CN1171743C

CN1171743C - 汽车空调系统

Info

Publication number: CN1171743C
Application number: CNB011364882A
Authority: CN
Inventors: 马蕙芳; 梁伟鸿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: CN1412022A

Abstract

本发明涉及一种汽车空调系统，包括依次相连的充电式电池、由顺次相连的电源滤波电路、交换式调频电路、功率放大电路、升压变压器和整流输出电路组成的驱动马达控制器、驱动马达、传动皮带、压缩机和高压喉管，与高压喉管另一端分别连接的冷凝器和“T”型喉管，与冷凝器的输出端相连的“T”型联接喉管，电池充电继电器，并联的充电式电池和原车辆充电式电池构成的电池电源，串联的开关及电压监控继电器，以及电池电压监控电路；原空调压缩机及空调蒸发器和“T”型喉管相连，原冷凝器和冷冻剂储存缸与“T”型联接喉管相连；驱动马达控制器和驱动马达至少为一套；该系统可独立运转又能与原汽车空调系统并行运转，可有效减少空气和噪音污染。

Description

汽车空调系统

技术领域

本发明涉及一种汽车使用的空调设备。特别是一种低压直流驱动的汽车空调系统，属于汽车空调领域。

背景技术

现有的汽车空调系统，其压缩机以及冷凝器中的散热风扇，均需启动汽车引擎带动其转动；当汽车用户需要车子暂时等候又要求空调工作的情况发生时，由于汽车引擎运转于较低、不稳定转速下带动空调压缩机工作，而不是处于最佳转速下，因此空调效果不良，影响汽车空调系统的输出稳定性，废气的排放量增加，噪音较大，污染环境，特别是会使引擎损耗加大，影响引擎使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利于环保、可独立运转又能与原汽车空调系统并行运转的低压直流驱动的空调系统，能减少空气和噪音污染，而使用者在任何情况下乘车时都能满足空调的需求。

本发明的目的是通过在原汽车空调系统基础上，加装一套用充电式电池驱动的空调装置的设计实现的。

本发明的汽车空调系统，包括原空调压缩机、原冷凝器、总电源开关、原车辆充电式电池、空调蒸发器、冷冻剂储存缸和原车发电机；该系统还包括一个空调装置，所述的空调装置包括依次相连的充电式电池、驱动马达控制器、驱动马达、传动皮带、压缩机和高压喉管，与高压喉管另一端分别连接的冷凝器和“T”型喉管，与冷凝器的输出端相连的“T”型联接喉管，受控于总电源开关且常开触点与充电式电池相连、中心触点与原车发电机正极连接的电池充电继电器，并联的充电式电池和原车辆充电式电池构成的电池电源，位于电池电源和驱动马达控制器之间的串联的开关及电压监控继电器，以及对所述电池电源的电压进行监控的电池电压监控电路；原空调压缩机和“T”型喉管另一输出端相连，空调蒸发器与“T”型喉管的输入端连接，原冷凝器和“T”型联接喉管另一输入端相连，冷冻剂储存缸与“T”型联接喉管的输出端连接；所述的驱动马达控制器包括：依次相连的电源滤波电路、交换式调频电路、功率放大电路、还与功率放大稳压电路的输出端相连的升压变压器和整流输出电路，功率放大稳压电路的输入端与电源滤波电路的输出连接；所述的驱动马达控制器和驱动马达至少为一套。

本发明的汽车空调系统，所述的电池电压监控电路包括比较器及与其输出端连接的开关电路，该比较器由所述的电池电源提供工作电压，且其一输入端经可调电位器接于电池电源，所述的开关电路由接于NPN三极管基极的基极电阻、NPN三极管和接于NPN三极管集电极与电池电源之间电压监控继电器的受控端组成。

本发明的汽车空调系统，所述的交换式调频电路包括交换式调频集成电路块TL494和由电阻、电容组成的滤波电路，集成电路块TL494的电源Vcc端与电压监控继电器的常开触点相连，其C1端和C2端与电源滤波电路的输出连接，它的E1、E2输出端与功率放大电路相连。

本发明的汽车空调系统，所述的功率放大电路包括两个构成相同的平行装配的各8组并联的放大电路组成，所述的放大电路由N型场效应管RFP50N06、连接于该场效应管漏极的电感和连接于该场效应管栅极的栅极电阻组成，该场效应管源极接地，栅极电阻的另一端与交换式调频电路的集成电路块TL494的输出端E2或输出端E1相连，且经接地电阻接地，两个8组并联的放大电路输出端分别与升压变压器的初级两端相连。

本发明的汽车空调系统，所述的驱动马达为直流驱动马达或交流驱动马达。

本发明的汽车空调系统，所述的充电式电池是铅酸，镍镉，镍氢，镍锌或锂离子及锂聚合物组合充电式电池。

本发明的汽车空调系统，所述的充电式电池的电压为12Vdc，24Vdc，36Vdc或42Vdc。

本发明的汽车空调系统，所述的驱动马达控制器和驱动马达为两套，两个驱动马达串接。

本发明的汽车空调系统的工作过程说明如下：充电式电池与驱动马达控制器相连，经由驱动马达控制器调频调压后产生输出及控制讯号，使驱动马达转动并稳定在一变化甚小的转速范围内，透过传动皮带带动压缩机运转；本发明的压缩机与原空调压缩机的输入口通过一个“T”型喉管连接，经过空调蒸发器的冷冻剂同步传到这两个压缩机中，压缩机将冷冻剂加压并通过冷凝器散热后，又通过“T”型联接喉管，将已加压、散热及液化后的冷冻剂会集到原车空调系统之冷冻剂储存缸中。

本发明所述的驱动马达控制器的电路，将一个低电压输出(12，24，36或42伏特)的直流充电式电池，通过调频、升压、整流等电子方式，将输出功率提升至3000瓦特或以上，输出电压根据配套驱动马达特性需求，调校至直流电压在12VDC至240VDC或交流电压100VAC至至230VAC，1相，50/60Hz范围；所述的驱动马达是与驱动马达控制器配套的驱动系统，体积小，重量轻，输出功率可据压缩机需求而调校在2000-4000瓦特范围，工作电压是12至240VDC直流或100至230VAC交流，1相，50/60Hz，转速每分钟3600至4500rpm，输出效率大于90％；本发明所述之压缩机，是一种现在汽车工业中常用的不同功率的空调压缩机，范围在3.3KW(仟瓦)至9.3KW(仟瓦)之间；原器件中配备的直流磁电离合器在本设计中可以折除不用；本发明所述的“T”型喉管或“T”型联接喉管，根据不同车型及压缩机大小不同配套使用，两组压缩机可同步运作或各自独立运作；本发明所述的冷凝器，是一种现在汽车空调系统中常用的单板平面冷凝器，其输入管道连接本发明所述之压缩机出口端，其输出管道接于本发明所述之“T”型联接喉管，会集到冷冻剂储存缸之入口端；通过冷冻剂储存缸、空调蒸发器、风扇及冷风槽，使原车空调系统保持基本运作，冷气源源供应；在汽车引擎恢复运转时，引擎所拖动之发电机，通过启动电池充电继电器(例如12/24VDC200-400安培接点继电器)，将所述之充电式电池联接到汽车原充电式电池上，故此，原车发电机发出之电量可以使本发明之充电式电池与原车辆充电式电池同时接受原车发电机之充电，若同时开启本发明的空调装置，在引擎继续运转下可以与原车空调系统一并运行；在引擎停止运转下，可以单独地运行本发明的空调装置，利用原有的冷冻剂储存缸、空调蒸发器、风扇及冷风槽，实现车内空调运转；所述的电池电压监控电路，用以监控所述之充电式电池及原车辆充电式电池之放电水平，若电池因长时间使用本发明的所述空调装置，及或汽车原有吹风系统而引致电池电压过低，该电池电压监控电路将通过电压监控继电器复位关闭该空调装置，直至所有充电式电池或电池组接受充电后回复到正常电压水平，再次开启本发明所述装置及汽车原有吹风系统；当汽车空调需要配合更高功率要求的压缩机驱动时，可在所述的驱动马达后方，串连一个同样功率大小的驱动马达，串连的驱动马达的驱动马达控制器可与第一组驱动马达控制器并联到充电式电池上，由一个电池供给动力电源，亦可分开再加装各自的充电式电池作为驱动马达控制器之动力电源，视驱动马达所需功率而定；本发明所用之“T”型喉管或“T”型联接喉管，可用高压喉管的材料制成；压缩机、冷凝器、高压喉管的原材料，联接技术，连接方法与现有技术相同。

本发明的汽车空调系统的优点在于：既保留了原汽车空调系统的功能，又能补偿、改善原汽车空调系统的输出稳定性；本发明的所述系统可在不开启引擎的情况下独立运行，达到无废气排放、减少噪音、减缓引擎损耗的效果；另外，该系统安装比较容易。

本发明的汽车空调系统，可适用于现有任何车种，具有较好的使用和推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例1的汽车空调系统的连接图；

图2为图1的主要部件构成图；

图3为本发明实施例2的汽车空调系统的连接图；

图4为图3的主要部件构成图；

图5为本发明所述系统的电路构成框图；

图6为本发明所述系统的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的汽车空调系统作进一步说明。

参照图1、图2。本实施例的汽车空调系统，包括原空调压缩机50、原冷凝器70、总电源开关88、原车辆充电式电池100、空调蒸发器200、冷冻剂储存缸300和原车发电机400；该系统还包括一个空调装置，所述的空调装置包括依次相连的充电式电池1、驱动马达控制器2、驱动马达3、传动皮带4、压缩机5和高压喉管6，与高压喉管6另一端分别连接的冷凝器7和“T”型喉管8，与冷凝器7的输出端相连的“T”型联接喉管9，受控于总电源开关88且常开触点与充电式电池1相连、中心触点与原车发电机400正极连接的电池充电继电器10，并联的充电式电池1和原车辆充电式电池100构成的电池电源，位于电池电源和驱动马达控制器2之间的串联的开关S1及电压监控继电器R1，以及对所述电池电源的电压进行监控的电池电压监控电路11；原空调压缩机50和“T”型喉管8另一输出端相连，空调蒸发器200与“T”型喉管8的输入端连接，原冷凝器70和“T”型联接喉管9另一输入端相连，冷冻剂储存缸300与“T”型联接喉管9的输出端连接；所述的驱动马达控制器2包括：依次相连的电源滤波电路12、交换式调频电路13、功率放大电路14、还与功率放大稳压电路15的输出端相连的升压变压器16和整流输出电路17，功率放大稳压电路15的输入端与电源滤波电路12的输出连接；所述的驱动马达控制器2和驱动马达3为一套；本实施例采用单一12伏特的充电式电池1，可根据不同车型容许之空间而安装在不同位置上，其正负极可用100安培负载电缆连接到驱动马达控制器正负极输入端；冷凝器7可以配备电风扇71，增加散热效果；当本系统之启动开关开启时，在电池电压正常情况下，电压监控继电器必定在闭合状态；驱动马达控制器开始启动，其输出功率可使驱动马达运转在一变动甚少的转速上；本实施例之优点在于可减少汽车废气对空气及环境的破坏，可使汽车油耗及引擎损耗减低，更可以改善及稳定空调系统输出，而原车空调系统因引擎转速时快时慢之输出低效率且不稳定。

参照图3、图4：本实施例2采用串接式驱动马达方式，即将由各自驱动马达控制器驱动的驱动马达串接在一起，其他构成同实施例1，采用串接式驱动马达的作用是：当大型车辆空调压缩机功率要求加大时，通过2个同等功率之驱动马达之串接运转，可以很平顺地达到驱动大型功率压缩机之目的；两组驱动马达控制器的功率及特性是相同的，由同一个充电式电池供电；本实施例的优点是串接运转的驱动马达转速不会互相干扰及制约，具有安装容易，本实施例其他部件的配置和工作方式与上例相同。

参照图5、图6：方块11为电池电压监控电路，由一个充电式电池1和原车辆充电式电池100并联提供工作电源，电池电压为12/36或42VDC，电池系统可使用铅酸，镍氢、镍镉、镍锌、锂离子及锂聚合物组合；所述的电池电压监控电路11包括比较器及与其输出端连接的开关电路，该比较器由所述的电池电源提供工作电压，且其一输入端经可调电位器接于电池电源，所述的开关电路由接于NPN三极管基极的基极电阻R、NPN三极管和接于NPN三极管集电极与电池电源之间电压监控继电器R1的受控端组成；方块12是电源滤波电路，将由供电电池提供的电源通过扼流线圈及2个电容器的组合过滤及平滑后，通过开启串联的开关S1及电压监控继电器R1，输入到方块13的交换式调频电路的集成块TL494中，通过TL494的振荡及调频，将直流输入电源转化成交流讯号输出，本电路输出讯号为70-80Khz；方块14是功率放大电路，包括两个构成相同的平行装配的各8组并联的放大电路组成，所述的放大电路由N型场效应管RFP50N06、连接于其漏极的电感L8和连接于其栅极的栅极电阻R15组成，其源极接地，栅极电阻R15的另一端与的交换式调频电路13的TL494集成块输出E1端或E2端相连且经接地电阻R19接地，功率放大电路14将交换式调频电路13的TL494集成块输出的交流讯号放大，每组放大电路之最高电流输出可达50安培，8组包括N型场效应管的放大电路并联输出则可达400安培，配合TL494平均输出效率70％，故此功率放大电路的功率输出可达到3.3-4.4仟瓦；方块15为功率放大稳压电路，此电路由一组并联的电容器组合，其作用是将经放大后的交流讯号平顺及稳定地输入到方块16的升压变压器的初级端中心抽头，由于放大后的功率输出经过稳压电路的作用，变压器使用率佳，使升压变压器的次级负载电流变化最小，因此可使交流驱动马达很稳定地在一个变化最小的电压电流下运转，方块16升压变压器的次级输出电压，可根据驱动马达的特性而绕制；方块17是整流输出电路，其作用是将升压变压器输出的负载电压整流，再推动直流驱动马达运转；电源滤波电路12、功率放大稳压电路15、升压变压器16及整流输出电路17为现有技术，在此不详述。

参照图1、图3、图5及图6：本发明的汽车空调系统可单独独立工作。其操作程序是先开启原车辆的总电源开关88，(一般用车匙转档，第一档为开启车辆的总电源开关88，第二档为启动汽车引擎)；可无须启动汽车引擎，但需使蒸发器200配套的风扇由原车辆充电式电池100与充电式电池1带动工作；由于总电源开关88开启后，所述的电池充电继电器10接通，使原车辆充电式电池100与充电式电池1都在电池电压监控电路11的监察下；当开关S1开启后，电压监控继电器R1工作，使驱动马达控制器2启动，其输出功率使驱动马达3运转并带动压缩器5工作，将由原车的蒸发器200回输之冷冻剂压缩，再经冷凝器7和“T”型联接喉管9，连通至冷冻剂储存缸300；冷凝器7可以配备电风扇71，增加散热效果；在汽车停止汽车引擎运转下，可单独使用本发明的系统而得到空调供应。

本实施例1-2采用的驱动马达3为直流电机，其特性指标如下：

额定参数：电压DC120V 转速：3600±10％r/min.

功率：2000W 转矩：4.775N.m

电流：16.5A

测试数据：

常态绝缘电阻MΩ 100

绝缘介电强度1500V 1min 不击穿

空载电流(安培) 1

满载电流(安培) 1

满载转速r/min 3240

效率％ 90

外形尺寸直径101×270(mm)

本发明实施例1-2的电池充电继电器10可采用如下特性指标的继电器：

接点形式：双按点开路常态

接点负载：2HP至600Vac，内置双接头并接至载体每一端

接点材料：表面喷金之银/氧化镉合金(Silver Cadmium Oxide，Gold Flashed)

绝缘介电强度：1500Vac接点至接点

2200Vrms其他组件至接地间

工作线圈电压范围：12/24VDC 75％-130％

线圈电阻：290ohm

本发明实施例的电路中所用零件参数表如下：

代号	数量	数值	名称
代号	数量	数值	名称	T1C1C5-6C11-12C3-4C2C7-10C13D1-2U1L1-19Q1-16R1′、R5R3-4，R8R7R2R9R10R11-28R6	11222141211916231111181	1nf10nf100nf100μf10μf1000μf100μfRHRG7560TL494NFBRFP50N0615K4K7240R10K1M33K100RORO1	升压变压器电容电容电容200V电解电容50V电解电容50V电解电容50V电解电容二极管75A 600V集成块PWM REGULATORINDUCTOR FERRITE BEADMOSFET N-CHANNEL 50A 60V电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻0.25W 5％电阻10W 5％

Claims

1.一种汽车空调系统，包括原空调压缩机(50)、原冷凝器(70)、总电源开关(88)、原车辆充电式电池(100)、空调蒸发器(200)、冷冻剂储存缸(300)和原车发电机(400)；其特征在于：该系统还包括一个空调装置，所述的空调装置包括依次相连的充电式电池(1)、驱动马达控制器(2)、驱动马达(3)、传动皮带(4)、压缩机(5)和高压喉管(6)，与高压喉管(6)另一端分别连接的冷凝器(7)和“T”型喉管(8)，与冷凝器(7)的输出端相连的“T”型联接喉管(9)，受控于总电源开关(88)且常开触点与充电式电池(1)相连、中心触点与原车发电机(400)正极连接的电池充电继电器(10)，并联的充电式电池(1)和原车辆充电式电池(100)构成的电池电源，位于电池电源和驱动马达控制器(2)之间的串联的开关(S1)及电压监控继电器(R1)，以及对所述电池电源的电压进行监控的电池电压监控电路(11)；原空调压缩机(50)和“T”型喉管(8)另一输出端相连，空调蒸发器(200)与“T”型喉管(8)的输入端连接，原冷凝器(70)和“T”型联接喉管(9)另一输入端相连，冷冻剂储存缸(300)与“T”型联接喉管(9)的输出端连接；所述的驱动马达控制器(2)包括：依次相连的电源滤波电路(12)、交换式调频电路(13)、功率放大电路(14)、还与功率放大稳压电路(15)的输出端相连的升压变压器(16)和整流输出电路(17)，功率放大稳压电路(15)的输入端与电源滤波电路(12)的输出连接；所述的驱动马达控制器(2)和驱动马达(3)至少为一套。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的电池电压监控电路(11)包括比较器及与其输出端连接的开关电路，该比较器由所述的电池电源提供工作电压，且其一输入端经可调电位器接于电池电源，所述的开关电路由接于NPN三极管基极的基极电阻(R)、NPN三极管和接于NPN三极管集电极与电池电源之间电压监控继电器(R1)的受控端组成。

3.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的交换式调频电路(13)包括交换式调频集成电路块TL494和由电阻、电容组成的滤波电路，集成电路块TL494的电源Vcc端与电压监控继电器(R1)的常开触点相连，其C1端和C2端与电源滤波电路(12)的输出连接，它的E1、E2输出端与功率放大电路(14)相连。

4.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的功率放大电路(14)包括两个构成相同的平行装配的各8组并联的放大电路组成，所述的放大电路由N型场效应管RFP50N06、连接于该场效应管漏极的电感(L8)和连接于该场效应管栅极的栅极电阻(R15)组成，该场效应管源极接地，栅极电阻(R15)的另一端与交换式调频电路(13)的集成电路块TL494的输出端E2或输出端E1相连，且经接地电阻(R19)接地，两个8组并联的放大电路输出端分别与升压变压器的初级两端相连。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的驱动马达(3)为直流驱动马达(M′)或交流驱动马达(A)。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的充电式电池(1)是铅酸，镍镉，镍氢，镍锌或锂离子及锂聚合物组合充电式电池。

7.根据权利要求5所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的充电式电池(1)是铅酸，镍镉，镍氢，镍锌或锂离子及锂聚合物组合充电式电池。

8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的充电式电池(1)的电压为12Vdc，24Vdc，36Vdc或42Vdc。

9.根据权利要求8所述的汽车空调系统，其特征在于：所述的驱动马达控制器(2)和驱动马达(3)为两套，两个驱动马达串接。