CN109219552B - 车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统 - Google Patents

车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统 Download PDF

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Abstract

车用空调装置包括制冷剂回路和对制冷剂回路进行控制的控制部，且搭载于车辆。控制部具有以下结构：基于车辆的位置信息或速度信息来对车辆是否已停车进行判定，在车辆已停车时使制冷剂回路动作，获取车辆停车时的制冷剂回路的状态数据，基于状态数据对制冷剂回路的异常进行检测。

Description

车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统
技术领域
本发明涉及搭载于车辆的车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统。
背景技术
专利文献1中记载有冷冻循环装置。在该冷冻循环装置中，根据制冷剂回路的运行状态量来对运算制冷剂量进行运算，将对运算制冷剂量进行校正而得的值与适当制冷剂量进行比较，根据比较结果来对制冷剂量的过度或不足进行判定。每隔一定时间执行该制冷剂量判定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4975052号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
冷冻循环装置包含固定式的空调装置、以及车用空调装置等非固定式的空调装置。固定式的空调装置的情况下，每隔一定时间对有无制冷剂量的过度或不足那样的异常进行判定，从而能提早检测异常。
与之相对地，在车用空调装置的情况下，动作条件会根据车辆的行驶状态而发生较大变动。因此，根据行驶状态的不同，有时会导致难以对异常进行检测。因此，在车用空调装置中，即使每隔一定时间对有无异常进行判定，也存在有时无法提早检测异常的问题。
本发明是为了解决如上所述问题而完成的，其目的在于，提供一种能提早检测异常的车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的车用空调装置包括：制冷剂回路；以及对所述制冷剂回路进行控制的控制部，所述车用空调装置搭载于车辆，所述控制部构成为，基于所述车辆的位置信息或速度信息来对所述车辆是否已停车进行判定，在所述车辆已停车时使所述制冷剂回路动作，获取所述车辆已停车时的所述制冷剂回路的状态数据，基于所述状态数据来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
本发明所涉及的车用空调装置的异常检测系统包括：车用空调装置，该车用空调装置具有制冷剂回路和对所述制冷剂回路进行控制的控制部，且搭载于车辆；以及地面系统，该地面系统经由通信网络与所述控制部相连接，所述控制部构成为，基于所述车辆的位置信息或速度信息来对所述车辆是否已停车进行判定，在所述车辆已停车时使所述制冷剂回路动作，获取所述车辆已停车时的所述制冷剂回路的状态数据，将所述状态数据发送至所述地面系统，所述地面系统构成为，基于所述状态数据来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
发明效果
根据本发明，即使车辆的行驶过程中制冷剂回路发生异常，也能在车辆已停车时对制冷剂回路的异常进行检测。因此，能提早检测制冷剂回路的异常。
附图说明
图1是表示搭载有本发明的实施方式1所涉及的车用空调装置1的铁路车辆100的简要结构的示意性侧视图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的车用空调装置1的简要结构的制冷剂回路图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2的简要结构的框图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的车用空调装置1中由终端30所执行的异常检测处理的流程的示例的流程图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2中由终端30所执行的状态数据获取处理的流程的示例的流程图。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2中由地面系统50所执行的异常检测处理的流程的示例的流程图。
具体实施方式
实施方式1﹒
对本发明的实施方式1所涉及的车用空调装置及车用空调装置的异常检测系统进行说明。图1是表示搭载有本实施方式所涉及的车用空调装置1的铁路车辆100的简要结构的示意性侧视图。此外，在包含图1在内的下述附图中，各结构要素的相对尺寸的关系、形状等有时与实际情况不同。
如图1所示，车用空调装置1搭载于铁路车辆100的车顶上。铁路车辆100内的车厢101的顶部设有送风管道102。从车用空调装置1吹出的空调空气经由送风管道102对车厢101内进行送风。另外，车厢101内的空气经由未图示的回风管道而被吸入至车用空调装置1。此外，本示例的车用空调装置1搭载于铁路车辆100的车顶上，但车用空调装置1也可以搭载于铁路车辆100的地板。
铁路车辆100构成为1编组的列车的一部分或全部。即，1编组的列车由至少1辆铁路车辆100构成。1辆铁路车辆100上搭载有1台或多台车用空调装置1。
图2是表示车用空调装置1的简要结构的制冷剂回路图。如图2所示，车用空调装置1例如具有2个制冷剂回路10a、10b。另外，车用空调装置1具有室外室20、隔着室外室20设于铁路车辆100的长度方向两侧的室内室21a、21b。
制冷剂回路10a具有压缩机11a、四通阀12a、室内热交换器13a、减压装置14a(例如线性电子膨胀阀)及室外热交换器15a经由制冷剂配管而相连接的结构。制热运行时，压缩机11a、室内热交换器13a、减压装置14a及室外热交换器15a按照该顺序连接成环状。由此，室内热交换器13a具有作为冷凝器的功能，室外热交换器15a具有作为蒸发器的功能。制冷运行时，利用四通阀12a来切换制冷剂流路，压缩机11a、室外热交换器15a、减压装置14a及室内热交换器13a按照该顺序连接成环状。由此，室内热交换器13a具有作为蒸发器的功能，室外热交换器15a具有作为冷凝器的功能。压缩机11a、四通阀12a、减压装置14a及室外热交换器15a配置于室外室20。室内热交换器13a配置于室内室21a。
同样地，制冷剂回路10b具有压缩机11b、四通阀12b、室内热交换器13b、减压装置14b(例如线性电子膨胀阀)及室外热交换器15b经由制冷剂配管而相连接的结构。压缩机11b、四通阀12b、减压装置14b及室外热交换器15b配置于室外室20。室内热交换器13b配置于室内室21b。
室外室20设有将室外空气送风至室外热交换器15a、15b的室外送风机16。室内室21a设有将室内空气送风至室内热交换器13a的室内送风机17a。将通过室内热交换器13a与制冷剂进行热交换的室内空气提供至车厢101内的例如车辆前部。室内室21b设有将室内空气送风至室内热交换器13b的室内送风机17b。将通过室内热交换器13b与制冷剂进行热交换的室内空气提供至车厢101内的例如车辆后部。
车用空调装置1具有终端30以作为控制部。终端30包括微机，所述微机包括CPU、ROM、RAM、I/O端口等。终端30基于来自各种传感器类的检测信号等，对包含压缩机11a、11b、室外送风机16及室内送风机17a、17b在内的制冷剂回路10a、10b整体的动作进行控制。终端30具有作为车用空调装置1的控制部的功能，并构成后述的异常检测系统2的一部分。对每个车用空调装置1设置本示例的终端30，但也可以对每个制冷剂回路10a、10b设置终端30。
图3是表示本实施方式所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2的简要结构的框图。如图3所示，异常检测系统2具有至少1个车上系统40、以及经由通信网络60而与车上系统40相连接的地面系统50。通信网络60是利用了移动电话、无线LAN、WiMAX(注册商标)、毫米波等无线通信的通信网络。
车上系统40搭载于由多辆铁路车辆100所构成的1编组的列车。一般，在1编组的列车上搭载有1个车上系统40。车上系统40具有经由通信网络60与地面系统50进行通信的车上通信装置41、设于列车的前后两端的铁路车辆100上的中央装置42、43、以及例如对每个车用空调装置1所设的多个终端30。车上通信装置41、中央装置42、43以及多个终端30具有作为对搭载于列车的多个车用空调装置1进行控制的控制部的功能。
地面系统50具有经由通信网络60与车上系统40进行通信的地面通信装置51、对从车上系统40接收到的数据进行存储的数据库52、以及对地面通信装置51和数据库52进行控制的控制部(未图示)。在地面系统50中，经由通信网络60与至少1个车上系统40进行数据的收发，从而对各车用空调装置1进行远程监视。
图4是表示本实施方式所涉及的车用空调装置1中由终端30所执行的异常检测处理的流程的示例的流程图。按规定的时间间隔反复执行图4所示的异常检测处理。
首先，在图4的步骤S1中，终端30从车上通信装置41和中央装置42、43中的任意装置获取包含铁路车辆100在内的列车的位置信息或车速信息。以下，有时将车速信息称为速度信息。列车的位置信息可以是利用了GPS的二维或三维的位置信息，也可以是距离起点站千米程度的信息。
接着，在步骤S2中，终端30基于所获取的位置信息或车速信息，对列车是否正在停车中进行判定。这里，所谓停车，是指列车在运行中暂时停止。终端30在获取到列车的位置信息的情况下，若上次所获取到的位置信息与本次所获取到的位置信息相一致，则能判定为列车已停止。另外，终端30在获取到列车的车速信息的情况下，若车速为0，则能判定为列车停止。终端30在掌握了该列车的停车站的位置信息的情况下，也可以仅在列车在车站停止时判定为处于停车中，而在列车在车站以外处停止时判定为不处于停车中。另外，若列车停止，则无论所停止的位置如何，终端30都可以判定为处于停车中。在步骤S2中，在判定为列车处于停车中的情况下，前进至步骤S3，在判定为列车不处于停车中的情况下，结束处理。
在步骤S3中，终端30强制性地使制冷剂回路10a、10b动作。即，在制冷剂回路10a、10b停止的情况下，开始制冷剂回路10a、10b的运行，在制冷剂回路10a、10b已运行的情况下，使其继续运行。
接着，在步骤S4中，终端30获取列车已停车时的制冷剂回路10a、10b的状态数据。作为制冷剂回路10a、10b的状态数据的示例，有蒸发器(例如制冷运行时的室内热交换器13a、13b)出口的过热度、制冷剂回路10a、10b的低压侧压力、向室外送风机16及室内送风机17a、17b的输入、压缩机11a、11b的排出温度、向压缩机11a、11b的输入等。即，制冷剂回路10a、10b的状态数据包含温度、压力、电流、功率等数据。希望在与过去获取到状态数据时(例如在上一车站停车时)相同的运行条件下获取制冷剂回路10a、10b的状态数据。另外，希望在从制冷剂回路10a、10b开始运行起经过规定时间且冷冻循环已稳定的状态下获取制冷剂回路10a、10b的状态数据。在获取到制冷剂回路10a、10b的状态数据之后，也可以使制冷剂回路10a、10b的运行停止。在获取制冷剂回路10a、10b的状态数据之前，检测到停车的列车已发车的情况时，也可以不获取状态数据。
接着，在步骤S5中，终端30基于所获取到的状态数据，对制冷剂回路10a、10b有无异常进行判定。例如，终端30将本次所获得的状态数据与过去(例如在上一车站停车时)所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b有无异常进行判定。例如，在与过去的数据进行比较，蒸发器出口的过热度及制冷剂回路的低压侧压力下降的情况下，能判定为膨胀阀发生了堵塞。另外，在与过去的数据进行比较，向送风机的输入增加的情况下，能判定为热交换器的性能发生下降，或送风机发生动作不良。另外，在与过去的数据进行比较，压缩机的排出温度上升的情况下，或者向压缩机的输入增加的情况下，能判定为压缩机发生了异常。
终端30也可以将所获得的状态数据与从与该铁路车辆100相同的列车中搭载于其它车辆的车用空调装置所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b有无异常进行判定。搭载于其它车辆的车用空调装置的状态数据例如能从该车用空调装置的终端30、中央装置42、43以及车上通信装置41中的任意装置来获得。
在判定为制冷剂回路10a、10b存在异常的情况下(步骤S6的“是”)，前进至步骤S7，在判定为无异常的情况下(步骤S6的“否”)，前进至步骤S8。
在步骤S7中，终端30发出制冷剂回路10a、10b存在异常的通知。例如，终端30将表示制冷剂回路10a、10b的异常的内容的信息发送至中央装置42、43。中央装置42、43将表示哪个车用空调装置1中存在怎样的异常的信息显示于该中央装置42、43上所设的显示部。另外，终端30也可以将表示制冷剂回路10a、10b的异常的内容的信息经由车上通信装置41发送至地面系统50。地面系统50也可以将表示是哪辆列车的哪个车用空调装置1中存在怎样的异常的信息显示于该地面系统50中所设的显示部。
在步骤S8中，终端30发出制冷剂回路10a、10b无异常的通知。例如，终端30将表示制冷剂回路10a、10b无异常的信息发送至中央装置42、43。中央装置42、43将表示哪个车用空调装置1无异常的信息显示于该中央装置42、43上所设的显示部。另外，终端30也可以将表示制冷剂回路10a、10b无异常的信息经由车上通信装置41发送至地面系统50。地面系统50也可以将表示是哪辆列车的哪个车用空调装置1无异常的信息显示于该地面系统50中所设的显示部。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的车用空调装置1包括制冷剂回路10a、10b、以及对制冷剂回路10a、10b进行控制的控制部(在本示例中为终端30)，且搭载于铁路车辆100。控制部构成为基于铁路车辆100的位置信息或速度信息来对铁路车辆100是否已停车进行判定，在铁路车辆100已停车时使制冷剂回路10a、10b动作，获取铁路车辆100已停车时的制冷剂回路10a、10b的状态数据，基于状态数据来对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。
铁路车辆100的行驶所引起的振动被传递至车用空调装置1。因此，特别在铁路车辆100行驶的过程中，即使车用空调装置1本身不动作，有时也会促进车用空调装置1的各结构要素的劣化，或导致车用空调装置1容易发生异常。例如，若振动传递至压缩机11a、11b，则转子与定子有可能会发生碰撞而破损。另外，若振动传递至制冷剂配管，则制冷剂配管的接合部有可能会发生破损而导致制冷剂发生泄漏。另外，若振动传递至压缩机11a、11b或制冷剂配管，则附着于压缩机内部或制冷剂配管内部的固态物有可能会发生剥离，导致膨胀阀发生阻塞。另外，若振动传递至压缩机11a、11b或制冷剂配管，则制冷剂回路10a、10b内的冷冻机油有可能会产生偏倚，压缩机11a、11b内的冷冻机油会发生枯竭而导致压缩机11a、11b发生破损。
在本实施方式中，在铁路车辆100行驶的过程中即使制冷剂回路10a、10b产生了异常，也能在铁路车辆100在车站等处停车时对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。因此，根据本实施方式，能提早检测制冷剂回路10a、10b的异常。由此，能提早消除车用空调装置1所产生的问题。
另外，在铁路车辆100行驶的过程中，受到铁路车辆100的行驶风的影响、或铁路车辆100的行驶所引起的振动的影响，制冷剂回路10a、10b的运行条件容易发生变动。因此，在铁路车辆100行驶的过程中获取到制冷剂回路10a、10b的状态数据的情况下，状态数据容易产生偏差，难以对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。与之相对地，铁路车辆100停车时的车用空调装置1不会受到行驶风的影响或行驶所引起的振动的影响，因此，成为接近固定式空调装置的状态。因此，通过在铁路车辆100停车时获取制冷剂回路10a、10b的状态数据，易于对获取状态数据的时刻的制冷剂回路10a、10b的运行条件进行统一。因此，根据本实施方式，能使制冷剂回路10a、10b的异常的检测精度至少提高至与固定式空调装置相同的水平，能防止误检测。
在本实施方式所涉及的车用空调装置1中，控制部也可以构成为将所获得的状态数据与过去所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。另外，控制部也可以构成为，将所获得的状态数据与从不同于铁路车辆100的其它车辆(例如与铁路车辆100同一列车中的其它车辆)所搭载的车用空调装置所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。
实施方式2﹒
对本发明的实施方式2所涉及的车用空调装置的异常检测系统进行说明。在上述实施方式1中，由各车用空调装置1的终端30来进行制冷剂回路10a、10b的异常检测，而在本实施方式中，由地面系统50来进行制冷剂回路10a、10b的异常检测。异常检测系统2的简要结构与图3所示的结构相同。
图5是表示本实施方式所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2中由终端30所执行的状态数据获取处理的流程的示例的流程图。关于图5的步骤S11～步骤S14，与图4所示的步骤S1～步骤S4相同，因此省略说明。
在步骤S15中，终端30将制冷剂回路10a、10b的状态数据经由车上通信装置41和通信网络60发送至地面系统50。
图6是表示本实施方式所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2中由地面系统50所执行的异常检测处理的流程的示例的流程图。在图6的步骤S21中，地面系统50从某辆列车的车上系统40接收制冷剂回路10a、10b的状态数据。地面系统50将所接收到的状态数据存储于数据库52。数据库52中存储有从多个车上系统40接收到的状态数据。
接着，在步骤S22中，地面系统50将从该列车的车上系统40所接收到的状态数据与从其它列车(例如在该列车前后行驶的列车)的车上系统所接收到的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b有无异常进行判定。例如，在与从其它列车的车上系统所接收到的状态数据进行比较，蒸发器出口的过热度及制冷剂回路的低压侧压力下降的情况下，能判定为膨胀阀发生了堵塞。另外，在与从其它列车的车上系统所接收到的状态数据进行比较，向送风机的输入增加的情况下，能判定为热交换器的性能发生下降，或送风机发生动作产生不良。另外，在与从其它列车的车上系统所接收到的状态数据进行比较，压缩机的排出温度上升的情况下，或者向压缩机的输入增加的情况下，能判定为压缩机发生了异常。
在判定为制冷剂回路10a、10b存在异常的情况下(步骤S23的“是”)，前进至步骤S24，在判定为无异常的情况下(步骤S23的“否”)，前进至步骤S25。
在步骤S24中，地面系统50发出制冷剂回路10a、10b存在异常的通知。例如，地面系统50将表示哪辆列车的哪个车用空调装置1中存在怎样的异常的信息显示于该地面系统50中所设的显示部。另外，地面系统50也可以将表示哪个车用空调装置1中存在怎样的异常的信息发送至搭载有该车用空调装置1的列车的车上系统40。在这种情况下，在接收到信息的车上系统40中，例如将表示哪个车用空调装置1存在怎样的异常的信息显示于中央装置42、43上所设的显示部。
在步骤S25中，地面系统50发出制冷剂回路10a、10b不存在异常的通知。例如，地面系统50将表示哪辆列车的哪个车用空调装置1不存在异常的信息显示于该地面系统50中所设的显示部。另外，地面系统50也可以将表示哪个车用空调装置1不存在异常的信息发送至搭载有该车用空调装置1的列车的车上系统40。在这种情况下，在接收到信息的车上系统40中，例如将表示哪个车用空调装置1不存在异常的信息显示于中央装置42、43上所设的显示部。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2包括：车用空调装置1，该车用空调装置1具有制冷剂回路10a、10b和对制冷剂回路10a、10b进行控制的控制部(在本示例中为车上通信装置41、中央装置42、43、终端30)，且搭载于铁路车辆100；以及地面系统50，该地面系统50经由通信网络60与控制部相连接。车用空调装置1的控制部构成为，基于铁路车辆100的位置信息或速度信息来对铁路车辆100是否已停车进行判定，在铁路车辆100已停车时使制冷剂回路10a、10b动作，获取铁路车辆100停车时的制冷剂回路10a、10b的状态数据，将状态数据发送至地面系统50。地面系统50构成为基于状态数据来对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。
根据本实施方式，与实施方式1相同，能提早检测制冷剂回路10a、10b的异常。
在本实施方式所涉及的车用空调装置1的异常检测系统2中，也可以构成为地面系统50将状态数据与从不同于铁路车辆100的其它列车的车辆所搭载的车用空调装置所获取的状态数据进行比较，基于比较结果来对制冷剂回路10a、10b的异常进行检测。
上述各实施方式及变形例能互相组合来实施。
标号说明
1 车用空调装置
2 异常检测系统
10a、10b 制冷剂回路
11a、11b 压缩机
12a、12b 四通阀
13a、13b 室内热交换器
14a、14b 减压装置
15a、15b 室外热交换器
16 室外送风机
17a、17b 室内送风机
20 室外室
21a、21b 室内室
30 终端
40 车上系统
41 车上通信装置
42、43 中央装置
50 地面系统
51 地面通信装置
52 数据库
60 通信网络
100 铁路车辆
101 车厢
102 送风管道

Claims (5)

1.一种车用空调装置，包括：制冷剂回路；以及对所述制冷剂回路进行控制的控制部，所述车用空调装置搭载于车辆，其特征在于，
所述控制部构成为，
基于所述车辆的位置信息或速度信息来对所述车辆是否已停车进行判定，
在所述车辆已停车时使所述制冷剂回路动作，获取所述车辆已停车时的所述制冷剂回路的状态数据，
基于所述状态数据来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制部构成为，将所述状态数据与过去所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
3.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，
所述控制部构成为，将所述状态数据与从不同于所述车辆的其它车辆所搭载的车用空调装置所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
4.一种车用空调装置的异常检测系统，其特征在于，包括：
车用空调装置，该车用空调装置具有制冷剂回路和对所述制冷剂回路进行控制的控制部，且搭载于车辆；以及
地面系统，该地面系统经由通信网络与所述控制部相连接，
所述控制部构成为，
基于所述车辆的位置信息或速度信息来对所述车辆是否已停车进行判定，
在所述车辆已停车时使所述制冷剂回路动作，获取所述车辆已停车时的所述制冷剂回路的状态数据，
将所述状态数据发送至所述地面系统，
所述地面系统构成为，基于所述状态数据来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
5.如权利要求4所述的车用空调装置的异常检测系统，其特征在于，
所述地面系统构成为，将所述状态数据与从不同于所述车辆的其它列车的车辆所搭载的车用空调装置所获得的状态数据进行比较，基于比较结果来对所述制冷剂回路的异常进行检测。
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