)。可选地，也可以将这两个闭环控制系统分离，将他们设计成两个单独的闭环控制系统。
在附图中用示例B显示了包括发电机的汽车空调系统或空调单元的相对简单的设计。替代具有磁耦合和带传动的压缩机，在所述例子中提供了由皮带驱动的发电机、变频器、电运转的压缩机。该技术方案相当于能被运用于具有标准压缩机的所有现有交通工具的“不速之客”方案。
根据本发明的设计具有多个优点：
--电压缩机能被直接一体化在制冷单元中。因此，该系统更加简单，线性长度更短，需要更少的制冷剂填充；
--电压缩机根据需求被运转，因此，即使两个电机器有损耗，也能节省多达70％的能量；
--电机器能被设计得具有0.9或者更好的效率度(这在今天是现有技术，在现有交通工具中这为非常典型的24V以上的发电机)；
--电压缩机可以为封闭的或者半封闭的设计且不需要轴封。因此，泄漏的风险相对减小；
--由于与柴油机引擎和其周围区域分离，压缩机的操作和功能条件被大大改善，且与那些在固定系统中的压缩机相似；
--由于简单的封闭的系统以及能按需求运转的能力，维修需求降低，可靠度升高；
--可靠度、密封度和闭环控制能力现在能与固定的系统相比，CO2也能被作为标准制冷剂使用在新系统中；
--CO2继而提供了可持续的、环保的方案；
--这种系统(具体地使用CO2)--还能在冬天被用来高效加热交通工具。
因此，更推荐使用CO2作为制冷剂。
附图中“示例A”阐释了扩展的系统，其能在“不速之客”方案基础上附加使用。除了发电机和压缩机的马达，该具体实施方式还包括整流器、电池、变压器和变频器。在电池中的电能缓冲存储器能允许制冷单元即使在柴油机引擎停止时也能运转。再者，更多负载能被连接于高效的电压电源。例如，可以从新的高压回路(也就是从用来驱动压缩机的发电机)具体地可选地经过整流器/电压变压器导出电流，取代从现有常见的24V发电机(具有大约50％的效率度)导出电流。
本发明还包括用于制造汽车空调系统的方法，该系统包括用于压缩制冷剂的压缩机，该方法包括如下步骤：
--将发电机设置或安放在容纳空间里，该容纳空间被设置在汽车的柴油机引擎中或者汽车的柴油机引擎的安装空间中且具有用于容纳压缩机的合适尺寸，其中发电机的尺寸被合理设置从而使得其能被安放在该容纳空间中；
--将压缩机设置或安放在汽车的柴油机引擎外以及汽车的柴油机引擎的安装空间外，该压缩机包括电动机以及由该电动机驱动的用于压缩制冷剂的压缩装置；
--其中，该压缩机由该发电机产生的电能驱动。
该方法的一个可能的改良为：压缩机的转速能通过压缩机转速开环控制或者闭环控制装置(其特别地具有变频器)被施以开环控制或者被施以闭环控制，和/或发电机的输出电压和输出频率能被施以开环控制或被施以闭环控制。
该方法的另一个可能的改良为：压缩机的转速以及发电机的输出电压和输出频率能通过单个变频器被施以开环控制或被施以闭环控制。
本发明的思路还包括具有上述汽车空调系统的汽车。
本发明的思路还进一步包括：用于修改具有现有压缩机(用来压缩制冷剂)的汽车空调系统的方法，其中，现有压缩机被设置在汽车的柴油机引擎中的容纳空间(其具有合适的尺寸以容纳压缩机)里，该方法包括如下步骤：
--将现有压缩机移出该容纳空间；
--将发电机设置或安放在汽车的柴油机引擎里的、用于容纳压缩机的容纳空间中，其中发电机具有合适的尺寸以能被安放在该容纳空间中；
--将包括电动机和制冷装置(由该电动机驱动且用于压缩制冷剂)的压缩机设置或安放在汽车的柴油机引擎外；
--其中，该压缩机由该发电机产生的电能驱动。
虽然在具体实施方式的基础上结合附图对本发明进行了说明，但是本发明还包括在从属权利要求中阐明但未穷尽的进一步的可行的优选的组合。在本申请文件中揭示的所有特征都被认为对本发明重要，从而使得他们单独地或相结合地相对于现有技术具有新颖性。

Claims (9)

1.汽车空调系统，包括用于压缩制冷剂的压缩机，其特征在于：所述压缩机包括电动机和由所述电动机驱动的、用于压缩制冷剂的压缩装置，其中，所述汽车空调系统进一步包括发电机，所述发电机具有合适的尺寸以能被安放在为压缩机提供的、设置在汽车的传动马达中或所述汽车的所述传动马达的安装空间中的容纳空间内，其中，所述发电机能被所述传动马达尤其通过带传动驱动，其中，所述压缩机的所述电动机能由所述发电机产生的电能驱动。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述压缩机包括尤其具有变频器的压缩机转速开环控制或闭环控制装置。
3.如上述任一权利要求所述的系统，其特征在于：所述发电机包括控制所述发电机的输出电压和输出频率的电控制单元。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述压缩机转速开环控制或闭环控制装置以及所述发电机的所述电控制单元为变频器的形式，其能在输入端和输出端以可变化的频率被运行。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述压缩机为封闭的或半封闭的压缩机。
6.用于制造汽车空调系统的方法，所述系统包括压缩制冷剂的压缩机，所述方法的特征在于：
--将发电机设置或安放在容纳空间中，所述容纳空间被设置在汽车的传动马达中或者所述汽车的所述传动马达的安装空间中且具有用于容纳压缩机的合适尺寸，其中，所述发电机具有合适的尺寸以能被安放于所述容纳空间中；
--将压缩机设置或安放于所述汽车的所述传动马达外和所述汽车的所述传动马达的安装空间外，所述压缩机包括电动机和由所述电动机驱动的、用于压缩制冷剂的压缩装置；
--其中，所述压缩机由所述发电机产生的电能驱动。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：所述压缩机的转速能通过尤其具有变频器的压缩机转速开环控制或闭环控制装置被施以开环控制或者被施以闭环控制，和/或所述发电机的输出电压和输出频率能被施以开环控制或被施以闭环控制。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述压缩机的转速以及所述发电机的输出电压和输出频率能通过单个变频器被施以开环控制或被施以闭环控制。
9.汽车，包括权利要求1至5中之一所述的汽车空调系统。
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