CN107344484B - 一种车载空调用动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载空调用动力系统，包括与发动机主轴动力连接的皮带轮，与所述皮带轮依次同轴设置的电磁离合器、空调压缩机、电机，串接所述皮带轮、电磁离合器、空调压缩机、电机的系统主轴，以及单片机控制器、电池；所述空调压缩机的压缩机转子与所述电机的电机转子共轴连接于所述系统主轴上。本发明使车辆在发动机不运转时也可以使用空调，将空调压缩机和电机同轴联动布置，可以根据需要实现单独的电机做功，单独的空调压缩机做功，或者电机和空调压缩机的同时做功，同时根据电池的充放电情况和空调使用需求合理执行该系统，在发动机不运转时也可以使用空调，空调不使用时电机也可以发电。

Description

一种车载空调用动力系统

技术领域

本发明涉及车辆动力系统技术领域，特别涉及一种车载空调用动力系统。

背景技术

目前，车载空调和车载电机的动力系统各自独立，由发动机的输出轴通过独立的皮带各自连接，结构繁复，发电效率低，空调制冷效果不理想；且车载空调只有在发动机工作的前提下才能使用，在驾驶员遇到长红灯、堵车、或者停车在车内休息，即车辆长时间怠速或者低速行驶走走停停，同时开启车载空调的时候，发动机的工况非常恶劣，做工效率低，油耗高、尾气排放大，特别是大型货车、工程车，在车辆不工作时使用空调的成本非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载空调用动力系统，能够克服现有技术的不足之处，使车辆在发动机不运转时也可以使用空调，将空调压缩机和电机同轴联动布置，结构集成度高并轻量化，提高动力系统效率，在发动机不运转时也可以使用空调。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种车载空调用动力系统，包括与发动机主轴动力连接的皮带轮，与所述皮带轮依次同轴设置的电磁离合器、空调压缩机、电机，串接所述皮带轮、电磁离合器、空调压缩机、电机的系统主轴，以及单片机控制器、电池。

作为优选，所述空调压缩机具有进气管，排气管，连通所述进气管与排气管的支管，所述支管上设有不通电时常开、通电时常闭的电磁阀。

作为优选，所述单片机控制器与所述电池电信号连接，所述单片机控制器与所述电机电信号连接，所述单片机控制器与所述电磁离合器电信号连接，所述单片机控制器与所述电磁阀电信号连接，所述电池与所述电机电连接。

作为优选，所述空调压缩机具有压缩机转子，所述电机具有电机转子，所述压缩机转子与所述电机转子同轴连接于所述系统主轴上。

作为优选，所述皮带轮包括与皮带连接的外表部、与所述主轴连接的连接部以及连接所述外表部与连接部的过渡部，所述外表部、连接部、过渡部相互之间的接触表面形成凹腔。

作为优选，所述电机转子与所述系统主轴固定连接，所述空调压缩机的主体与所述系统主轴双向轴承连接；所述压缩机转子与所述系统主轴固定连接，所述连接部与所述系统主轴双向轴承连接。

作为优选，所述电磁离合器用于将所述皮带轮上的动力传递至所述系统主轴，所述电磁离合器的中心与所述系统主轴固定连接；所述电磁离合器与所述皮带轮的离合作用部位形成有凸部，所述凸部嵌合至所述凹腔内。

作为优选，所述电磁离合器用于将所述系统主轴上的动力传递至所述压缩机转子，所述压缩机转子与所述系统主轴双向轴承连接，所述压缩机转子靠近所述电磁离合器的一侧具有延伸部，所述延伸部伸出至所述空调压缩机的主体外与所述电磁离合器固定连接。

作为优选，所述电机转子与所述系统主轴固定连接，所述空调压缩机的主体的远离所述电磁离合器的一侧与所述系统主轴双向轴承，所述空调压缩机的主体的靠近所述电磁离合器的一侧与所述延伸部双向轴承连接。

作为优选，所述连接部与所述系统主轴通过单向轴承连接；所述皮带轮主动旋转时所述单向轴承锁止，所述系统主轴主动旋转时所述单向轴承自由转动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

一种车载空调用动力系统，电机的电机转子与空调压缩机的压缩机转子同轴设置在系统主轴上，当动力传递至系统主轴上时，在单片机控制器的控制协调和相应结构的执行下，可以根据需要实现单独的电机做功，单独的空调压缩机做功，或者电机和空调压缩机的同时做功，同时根据电池的充放电情况和空调使用需求合理执行该系统，在驻车或者走走停停时不依靠发动机实现空调的使用，改善发动机工况。动力系统整体结构精简，集成度高，电机采用永磁无极电机，发电效率高重量轻。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及优选的方案对本发明做进一步详细的说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1

如图1所示，一种车载空调用动力系统，包括与发动机主轴动力连接的皮带轮10，与皮带轮10依次同轴设置的电磁离合器30、空调压缩机40、电机50，串接皮带轮10、电磁离合器30、空调压缩机40、电机50的系统主轴20，以及单片机控制器60、电池70。

空调压缩机40具有进气管42、排气管43、连通进气管42与排气管43的支管44，支管44上设有电磁阀45；电磁阀45在不通电的情况下常开，在通电的情况下常闭。

单片机控制器60与电池70电信号连接，单片机控制器与电机50电信号连接，单片机控制器与电磁离合器30电信号连接，单片机控制器60与电磁阀44电信号连接，电池70与电机50电连接。单片机控制器60上设有电压传感器，电压传感器用来监控电池70的电压，方便进行电池70充放电的控制。

进一步的，皮带轮10包括与皮带连接的外表部101、与主轴连接的连接部102以及连接外表部101与连接部102的过渡部103，外表部101、连接部102、过渡部103相互之间的接触表面形成凹腔104。如此，在保证皮带轮10具有足够的刚性和强度与外部的皮带、系统主轴20等零件保持稳定的连接之外，使皮带轮10整体轻量化，降低车辆负重；并且同时，电磁离合器30与皮带轮10的离合作用部位形成有凸部301，凸部301嵌合至凹腔104内，电磁离合器30用于将皮带轮10上的动力传递至系统主轴20，其与系统主轴20固定连接，凸部301与凹腔104的相互嵌合使电磁离合器30与皮带轮10的离合作用面的面积最大化，充分利用了皮带轮10的整体轴向深度，保证了电磁离合的充分有效，也压缩了本动力系统的整体尺寸，既保证离合效果，又轻量化又小体积化。

电机转子51与系统主轴20固定连接，空调压缩机40的主体与系统主轴20双向轴承连接；压缩机转子41与系统主轴20固定连接，连接部102与系统主轴20双向轴承连接。

一般情况下，当汽车发动机在运行时，发动机主轴带动皮带轮10转动，电磁离合器30与皮带轮10保持脱开，电机50与空调压缩机40不工作；当电压传感器监测到电池70需要补电，且不需要开启车载空调时，单片机控制器60控制电磁离合器30通电，电磁离合器30与皮带轮10接合，皮带轮10上的动力传递至系统主轴20上，电机50成为发电机，向电池70充电。单片机控制器60控制电磁阀45不通电，电磁阀45常开，进气管42与排气管43通过支管44导通，从而在压缩机转子41由于系统主轴20的带动处于旋转状态的情况下，空调压缩机仍处于空载状态，车载空调不工作，仅电机做功。

若此时需要空调，操作人员打开空调开关，单片机控制器60控制电磁阀45通电，使电磁阀45关闭，支管44关闭，空调压缩机40工作，空调开始运行。

在发动机运行，且电池70充满电的情况下，若还需空调工作，则关闭单片机控制器60的馈电功能，使电机处于空载装态，仅空调压缩机做功。也可使电池70用于其他车载电器的使用，轻量的电池使用不影响在发动机的作用下快速恢复电力。

在电池70充满又不需要空调时，单片机控制器60控制电磁离合器30断电，动力断开，电机50和空调压缩机40同时停止工作。

在处于驻车或者持续走走停停，这些需要空调但是发动机工况较为恶劣，燃油经济性较差的工况时，打开空调开关，单片机控制器60控制电磁离合器30断电，系统主轴20与皮带轮10可进行相对转动。单片机控制器60控制电磁阀45通电，支管44关闭。此时控制电池70供电，电机50转动，通过系统主轴20使压缩机转子41工作，空调系统开始运行；在电池70供电一段时间后，电压传感器检查到电池70的电能不足时，为了避免电池70亏电，单片机控制器60控制电池70停止工作；也可以设置成单片机控制器60向发动机启动系统发出信号，启动发动机，同时电磁离合器30通电，空调压缩机40工作，同时电机50发电向电池70补充电能。

电磁离合器30与皮带轮10的接合与脱离可以随着发动机的工作状态随时切换，利用在刹车、下坡等需要控制车速时进行动能回收，随时对电池70进行充电。

进一步的，可以增大电机50的功率，电机50把发动机启动系统的功能取代。

皮带轮10与发动机主轴之间设有减速装置，可以是皮带，也可以齿轮组，从而保证传递至系统主轴20的动力与电机50和空调压缩机40匹配。

电机50可以优选为永磁无刷电机。电机的发电效率高，重量轻，整车工作时更加节能。

实施例2

如图2所示，该实施例与实施例1相似，因此相同的元件标号用于相同的元件。

在本实施例中，电磁离合器30用于将系统主轴20上的动力传递至压缩机转子41，压缩机转子41与系统主轴20双向轴承连接，压缩机转子41靠近电磁离合器30的一侧具有延伸部411，延伸部411伸出至空调压缩机40的主体外与电磁离合器30固定连接；延伸部411伸出空调压缩机40的主体外的部分形成一连接法兰，方便与电磁离合器30的底面固定连接；空调压缩机40的主体的远离电磁离合器30的一侧与系统主轴20双向轴承，空调压缩机40的主体的靠近电磁离合器30的一侧与延伸部411双向轴承连接。从而使压缩机转子41与系统主轴20之间可以相对转动，同时使压缩机转子41与电磁离合器30直接固定连接，电磁离合器30与系统主轴20之间形成电磁吸合或者脱离，由此将压缩机转子41与系统主轴20之间的转动通过电磁离合器30来控制，实现电机50与空调压缩机40的分开控制，并且实现在单独运行电机50时，空调压缩机40完全不工作。

进一步的，电机转子51与系统主轴20固定连接，连接部102与系统主轴20通过单向轴承11连接；皮带轮10主动旋转时单向轴承11锁止，系统主轴20主动旋转时单向轴承11自由转动。皮带轮10与系统主轴20之间的动力传递通过单向轴承11实现，皮带轮10主动旋转时单向轴承11锁止，系统主轴20主动旋转时单向轴承11自由转动，形成单向联动，皮带轮10的转动使系统主轴20转动，而系统主轴20的转动不会影响皮带轮10。

具体的讲，当发动机工作时，发动机主轴带动皮带轮10转动，在单向轴承11的作用下，皮带轮10带动系统主轴20转动，系统主轴20带动电机50工作，电池70充电，仅电机做功；如需要空调时，电磁离合器30与系统主轴20接合，系统主轴20带动压缩机转子41转动，压缩机工作，电池70仍在充电，在电池70充满电的情况下，若还需空调工作，则关闭单片机控制器60的馈电功能，使电机处于空载装态，即仅空调压缩机做功；如不需要空调时，电磁离合器30与系统主轴20断开，压缩机不工作。

当发动机不工作需要空调工作时，电池70供电，电机50带动系统主轴20旋转；由于单向轴承11的作用，皮带轮10不转动。单片机控制器60控制电磁离合器30与系统主轴20接合，带动压缩机工作。

本实施例中，空调压缩机的进气管42与排气管43可相互独立，两者之间无需设置支管。在单独运行电机50时，压缩机转子41不会随着系统主轴20转动，空调压缩机40完全不工作，减少了无谓的做功，系统负载更小，能量利用率更高。但是压缩机转子41的结构相对较复杂，相应的制造成本会增加，且相同轴向距离下，本实施例中的电磁离合器30与系统主轴20的接触面积相对电磁离合器30与皮带轮10的接触面积要小，可适当同时增加接触部位的系统主轴20直径和轴向接触长度，保证传递的动力不会偏小。

Claims (1)

1.一种车载空调用动力系统，其特征在于，包括与发动机主轴动力连接的皮带轮（10），与所述皮带轮（10）依次同轴设置的电磁离合器（30）、空调压缩机（40）、电机（50），串接所述皮带轮（10）、电磁离合器（30）、空调压缩机（40）、电机（50）的系统主轴（20），以及单片机控制器（60）、电池（70）；

所述空调压缩机（40）具有进气管（42），排气管（43），连通所述进气管（42）与排气管（43）的支管（44），所述支管（44）上设有不通电时常开、通电时常闭的电磁阀（45）；所述单片机控制器（60）与所述电池（70）电信号连接，所述单片机控制器（60）与所述电机（50）电信号连接，所述单片机控制器（60）与所述电磁离合器（30）电信号连接，所述单片机控制器（60）与所述电磁阀（45）电信号连接，所述电池（70）与所述电机（50）电连接；

所述空调压缩机（40）具有压缩机转子（41），所述电机（50）具有电机转子（51），所述压缩机转子（41）与所述电机转子（51）同轴连接于所述系统主轴（20）上；

所述皮带轮（10）包括与皮带连接的外表部（101）、与所述主轴连接的连接部（102）以及连接所述外表部（101）与连接部（102）的过渡部（103），所述外表部（101）、连接部（102）、过渡部（103）相互之间的接触表面形成凹腔（104）；

所述压缩机转子（41）与所述系统主轴（20）双向轴承连接，所述压缩机转子（41）靠近所述电磁离合器（30）的一侧具有延伸部（411），所述延伸部（411）伸出至所述空调压缩机（40）的主体外与所述电磁离合器（30）固定连接；所述电磁离合器（30）与所述系统主轴（20）通过电磁吸合或者脱离；

所述电机转子（51）与所述系统主轴（20）固定连接，所述空调压缩机（40）的主体的远离所述电磁离合器（30）的一侧与所述系统主轴（20）双向轴承连接，所述空调压缩机（40）的主体的靠近所述电磁离合器（30）的一侧与所述延伸部（411）双向轴承连接；

所述连接部（102）与所述系统主轴（20）通过单向轴承（11）连接；所述皮带轮（10）主动旋转时所述单向轴承（11）锁止，所述系统主轴（20）主动旋转时所述单向轴承（11）自由转动。

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