CN111251837A - 双动力车用空调压缩机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种双动力车用空调压缩机及其控制方法，属于车用空调技术领域，双动力车用空调压缩机包括压缩机壳体，还包括皮带轮、端盖和依次设置在压缩机壳体内的行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机；还包括用于控制皮带轮、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机的控制系统；其中，电机与行星齿轮减速器、压缩机主轴同轴心设置；皮带轮的输出端与压缩机主轴相连接；电机的输出端通过行星齿轮减速器与压缩机主轴相连接。本发明双动力车用空调压缩机通过将皮带轮和电机共用一组涡旋盘，在实现两种驱动方式的基础上，缩小了安装空间，进一步实现了压缩机的轻量化的技术效果。

Description

双动力车用空调压缩机及其控制方法

技术领域

本发明涉及车用空调压缩机技术领域，具体说，涉及一种双动力车用空调压缩机及其控制方法。

背景技术

现有的燃油车的车用空调压缩机是通过皮带轮进行机械驱动，仅在发动机运行状态下才能工作；在驻车情况下，基于省油或者减少发动机噪音等需求将车辆熄火，从而导致了发动机停转情况下无法使用空调降温的问题。

在现有技术中，存在采用在车内增加电动空调系统以解决上述问题，比如，现有技术中的一种双动力源车用空调系统（申请号为201721116291.6），通过在空调系统中并联设置第一压缩机和第二压缩机的方式，增加空调的另一种动力来源。虽然解决了满足了车辆发动机熄火后驾驶人员使用空调的需要，但是存在弊端如下：

1）两套压缩机的配置增加了车辆成本；

2）占用了安装空间，无法满足车辆空调系统的整体轻量化的设计要求；

3）结构复杂导致整个空调系统的稳定性降低。

因此，亟需一种设计合理，轻量化的双动力车用空调压缩机。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种双动力车用空调压缩机及其控制方法，该双动力车用空调压缩机具有稳定性高、占用空间小的特点，从而满足了车辆发动机熄火后驾驶人员使用空调的需要。

为了实现上述目的，本发明提供一种双动力车用空调压缩机包括压缩机壳体, 还包括皮带轮、端盖和依次设置在压缩机壳体内的行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机；

还包括用于控制皮带轮、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机的控制系统；

其中，电机与所述行星齿轮减速器、压缩机主轴同轴心设置；

皮带轮与压缩机主轴相连接；

电机的输出端通过行星齿轮减速器与压缩机主轴相连接。

进一步，优选的，电机还包括第一电磁离合器，第一电磁离合器包括第一空转轮和第一离合器吸盘；电机的输出端通过行星齿轮减速器与第一离合器吸盘相连接，第一空转轮与所述压缩机主轴相连接；

皮带轮还包括第二电磁离合器，第二电磁离合器包括第二空转轮和第二离合器吸盘；皮带轮与第二空转轮连接，第二离合器吸盘与压缩机的主轴相连接。

进一步，优选的，电机包括定子和转子，行星齿轮减速器包括太阳轮、行星轮、齿圈和行星保持架；

其中，电机的定子与压缩机壳体过盈配合，电机的转子的输出端与太阳轮相连接；

齿圈固定设置，行星轮经行星保持架与第一电磁离合器的离合器吸盘相连。

进一步，优选的，涡旋式压缩机为单涡旋盘压缩机；其中，

包括动涡旋盘和静涡旋盘，静涡旋盘固定，动涡旋盘与静涡旋盘啮合形成压缩腔。

进一步，优选的，第一电磁离合器和第二电磁离合器均为单结合位置离合器。

进一步，优选的，电机为空心轴电机。

进一步，优选的，在压缩机壳体与端盖间，设置有密封圈，且压缩机壳体与端盖螺接。

为了实现上述目的，本发明还保护一种车用空调压缩机控制方法，方法通过上述双动力车用空调压缩机实现，方法包括：

第一电磁离合器断开，电机静止，发动机通过皮带将动力传递至皮带轮使其转动，第二电磁线通以电流产生磁力，使皮带轮与第二离合器吸盘吸和，第二离合器吸盘与涡旋式压缩机的主轴相连接，皮带轮带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行；

当车辆发动机熄火时，第二电磁离合器断开，皮带轮静止，电机运转，电机转子带动太阳轮将动力经由行星减速器传递至行星保持架，行星保持架与第一电磁离合器的离合器吸盘相连；第一电磁线圈通以电流产生磁力，使第一空转轮与第一离合器吸盘吸和，第一空转轮与涡旋式压缩机的主轴相连接，电机带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行。

进一步，优选的，当车辆发动机熄火时，电机带动行星减速器的太阳轮转动，太阳轮通过行星齿轮保持架带动第一离合器吸盘，第一离合器吸盘带动第一转轮，进而带动压缩机的主轴。

如上所述，本发明的一种双动力车用空调压缩机及其控制方法，通过同轴设置皮带轮、端盖、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机，实现了空调压缩机具备两种驱动方式，解决了因发动机停机而导致汽车空调系统停止工作的问题；其有益效果如下：

1）将汽车空调压缩机的驱动模式由汽车发动机驱动转换为电机驱动和发动机驱动两种方式自由切换，从而解决汽车空调压缩机因发动机熄火而汽车空调停止工作的问题；

2）皮带轮和电机共用一组涡旋盘，且在压缩机壳体内依次同轴设置端盖、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机；在实现两种驱动方式的基础上，缩小了安装空间，进一步实现了压缩机的轻量化；

3）通过采用行星减速器和并联电磁离合器，实现了两种驱动方式的独立运作，解决了皮带轮和电机共用一个涡旋盘产生的反串电动势，从而避免了反串电动势对电机及控制系统的损伤；

4）皮带轮和电机各自配置一个电磁离合器，避免了采用皮带轮驱动时电机转动，进而避免了额外能量损耗，实现带轮动力利用的最大化；同时，避免了采用电机驱动时皮带轮的转动，进而实现了电机动力利用的最大化；

5）通过采用行星减速器匹配永磁同步电机，将电机输出的高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，进而实现了与皮带轮动力的匹配，实现了双动力压缩机的两种驱动方式的排量输出的一致性。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1是现有的车用空调压缩机结构示意图；

图2是本发明的一个实施例所述的双动力车用空调压缩机的结构示意图。

其中，1、壳体；2、皮带轮；3、涡旋式压缩机；4、端盖；5、电机；6、行星齿轮减速器；7、第一电磁离合器；8、第二电磁离合器；

31、动涡旋盘；32、静涡旋盘；33、压缩机主轴；51、定子；52、转子；61、太阳轮；62、行星轮；63、齿圈；64、行星保持架；71、第一空转轮；72、第一离合器吸盘；73、第一离合器电磁线圈；81、第二空转轮；82、第二离合器吸盘；83、第二离合器电磁线圈。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“前端”、“末端”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

本发明的一种双动力车用空调压缩机及其控制方法通过同轴设置皮带轮、端盖、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机，实现了空调压缩机具备两种驱动方式，解决了因发动机停机而导致汽车空调系统停止工作的问题。

下面将参照附图对本发明的各个实施例进行详细描述。

图1对现有的车用空调压缩机的结构进行了整体展示。其中，图1为本发明的现有车用空调压缩机的结构；如图1所示，空调压缩机系统包括空调压缩机壳体1，还包括设置在压缩机壳体1外部的皮带轮2、端盖4和设置在所述压缩机壳体1内的涡旋式压缩机3；

涡旋式压缩机3包括动涡旋盘31、静涡旋盘32和压缩机主轴33；其中，压缩机主轴33通过第二电磁离合器8与皮带轮2相连接。

车辆发动机工作时，第二电磁离合器吸和，车辆发动机带动皮带轮2转动，皮带轮2通过第二电磁离合器8带动压缩机主轴33转动，从而启动涡旋式压缩机3，进而实现车用空调正常运行。

但是，当车辆发动机熄火时，涡旋式压缩机3停止工作，使得车辆的空调系统无法正常使用。

图2对改进后的双动力车用空调压缩机的结构进行了示例性的描述，图2为本发明的一个实施例所述的双动力车用空调压缩机的结构。如图2所示，双动力车用空调压缩机包括压缩机壳体1, 还包括皮带轮2、端盖4和依次设置在压缩机壳体1内的行星齿轮减速器6、电机5以及涡旋式压缩机3；还包括用于控制皮带轮2、行星齿轮减速器6、电机5以及涡旋式压缩机3的控制系统。其中，皮带轮2经传动皮带连接至发动机的输出轴，皮带轮2的输出端与压缩机主轴33相连接，电机5的输出端通过行星齿轮减速器6与压缩机主轴33相连接。

需要说明的是，电机5与行星齿轮减速器6、压缩机主轴33同轴心设置；在一个具体的实施例中，电机5为空心轴电机，电机5空套在行星齿轮减速器6的输入轴上实现同轴布置；而将电机5与涡旋式压缩机3共同容置于压缩机机壳1与端盖4之内，并将电机5设置在皮带轮2与涡旋式压缩机3之间，连接关系简单，从而提高传动稳定性，而且进一步压缩了安装空间，提升了系统整体的轻量化。为了提升空调压缩机系统的稳定性，在压缩机壳体1与端盖4间，设置有密封圈；为了便于维修，将压缩机壳体1与端盖4螺接。总之，通过采用行星减速器匹配永磁同步电机，将电机输出的高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，进而实现了与皮带轮动力的匹配，实现了双动力压缩机的两种驱动方式的排量输出的一致性。

在一个具体的实施例中，电机5的输出端通过第一电磁离合器7与压缩机主轴33相连接；第一电磁离合器7包括第一空转轮71、第一离合器吸盘72和第一离合器电磁线圈73；电机5的输出端通过行星齿轮减速器6与第一离合器吸盘72相连接，第一空转轮71与所述压缩机主轴33相连接。具体地说，皮带轮2的输出轴通过行星齿轮减速器6与第一电磁离合器7的轴承相套接，而第一电磁离合器7的轴承位于第一离合器电磁线圈73内。

皮带轮2的输出端通过第二电磁离合器8与压缩机主轴33相连接；第二电磁离合器8包括第二空转轮81、第二离合器吸盘82和第二离合器电磁线圈83；第二空转轮81与皮带轮2的输出端相连接，第二离合器吸盘82与压缩机主轴33相连接。也就是说，皮带轮2靠第二离合器电磁线圈83磁力同第二离合器82吸盘吸合，从而带动空调压缩机运转。具体地说，皮带轮2的输出轴与第二电磁离合器8的轴承相套接，而第二电磁离合器8的轴承位于第二离合器电磁线圈83内，也就是说，第二电磁离合器8位于皮带轮2内。从而进一步的节省了安装空间。为了进一步地节省安装空间，提升车用空调双动力压缩机的稳定性，将第二空转轮81与皮带轮2的输出端设置为一体成型结构。

具体地说，皮带轮2和电机5各自配置一个电磁离合器，避免了采用皮带轮驱动时电机转动，进而避免了额外能量损耗，实现带轮动力利用的最大化；同时，避免了采用电机驱动时皮带轮的转动，进而实现了电机动力利用的最大化。通过采用行星减速器和并联电磁离合器，实现了两种驱动方式的独立运作，解决了皮带轮和电机共用一个涡旋盘产生的反串电动势，从而避免了反串电动势对电机及控制系统的损伤。

电机5包括定子51和转子52，行星齿轮减速器6包括太阳轮61、行星轮62、齿圈63和行星保持架64；其中，电机5的定子51与压缩机壳体1过盈配合，电机的转子52的输出端与太阳轮61相连接；电机5的转子52的中间轴为空心轴，行星保持架64的转速与电机5的转子52的转速相同。

齿圈63与压缩机壳体1的局部固定设置，行星轮62经行星保持架64与第一电磁离合器7的离合器吸盘72相连。需要说明的是，电机5空套在行星齿轮减速器6的行星保持架64的输入轴上实现同轴布置。

在一个具体的实施例中，为了进一步提升空调压缩机系统的轻量化，将涡旋式压缩机3设置为单涡旋盘压缩机；其中，包括动涡旋盘31和静涡旋盘32，静涡旋盘32与压缩机壳体1相固定，动涡旋盘31与静涡旋盘32啮合形成压缩腔。其中，动涡旋盘中心在压缩机主轴驱动下绕静涡旋盘中心做圆周运动，进而在两个涡旋盘之间产生压缩，低压气体进入吸腔，随着动涡旋盘的运动，压缩是一个连续的过程，在第二个圆周运动中一部分气体被压缩，另一部分气体正进入，还有一部分气体正在被排出，压缩腔内的气体逐渐减少，到达排气口时，动涡旋盘围绕静涡旋盘完成了三个完整的圆周运动，压力达到最大值，从而实现了压缩机动作。

在一个具体的实施例中，为了进一步提升车用空调压缩机系统的工作效率，将第一电磁离合器7和第二电磁离合器8均设置为单结合位置离合器。

综上所述，将汽车空调压缩机的驱动模式由汽车发动机驱动转换为电机驱动和发动机驱动两种方式自由切换，从而解决汽车空调压缩机因发动机熄火而汽车空调停止工作的问题；皮带轮和电机共用一组涡旋盘，且在压缩机壳体内依次同轴设置端盖、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机；在实现两种驱动方式的基础上，缩小了安装空间，进一步实现了压缩机的轻量化。

本发明还包含一种车用空调压缩机控制方法，方法通过上述双动力车用空调压缩机实现，方法包括：

当车辆发动机正常工作时，第二电磁离合器吸和，第一电磁离合器断开，发动机动力没有传递至电机上，电机处于静止状态；压缩机的主轴与第二离合器吸盘相连接，第二空转轮与皮带轮输出端相连接，皮带轮带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行。

具体地说，第一电磁离合器7断开，发动机通过皮带将动力传递至皮带轮2使其转动，第二电磁线圈83通以电流产生磁力，使皮带轮2与第二离合器吸盘82吸和，所述第二离合器吸盘82与所述涡旋式压缩机的主轴33相连接，所述皮带轮2带动涡旋式压缩机3转动，实现车用空调正常运行。

当车辆发动机熄火时，第一电磁离合器吸和，第二电磁离合器断开，电机动力没有传递到皮带轮，皮带轮处于静止状态。第一空转轮与所述压缩机主轴相连接，第一离合器吸盘通过所述行星减速器与电机的输出端相连接，所述电机带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行。

具体地说，当车辆发动机熄火时，第二电磁离合器8断开，电机5运转，电机转子52带动太阳轮61将动力经由行星减速器6传递至行星保持架64，所述行星保持架64与第一电磁离合器7的离合器吸盘72相连。第一电磁线圈73通以电流产生磁力，使第一空转轮71与第一离合器吸盘72吸和，所述第一空转轮71与所述涡旋式压缩机的主轴33相连接，所述电机5带动涡旋式压缩机3转动，实现车用空调正常运行。

在一个具体的实施例中，当车辆发动机熄火时，电机带动行星减速器的太阳轮转动，太阳轮通过行星齿轮保持架带动第一离合器吸盘，第一离合器吸盘带动第一空转轮，进而带动压缩机的主轴。

本发明的一种双动力车用空调压缩机及其控制方法，通过采用行星减速器和并联电磁离合器，实现了两种驱动方式的独立运作，解决了皮带轮和电机共用一个涡旋盘产生的反串电动势，从而避免了反串电动势对电机及控制系统的损伤；皮带轮和电机各自配置一个电磁离合器，避免了采用皮带轮驱动时电机转动，进而避免了额外能量损耗，实现带轮动力利用的最大化；同时，避免了采用电机驱动时皮带轮的转动，进而实现了电机动力利用的最大化；通过采用行星减速器匹配永磁同步电机，将电机输出的高转速低扭矩转化为低转速大扭矩，进而实现了与皮带轮动力的匹配，实现了双动力压缩机的两种驱动方式的排量输出的一致性。

尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但应注意，在不背离权利要求限定的本发明的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的结构，权利要求的组成元件可以用任何功能等效的元件替代。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种双动力车用空调压缩机，包括压缩机壳体，其特征在于，还包括皮带轮、端盖和依次设置在所述压缩机壳体内的行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机；

还包括用于控制所述皮带轮、行星齿轮减速器、电机以及涡旋式压缩机的控制系统；

其中，所述电机与所述行星齿轮减速器、所述压缩机主轴同轴心设置；

所述皮带轮与所述压缩机主轴相连接；

所述电机的输出端通过所述行星齿轮减速器与所述压缩机主轴相连接。

2.根据权利要求1所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，

所述电机还包括第一电磁离合器，所述第一电磁离合器包括第一空转轮和第一离合器吸盘；所述电机的输出端通过所述行星齿轮减速器与所述第一离合器吸盘相连接，所述第一空转轮与所述压缩机主轴相连接；

所述皮带轮还包括第二电磁离合器，所述第二电磁离合器包括第二空转轮和第二离合器吸盘；所述皮带轮与所述第二空转轮连接，所述第二离合器吸盘与所述压缩机的主轴相连接。

3.根据权利要求2所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，所述电机包括定子和转子，所述行星齿轮减速器包括太阳轮、行星轮、齿圈和行星保持架；

其中，所述电机的定子与所述压缩机壳体过盈配合，所述电机的转子的输出端与所述太阳轮相连接；

所述齿圈固定设置，所述行星轮经所述行星保持架与第一电磁离合器的离合器吸盘相连。

4.根据权利要求1所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，

所述的涡旋式压缩机为单涡旋盘压缩机；其中，

包括动涡旋盘和静涡旋盘，所述静涡旋盘固定，所述动涡旋盘与所述静涡旋盘啮合形成压缩腔。

5.根据权利要求1所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，

所述第一电磁离合器和第二电磁离合器均为单结合位置离合器。

6.根据权利要求1或5所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，

所述电机为空心轴电机。

7.根据权利要求2或6所述的双动力车用空调压缩机，其特征在于，

在所述压缩机壳体与所述端盖间，设置有密封圈，且所述压缩机壳体与所述端盖螺接。

8.一种双动力车用空调压缩机控制方法，利用上述权利要求1-7中任一项所述的双动力车用空调压缩机实现车用空调的动力切换，所述方法包括：

第一电磁离合器断开，电机静止，发动机通过皮带将动力传递至皮带轮使其转动，第二电磁线通以电流产生磁力，使皮带轮与第二离合器吸盘吸和，所述第二离合器吸盘与所述涡旋式压缩机的主轴相连接，所述皮带轮带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行；

当车辆发动机熄火时，第二电磁离合器断开，皮带轮静止，电机运转，电机转子带动太阳轮将动力经由行星减速器传递至行星保持架，所述行星保持架与第一电磁离合器的离合器吸盘相连；第一电磁线圈通以电流产生磁力，使第一空转轮与第一离合器吸盘吸和，所述第一空转轮与所述涡旋式压缩机的主轴相连接，所述电机带动涡旋式压缩机转动，实现车用空调正常运行。

9.根据权利要求8所述的双动力车用空调压缩机控制方法，其特征在于，

当车辆发动机熄火时，所述电机带动所述行星减速器的太阳轮转动，所述太阳轮通过所述行星齿轮保持架带动第一离合器吸盘，第一离合器吸盘带动第一转轮，进而带动压缩机的主轴。

Images