CN111204189A - 一种混合动力车辆的空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于混合动力汽车的空调系统及控制方法，所述空调系统包括压缩机，所述车辆包括蓄电池，发动机，电动机，动力耦合装置，蓄电池可为电动机提供能量，发动机和电动机可通过动力耦合装置将二者动力输出传输给空调系统的压缩机。本发明借助于动力耦合装置，把一部分来自汽车发动机曲轴的动力及一部分来自汽车蓄电池通过功率转换器转到电动机上的动力耦合到一起，再输出到压缩机上为空调系统提供动力，并且通过主控制器接收的车内环境温度信号、蓄电池电量信号及汽车工作模式来控制压缩机的动力来源分配，使汽车能量高效利用。

Description

一种混合动力车辆的空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力车辆的空调系统及其控制方法，具体而言，涉及一种混合动力汽车的空调系统及其控制方法。

背景技术

随着汽车动力技术的发展，各种混合动力汽车的开发成为纯电动汽车的过渡车型，现有的混合动力汽车特别是插电式的通常配备了机械式压缩机空调制冷系统，以调节车内环境温度，提升驾驶和乘车的舒适性。但是，这种通用的机械式压缩机空调制冷系统，只能利用发动机提供的能量进行制冷，无法充分利用大容量动力蓄电池组提供的电能，并且这种机械式空调系统运行过程中占用了一部分发动机的输出功率这降低了汽车的动力性和燃油经济性。

中国专利文献CN201811515038.7公开了一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调系统，但是这意味着增加了一个压缩机的配置，增加了较高成本，并且冷媒通过两路再汇集，增加了流动阻力。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种混合动力车辆的空调系统及其控制方法。本发明通过动力耦合装置，将电动机和发动机的能量耦合到一起，驱动空调系统的压缩机，本发明提供了一种用于混合动力汽车的空调系统，借助于一种动力耦合装置，把一部分来自汽车发动机曲轴的动力及一部分来自汽车蓄电池通过功率转换器转到电动机上的动力耦合到一起，再输出到压缩机上为空调系统提供动力，并且通过整车控制器接收的车内环境温度信号、蓄电池电量信号及汽车工作模式来控制压缩机的动力来源分配，使汽车能量高效利用。

具体地：一种混合动力车辆的空调系统，所述空调系统包括压缩机，所述车辆包括蓄电池，发动机，电动机，动力耦合装置，蓄电池可为电动机提供能量，发动机和电动机可通过动力耦合装置将二者动力输出传输给空调系统的压缩机。

优选地，所述蓄电池通过功率转换器将其能量传输给电动机。

优选地，所述动力耦合装置包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴分别为第一输入轴和第二输入轴，两个输入轴分别与第一齿轮，第二齿轮连接；输出轴与第三齿轮连接，第一齿轮、第二齿轮均与第三齿轮啮合。

优选地，第一输入轴和第二输入轴平行设置。

优选地，所述空调系统还包括主控制器，所述主控制器用于控制压缩机动力的输入。

优选地，所述主控制器接收蓄电池电量信号，车辆工作模式信号，根据电量信号和工作模式信号控制所述发动机和电动机向压缩机提供的动力输出。

另外本发明提供一种混合动力车辆的空调系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤。

M1：空调系统开机；

M2：判断车内环境温度是否大于用户设定温度，如果为是，则进入到步骤M3；如果为否，进入到步骤M4；

M3；压缩机启动，根据车辆的工作模式，控制对压缩机提供动力的方式，持续监测车内环境温度，直至车内环境温度低于设定温度，进入步骤M4；

M4：压缩机停止工作,持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，返回到步骤M2进行循环。

优选地，步骤M3中“根据车辆的工作模式，控制对压缩机提供动力的方式”具体为：

如果车辆处于纯电动工作模式，蓄电池通过电动机为压缩机提供动力；

如果车辆处于发动机工作模式，发动机为压缩机提供动力；

如果车辆处于混合动力工作模式，则判断蓄电池SOC是否大于第一设定值：如果为是，则蓄电池为压缩机提供主要动力，发动机为压缩机提供辅助动力；如果为否，则发动机为压缩机提供主要动力，蓄电池为压缩机提供辅助动力。

优选地，所述第一设定值为60％。

优选地，步骤M1和M2之间还包括如下步骤：M1A：判断车内环境温度是否高于阈值温度，如果为是，则进入步骤M1B，进入快速降温模式，如果为否，则进入步骤M2，进入设定温度控制模式；

M1B：发动机为空调压缩机提供主要动力，蓄电池根据SOC状态为空调压缩机提供辅助动力，直至车内环境温度低于预设阈值，进入步骤M2。

有益效果：

本发明通过主控制器接收的车内环境温度信号、蓄电池电量信号及汽车工作模式来控制压缩机的动力来源分配，使汽车能量高效利用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明的混合动力车辆空调系统示意图。

图2本发明的混合动力车辆空调系统的控制流程示意图。

其中：1-冷凝器、2-蒸发器、3-压缩机、4-动力耦合装置、5-发动机、6-电动机、7-功率转换器、8-蓄电池、9-主控制器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1-2对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

如图1所示，示意出了一种用于混合动力汽车空调系统的构造示意图，本发明借助于一种动力耦合装置4，把一部分来自汽车发动机5曲轴的动力及一部分来自汽车蓄电池8通过功率转换器7转到电动机6上的动力耦合，再输出到压缩机3上为空调系统提供动力。这种动力耦合装置4类似于混合动力汽车的动力耦合装置4的缩小版，通过平行轴式齿轮耦合扭矩，把动力转化到同一轴上。其中动力耦合装置4根据混合动力汽车的工作模式通过整车(主)控制器的控制来分配动力，另外蓄电池8的电能通过整车控制器控制功率转换器7为电动机6提供电能。压缩机3为一种接收耦合动力的机械式压缩机3。压缩机3通过接收耦合动力保证空调制冷系统的正常工作。

如图1所示，一种用于混合动力车辆的空调系统，所述空调系统包括压缩机3，所述车辆包括蓄电池8，发动机5，电动机6，动力耦合装置4，蓄电池8可为电动机6提供能量，发动机5和电动机6可通过动力耦合装置4将二者动力输出传输给空调系统的压缩机3。所述蓄电池8通过功率转换器7将其能量传输给电动机6。

所述动力耦合装置4包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴通过齿轮传动的方式将其输入能量通过输出轴传出。两个输入轴分别为第一输入轴和第二输入轴，两个输入轴分别与第一齿轮，第二齿轮传动连接；输出轴与第三齿轮传动连接，第一齿轮、第二齿轮均与第三齿轮啮合。第一输入轴和第二输入轴平行设置。

所述空调系统还包括主控制器9，所述主控制器9用于控制压缩机3动力的输入。所述空调系统还包括蒸发器2、冷凝器1，所述压缩机3、蒸发器2、冷凝器1通过管路组成制冷剂回路。

如图2所示，一种用于混合动力汽车的空调系统控制方法流程示意图，包括如下步骤。

M1：空调系统开机；

M2：判断车内环境温度是否大于人(用户)设定温度，如果为是，则要根据混合动力汽车的三种工作模式N1、N2、N3来执行动力分配，进入到步骤M3；如果为否，则进入步骤M4；

其中，N1为纯电动工作模式，N2为发动机5工作模式，N3为混合驱动工作模式。

M3；压缩机3启动，根据车辆的工作模式，控制对压缩机3提供动力的方式，持续监测车内环境温度，直至车内环境温度低于设定温度，进入步骤M4。

M4:关闭动力源,压缩机3停止工作,持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，返回到步骤M3进行循环。

步骤M3中“根据车辆的工作模式，控制对压缩机3提供动力的方式”具体为：

如果车辆处于纯电动工作模式，蓄电池8通过电动机6为压缩机3提供动力；

如果车辆处于发动机5工作模式，发动机5为压缩机3提供动力；

如果车辆处于混合动力工作模式，则判断蓄电池8SOC是否大于第一设定值：如果为是，则蓄电池8为压缩机3提供主要动力，发动机5为压缩机3提供辅助动力；如果为否，则发动机5为压缩机3提供主要动力，蓄电池8为压缩机3提供辅助动力。

其中，蓄电池8SOC为蓄电池8的电量状态，即其剩余电量占总电量的百分比，所述第一设定值为60％。

其中步骤M1和M2之间还包括如下步骤：M1A：判断车内环境温度是否高于阈值温度，如果为是，则进入步骤M1B，进入快速降温模式，如果为否，则进入步骤M2，进入设定温度控制模式；

其中，阈值温度可根据需要具体设置，如设置为一个使人感觉很热的温度，如40度。

M1B：发动机5为空调压缩机3提供主要动力，蓄电池8根据SOC状态为空调压缩机3提供辅助动力，直至车内环境温度低于预设阈值，进入步骤M2。

本发明通过主控制器9接收的车内环境温度信号、蓄电池8电量信号及汽车工作模式来控制压缩机3的动力来源分配，使汽车能量高效利用。

有益效果：

本发明具有至少以下有益效果：

本发明提供的用于混合动力汽车的空调系统及控制方法，借助于动力耦合装置4，把一部分来自汽车发动机5曲轴的动力及一部分来自汽车蓄电池8通过功率转换器7转到电动机6上的动力耦合到一起，再输出到压缩机3上为空调系统提供动力，并且通过主控制器9接收的车内环境温度信号、蓄电池8电量信号及汽车工作模式来控制压缩机3的动力来源分配，使汽车能量高效利用。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆的空调系统，所述空调系统包括压缩机(3)，所述车辆包括蓄电池(8)，发动机(5)，电动机(6)，动力耦合装置(4)，其特征在于：蓄电池(8)可为电动机(6)提供能量，发动机(5)和电动机(6)可通过动力耦合装置(4)将二者动力输出传输给空调系统的压缩机(3)。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于：所述蓄电池(8)通过功率转换器(7)将其能量传输给电动机(6)。

3.根据权利要求1，2任一所述的空调系统，其特征在于：所述动力耦合装置(4)包括两个输入轴和一个输出轴，两个输入轴分别为第一输入轴和第二输入轴，两个输入轴分别与第一齿轮，第二齿轮连接；输出轴与第三齿轮连接，第一齿轮、第二齿轮均与第三齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于：第一输入轴和第二输入轴平行设置。

5.根据权利要求1，2，4任一所述的空调系统，其特征在于：所述空调系统还包括主控制器(9)，所述主控制器(9)用于控制压缩机(3)动力的输入。

6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于：所述主控制器(9)接收蓄电池(8)电量信号，车辆工作模式信号，根据电量信号和工作模式信号控制所述发动机(5)和电动机(6)向压缩机(3)提供的动力输出。

7.一种如权利要求1-6任一所述的混合动力车辆的空调系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

M1：空调系统开机；

M2：判断车内环境温度是否大于用户设定温度，如果为是，则进入到步骤M3；如果为否，进入到步骤M4；

M3；压缩机(3)启动，根据车辆的工作模式，控制对压缩机(3)提供动力的方式，持续监测车内环境温度，直至车内环境温度低于设定温度，进入步骤M4；

M4：压缩机(3)停止工作,持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，返回到步骤M3进行循环。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：步骤M3中“根据车辆的工作模式，控制对压缩机(3)提供动力的方式”具体为：

如果车辆处于纯电动工作模式，蓄电池(8)通过电动机(6)为压缩机(3)提供动力；

如果车辆处于发动机(5)工作模式，发动机(5)为压缩机(3)提供动力；

如果车辆处于混合动力工作模式，则判断蓄电池(8)的SOC是否大于第一设定值：如果为是，则蓄电池(8)为压缩机(3)提供主要动力，发动机(5)为压缩机(3)提供辅助动力；如果为否，则发动机(5)为压缩机(3)提供主要动力，蓄电池(8)为压缩机(3)提供辅助动力。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：所述第一设定值为60％。

10.根据权利要求7-9任一所述的控制方法，其特征在于：步骤M1和M2之间还包括如下步骤：M1A：判断车内环境温度是否高于阈值温度，如果为是，则进入步骤M1B，进入快速降温模式，如果为否，则进入步骤M2，进入设定温度控制模式；

M1B：发动机(5)为空调压缩机(3)提供主要动力，蓄电池(8)根据SOC状态为空调压缩机(3)提供辅助动力，直至车内环境温度低于预设阈值，进入步骤M2。

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