CN107415631B - 一种空调压缩机的驱动系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空调压缩机的驱动系统和方法，该系统包括：发动机皮带轮驱动装置、驱动电机、电机驱动装置和控制模块。在空调压缩机两侧分别设置发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置，发动机通过所述发动机皮带轮驱动装置驱动空调压缩机转动，所述驱动电机通过所述电机驱动装置驱动空调压缩机转动。控制模块根据发动机转速和压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。

Description

一种空调压缩机的驱动系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车空调控制技术，尤其涉及一种空调压缩机的驱动系统及方法。
背景技术
现有的汽车空调压缩机驱动主要是采用发动机皮带轮驱动方式，即发动机皮带轮经由皮带以及电磁离合器来驱动空调压缩机，这种方式使压缩机的转速依存于发动机的转速，发动机怠速时压缩机的转速也会降低；另外，配置有启停功能的车辆，在启动启停功能时压缩机会停止运行从而不能发挥制冷性能。目前，混合动力车辆还存在一种蓄电池驱动方式，即由蓄电池对空调进行供电进行制冷，但这种方式并不能保证蓄电池中随时都有足够的电量对空调进行实时供电。
发明内容
本发明提供一种空调压缩机的驱动系统及方法，解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。
为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：
一种空调压缩机的驱动系统，包括：发动机皮带轮驱动装置、驱动电机、电机驱动装置和控制模块；
发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧，发动机通过所述发动机皮带轮驱动装置驱动空调压缩机转动，所述驱动电机通过所述电机驱动装置驱动空调压缩机转动；
控制模块根据发动机转速和空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。
优选的，所述发动机皮带轮驱动装置包括：第一单向离合器、电磁离合器、发动机皮带轮和皮带；
所述第一单向离合器设置在空调压缩机一侧的驱动轴上，所述第一单向离合器与所述电磁离合器卡接在一起，所述控制模块的第一输出端与所述电磁离合器的控制端相连，所述发动机皮带轮通过所述皮带与所述电磁离合器传动，所述电磁离合器在通电啮合时驱动所述第一单向离合器使空调压缩机运转。
优选的，所述电机驱动装置包括：第二单向离合器、行星齿轮减速器；
所述第二单向离合器通过所述行星齿轮减速器卡接，所述控制模块的第二输出端与所述驱动电机的控制端相连，所述驱动电机通过所述行星齿轮减速器驱动所述第二单向离合器，使空调压缩机运转。
优选的，所述控制模块包括：获取单元、第一控制单元和第二控制单元；
所述获取单用于获取所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速；
所述第一控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述电磁离合器的通断电；
所述第二控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述驱动电机运转；
在所述发动机转速为0时，所述第一控制单元控制所述电磁离合器断电，所述第二控制单元控制所述驱动电机按设定频率运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则所述第一控制单元控制所述电磁离合器通电，所述第二控制单元控制所述驱动电机运转。
优选的，所述第二控制单元包括：变频器；
在所述发动机转速大于0，且所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速时，所述第二控制单元通过所述变频器控制所述驱动电机按所述空调压缩机目标转速所需的频率运转。
优选的，在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
优选的，所述控制模块还包括：CAN接收模块，所述控制模块通过所述CAN接收模块与发动机控制器和空调控制器进行CAN通讯，以获得所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速。
本发明还提供一种空调压缩机的驱动方法，包括：
发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧；
获取空调压缩机目标转速、发动机转速；
根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。
优选的，还包括：
在所述发动机转速为0时，如果所述空调压缩机目标转速大于0，则控制所述电磁离合器断电，并控制所述驱动电机按设定频率运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，并控制所述驱动电机运转。
优选的，还包括：
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
本发明提供一种空调压缩机的驱动系统和方法，该系统通过在压缩机两侧设置发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置，其控制模块根据发动机转速和压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1：是本发明提供的一种空调压缩机的驱动系统结构示意图；
图2：是本发明实施例提供的空调压缩机的驱动系统示意图；
图3：是本发明实施例提供的转速时序图；
图4：是本发明实施例提供的空调压缩机控制流程图；
图5：是本发明提供的一种空调压缩机的驱动方法流程图。
附图标记
11 发动机发带轮
12 皮带
13 电磁离合器
14 第一单向离合器
21 第二单向离合器
22 行星齿轮减速器
L1 发动机转速曲线
L2 压缩机转速曲线
L3 电机驱动的减速器转速曲线
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
针对当前空调压缩机采用发动机皮带轮驱动时，在发动机怠速或启动启停功能时，无法驱动空调压缩机按要求运转，影响汽车的制冷效果。本发明提供一种空调压缩机的驱动系统和方法，该系统通过在压缩机两侧设置发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置，其控制模块根据发动机转速和压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。
如图1所示，一种空调压缩机的驱动系统，包括：发动机皮带轮驱动装置、驱动电机、电机驱动装置和控制模块。发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧，发动机通过所述发动机皮带轮驱动装置驱动空调压缩机转动，所述驱动电机通过所述电机驱动装置驱动空调压缩机转动。控制模块根据发动机转速和空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。
具体地，控制模块可从发动机控制器获得发动机转速，从空调控制器获得空调压缩机目标转速。在汽车空调制冷要求低时，即空调压缩机目标转速低，如果发动机转速处于高速状态，仅采用发动机驱动空调压缩机转速，会造成空调压缩机的转速不匹配，压缩机转速过大，易造成制冷量过大。此时，控制模块控制电机驱动装置运转，且断开发动机皮带轮驱动装置运转，使空调压缩机由驱动电机驱动运转，避免出现压缩机转速不匹配情况。同样地，在具有启停功能的车辆进行启停时，由于发动机转速为零，无法驱动空调压缩机运转，此时控制模块也需控制电机驱动装置，使驱动电机驱动空调压缩机运转。需要说明的是，如果发动机转速超过空调压缩机目标转速，则控制模块需要控制电机驱动装置，使驱动电机驱动空调压缩机按所述目标转速运转。
如图2所示，所述发动机皮带轮驱动装置包括：第一单向离合器、电磁离合器、发动机皮带轮和皮带。所述第一单向离合器设置在空调压缩机一侧的驱动轴上，所述第一单向离合器与所述电磁离合器卡接在一起，所述控制模块的第一输出端与所述电磁离合器的控制端相连，所述发动机皮带轮通过所述皮带与所述电磁离合器传动，所述电磁离合器在通电啮合时驱动所述第一单向离合器使空调压缩机运转。
如图2所示，所述电机驱动装置包括：第二单向离合器、行星齿轮减速器。所述第二单向离合器通过所述行星齿轮减速器卡接，所述控制模块的第二输出端与所述驱动电机的控制端相连，所述驱动电机通过所述行星齿轮减速器驱动所述第二单向离合器，使空调压缩机运转。
所述控制模块包括：获取单元、第一控制单元和第二控制单元。所述获取单用于获取所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速。所述第一控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述电磁离合器的通断电。所述第二控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述驱动电机运转。
在所述发动机转速为0时，所述第一控制单元控制所述电磁离合器断电，所述第二控制单元控制所述驱动电机按设定频率运转。在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则所述第一控制单元控制所述电磁离合器通电，所述第二控制单元控制所述驱动电机运转。
进一步，所述第二控制单元包括：变频器。在所述发动机转速大于0，且所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速时，所述第二控制单元通过所述变频器控制所述驱动电机按所述空调压缩机目标转速所需的频率运转。
进一步，结合图3和图4所示，在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速。在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转。在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
具体地，在空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速时，需要控制电磁离合器通电，使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速传递给空调压缩机，同时还需要控制驱动电机运转，使空调压缩机的转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速。在发动机处于运转状态，但空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速时，需要通过对电磁离合器交互通断电，使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速间断式传递给空调压缩机，使空调压缩机的转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速。在发动机停止工作时，即处于起停工况，则控制驱动电机运转，使空调压缩机转速达到实际需求。
所述控制模块还包括：CAN接收模块，所述控制模块通过所述CAN接收模块与发动机控制器和空调控制器进行CAN通讯，以获得所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速。
在实际应用中，控制模块可采用ARM单片机或MCU模块实现。在发动机转速处于高转速时，通过驱动电机和发动机驱动空调压缩机，使压缩机转速能够与目标转速相匹配。在发动机处于低速状态或停止时，空调压缩机可通过驱动电机驱动运转，使压缩机转速符合实际工作需要。如图3所示，可看出压缩机转速曲线L2与发动机转曲线L1和电机驱动的减速器转速曲线L3并没有重合，而是通过控制电磁离合器和驱动电机的通断电来控制压缩机的驱动，使压缩机按设定目标转速运转。
可见，本发明提供一种空调压缩机的驱动系统，通过在压缩机两侧设置发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置，其控制模块根据发动机转速和压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。
本发明还提供一种空调压缩机的驱动方法，如图5所示，该方法包括以下步骤：
S1：发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧；
S2：获取空调压缩机目标转速、发动机转速；
S3：根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。
进一步，还包括：
步骤1：在所述发动机转速为0时，如果所述空调压缩机目标转速大于0，则控制所述电磁离合器断电，并控制所述驱动电机按设定频率运转；
步骤2：在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，并控制所述驱动电机运转。
更进一步，还包括：在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速。在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转。在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
可见，本发明提供一种空调压缩机的驱动方法，根据所述发动机转速和所述压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述目标转速运转。解决现有空调压缩机驱动采用发动机皮带轮驱动或蓄电池供电的方式，易使空调压缩机的转速无法匹配空调要求，造成压缩机驱动效率低的问题，可提高汽车空调制冷效率，并能有效降低汽车使用成本。
以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种空调压缩机的驱动系统，其特征在于，包括：发动机皮带轮驱动装置、驱动电机、电机驱动装置和控制模块；
发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧，发动机通过所述发动机皮带轮驱动装置驱动空调压缩机转动，所述驱动电机通过所述电机驱动装置驱动空调压缩机转动；
控制模块根据发动机转速和空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述空调压缩机目标转速运转；
在发动机处于运转状态，且空调压缩机目标转速大于发动机转速对应的空调压缩机的转速时，所述控制模块使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速传递给空调压缩机，同时还控制驱动电机运转，使空调压缩机的转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速；
在发动机处于运转状态，且空调压缩机目标转速小于发动机转速对应的空调压缩机的转速时，所述控制模块使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速间断式传递给空调压缩机，使空调压缩机的转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速；
在发动机停止工作时，即处于起停工况，所述控制模块控制驱动电机运转，使空调压缩机转速达到所述空调压缩机目标转速。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，所述发动机皮带轮驱动装置包括：第一单向离合器、电磁离合器、发动机皮带轮和皮带；
所述第一单向离合器设置在空调压缩机一侧的驱动轴上，所述第一单向离合器与所述电磁离合器卡接在一起，所述控制模块的第一输出端与所述电磁离合器的控制端相连，所述发动机皮带轮通过所述皮带与所述电磁离合器传动，所述电磁离合器在通电啮合时驱动所述第一单向离合器使空调压缩机运转。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其特征在于，所述电机驱动装置包括：第二单向离合器、行星齿轮减速器；
所述第二单向离合器通过所述行星齿轮减速器卡接，所述控制模块的第二输出端与所述驱动电机的控制端相连，所述驱动电机通过所述行星齿轮减速器驱动所述第二单向离合器，使空调压缩机运转。
4.根据权利要求3所述的驱动系统，其特征在于，所述控制模块包括：获取单元、第一控制单元和第二控制单元；
所述获取单用于获取所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速；
所述第一控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述电磁离合器的通断电；
所述第二控制单元用于根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速控制所述驱动电机运转；
在所述发动机转速为0时，所述第一控制单元控制所述电磁离合器断电，所述第二控制单元控制所述驱动电机按设定频率运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则所述第一控制单元控制所述电磁离合器通电，所述第二控制单元控制所述驱动电机运转。
5.根据权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，所述第二控制单元包括：变频器；
在所述发动机转速大于0，且所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速时，所述第二控制单元通过所述变频器控制所述驱动电机按所述空调压缩机目标转速所需的频率运转。
6.根据权利要求5所述的驱动系统，其特征在于，在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述控制模块还包括：CAN接收模块，所述控制模块通过所述CAN接收模块与发动机控制器和空调控制器进行CAN通讯，以获得所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速。
8.一种空调压缩机的驱动方法，其特征在于，包括：
发动机皮带轮驱动装置和电机驱动装置分别设置在空调压缩机两侧；
从发动机控制器获取发动机转速，从空调控制器获取空调压缩机目标转速；
根据所述发动机转速和所述空调压缩机目标转速分别控制所述发动机皮带轮驱动装置和所述电机驱动装置，以使空调压缩机按所述空调压缩机目标转速运转；
在发动机处于运转状态，且空调压缩机目标转速大于发动机转速对应的空调压缩机的转速时，使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速传递给空调压缩机，同时还控制驱动电机运转，使空调压缩机的转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速；
在发动机处于运转状态，且空调压缩机目标转速小于发动机转速对应的空调压缩机的转速时，使发动机皮带轮驱动装置将发动机转速间断式传递给空调压缩机，使空调压缩机的转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速；
在发动机停止工作时，即处于起停工况，控制驱动电机运转，使空调压缩机转速达到所述空调压缩机目标转速。
9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
在所述发动机转速为0时，如果所述空调压缩机目标转速大于0，则控制电磁离合器断电，并控制所述驱动电机按设定频率运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速大于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，并控制所述驱动电机运转。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，还包括：
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速小于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制驱动电机停止运转，并控制所述电磁离合器交互通断电，以使空调压缩机的转速下降，达到所述空调压缩机目标转速；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于所述发动机转速对应的空调压缩机的转速，则控制所述电磁离合器通电，控制所述驱动电机停止运转；
在所述发动机转速大于0时，如果所述空调压缩机目标转速等于0时，则控制所述电磁离合器断电，控制所述驱动电机停止运转。
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