CN1286674C

CN1286674C - 使用混合压缩机的机动车空调器

Info

Publication number: CN1286674C
Application number: CNB031075681A
Authority: CN
Inventors: 坪井政人; 井上敦雄; 铃木谦一; 今井智规
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: EP1331115A2; US6761037B2; DE60304291T2; EP1331115B1; EP1331115A3; US20030136138A1; CN1438133A; DE60304291D1

Abstract

一种用于机动车的空调器采用了这样的混合压缩机(4)，该混合压缩机包括由第一驱动源(2)驱动的第一压缩机构和由第二驱动源(5)驱动的第二压缩机构以及连接第一和第二压缩机构的一个信号排放端。控制器(15)依据控制模式来控制混合压缩机的运行。控制器具有第一压缩机构独自驱动时的第一运行模式、第二压缩机构独自驱动时的第二运行模式、第一和第二压缩机构同时驱动时的第三运行模式以及第一和第二压缩机构同时停止运行时的第四运行模式。依据不同条件，控制器选择第一、第二、第三和第四动行模式中的一种作为控制模式。

Description

使用混合压缩机的机动车空调器

本申请要求在先申请JP 2002-014032、JP 2002-015391和JP 2002-015393的优先权，这些申请披露的内容在此引用作为参考。

技术领域：

本发明涉及一种用于机动车的空调器，更具体地说涉及一个包括一个混合压缩机的空调器，该压缩机用于从原动机以及原动机以外的电动机中获得驱动力。其中的原动机也就是安装在机动车上的发动机。

背景技术

安装在如汽车等机动车上的空调器已经公知。这种汽车空调器包括制冷系统或者制冷回路。制冷回路包括作为连接部件之一的压缩机。压缩机可以通过汽车发动机驱动或者通过安装在汽车上的专门的电机驱动。

第H6-87678(JP 6-87678 U)号的日本未审查实用新型公开了一种使用压缩机的汽车空调器，其中该压缩机为混合压缩机，可由汽车发动机和电动机中之一来驱动。在汽车空调器中，当汽车发动机运行时，压缩机通过汽车发动机驱动。而当汽车发动机停止运行时，压缩机通过电动机驱动。

然而，当压缩机由汽车发动机驱动时，压缩机的驱动速度取决于发动机的转速。如果空调负载增加，则空调器的能力有时将不足。另一方面，如果压缩机通过电动机驱动，当汽车电源的能量不足时，则压缩机的转速会受到限制。还在这种情况下，如果空调负载很大，空调器的能力有时将不足。上述提及的缺点是由于压缩机仅选择汽车发动机和电动机之一来驱动所致。

US6287081公开一混合压缩机的控制装置，具有汽车发动机和电机驱动的混合压缩机，控制模式是通过电动机的开关或电磁离合器开关来驱动或断开混合压缩机。

发明内容：

因此，本发明的目的是提供一种用于机动车的空调器，该空调器使用混合压缩机并能得到良好的空调能力。

本发明的另一个目的是提供一种上述类型的空调器，通过适当控制混合压缩机的操作可提高该空调器的能力。

本发明再一个目的是提供一种上述类型的空调器，该空调器可在原动机的高速旋转期间使混合压缩机的能量消耗减小，同时使公知的转矩震动降低。

本发明又一个目的是提供一种上述类型的空调器，即使用于驱动混合压缩机的原动机转速变化时，该空调器也能使空调能力变化最小。

本发明还一个目的是提供一种上述类型的空调器，在该空调器中，即使电能受到限制时，用于驱动混合压缩机的电动机可以得到最佳控制。

本发明还一个目的是提供一种上述类型的空调器，当混合压缩机同时被原动机和电动机驱动时，该空调器也可使空调能力变化最小。

通过下面描述，本发明的其它目的将更清楚。

根据本发明的一个方面，提供一种用于机动车的空调器，该空调器包括：混合压缩机、制冷回路和控制器；混合压缩机包括通过第一驱动源驱动的第一压缩机构以及连接第一压缩机构的单一排放口；制冷回路与混合压缩机，以及控制器与混合压缩机连接，用于根据控制模式来控制混合压缩机的运行；其特征在于，所述机动车空调器包括通过第二驱动源驱动的第二压缩机构，和所述第二压缩机构也连接的所述单一排放口；控制器包括：运行模式设定装置和模式选择装置；运行模式设定装置用于设定下面四个运行模式：单独驱动第一压缩机构的第一运行模式、单独驱动第二压缩机构的第二运行模式、同时驱动第一和第二压缩机构的第三运行模式和同时停止运行第一和第二压缩机构的第四运行模式；能量估算装置，用于估算在每个所述第一和所述第二运行模式中的能量消耗，并得到估算的能量值；以及模式选择装置，与运行模式设定装置连接，用于选择第一、第二、第三和第四运行模式之一作为控制模式，所述模式选择装置与所述能量估算装置连接，并且根据所述估算能量值选择上述所述第一到所述第四运行模式中的一种。

附图说明

图1为本发明第一实施例的空调器的系统图；

图2为图1所示空调器中控制器的方框图；

图3为本发明第二实施例的空调器的系统图；

图4为图3所示空调器中控制器的方框图；

图5为本发明第三实施例的空调器的系统图；

图6为图5所示空调器中控制器的方框图；

图7为可用于图5所示空调器中的另一个控制器的方框图；

图8为本发明第四实施例的空调器的系统图；

图9为图8所示空调器中控制器的方框图；

图10为本发明第五实施例的空调器的系统图；

图11为车速和在制冷回路上热负载之间的关系视图，并示出了压缩机驱动源切换条件的实例；

图12A和12B为车速和外界空气温度之间的关系视图，并示出了有日光辐射和没有日光辐射情况下的压缩机驱动源切换条件的实例；

图13为本发明第六实施例的空调器的系统图；

图14为图13所示空调器中控制器的方框图；

图15为控制特性图象，该图示出了图14所示控制器中发动机转速与电动机目标转速之间的关系；

图16为示出了图14所示控制器中控制实例的特性图象，其中在受电能受限制时电动机的转速和输入电能受控制时的情况；

图17为示出了当电动机可控制地启动和关闭时的实例的控制特性图象；以及

图18为混合压缩机的剖视图，此压缩机用于各图1、3、5、8、10和13中的空调器。

具体实施方式

虽然这里是就安装在汽车上的空调器也因此称为汽车空调器而进行描述的，但是本发明可广泛地涉及机动车中的各种空调器，而不是仅仅限于汽车空调器。

参照图1，下面描述本发明第一实施例中的空调器。

混合压缩机4作为制冷回路1的部件与其连接。混合压缩机4包括第一压缩机构和一个第二压缩机构。第一压缩机构单独由汽车原动机来驱动；而第二压缩机构单独由电动机来驱动并与第一压缩机构连成一体。汽车原动机即发动机2产生的驱动力通过皮带和电磁离合器3传递给混合压缩机4的第一压缩机构。电动机5产生的驱动力直接传递给混合压缩机4的第二压缩机构。混合压缩机的特定实例将在后文中作详细描述。

在制冷回路1中，高温高压的制冷剂由混合压缩机4压缩，该制冷剂提供给作为外部换热器的冷凝器6，并通过与外界空气进行热交换从而被冷却凝聚并处于液体状态。制冷剂由液体接收器7分离为气态制冷剂和液态制冷剂。液态制冷剂通过膨胀阀8减压形成低压液态制冷剂。低压制冷剂流入到作为内部换热器的蒸发器9中，与来自风扇或鼓风机12中空气流进行热交换，并蒸发成气态制冷剂。这种气态制冷剂再次吸入混合压缩机4中被压缩。

用于室内空调器空气通道的空气管道13配有鼓风机12、蒸发器9、空气混合节气闸10以及加热器芯11。当空气通过蒸发器9后，该空气以一定比率通过加热器中心11被加热，其中的比率是由空气混合节气闸10的孔来确定的。在空气管道13的下游末端，形成了如DEF、VENT和FOOD的排出口41、42和43。通过与各自排气口相对应的节气闸(图中未示出)，选择预先设定的一个或多个排气口把已调节的空气释放到室内。

图1所示的汽车空调器具有蒸发器出口空气温度传感器14，该传感器14用于探测蒸发器出口的空气温度Toff，即当空气通过蒸发器9后的空气温度。蒸发器出口空气温度传感器14产生一个信号，此信号表示了因此探测的蒸发器出口空气温度Toff，同时把该信号提供给空调控制器15。另外，还有信号组16提供给空调控制器15，此信号组表示外界空气温度Tout、室内空气温度Tr、内部外界空气节气闸19的切换节气闸位置INT、发动机转速Ne、鼓风机电压BLV和蒸发器入口空气温度Teva。产生电动机转速控制信号17和离合器控制信号18，作为输出信号。

当通过电动机5驱动混合压缩机4的第二压缩机构时，离合器3在离合器控制信号18控制下关闭。然后，电动机转速控制信号17作为运行信号传递给电动机5，从而控制电动机5的转速。另一方面，在发动机2启动压缩机4的第一压缩机构的情况时，电动机转速的控制信号17的输出停止，同时离合器3开启。

当发动机2和电动机5同时驱动压缩机4时，离合器3在离合器控制信号18控制下开启，同时作为运行信号的电动机转速控制信号17提供给电动机5，从而控制电动机5的转速。

当压缩机分别由电动机5和发动机2来驱动时，通过控制电机转速和通过控制离合器的开/关，来控制当空气通过蒸发器9后的空气温度。

参照图2，再描述空调控制器15的操作。

根据蒸发器出口空气温度Toff、外界空气温度Tout、室内温度Tr、内/外空气切换节气闸19的切换节气闸位置INT、发动机转速Ne、鼓风机电压BLV和蒸发器入口空气温度Teva，空调控制器15可估算和计算出下面给出的能量消耗或制冷能力LB：

LB＝f(INT，Tout，Ne，Tr，BLV，Teva，Toff)。

在这里，空调控制器1 5作为能量估算装置或能力估算装置。

根据能量消耗或制冷能力LB，空调控制器15作为压缩机驱动控制装置，依据将要描述的控制方式控制混合压缩机4的驱动。

在空调控制器15中，可选择四种运行模式。第一种运行模式是仅驱动第一压缩机构；第二种运行模式是仅驱动第二压缩机构；第三种运行模式是同时驱动第一压缩机构和第二压缩机构以及第四种运行模式是同时止动第一压缩机构和第二压缩机构。在这种情况下，空调控制器15起到运行模式设定装置的作用。

另外，空调控制器15根据能量消耗或制冷能力LB选择第一、第二、第三和第四中运行模式之一作为控制模式。在这种情况下，空调控制器15起到模式选择装置的作用。

参见图3来描述本发明第二实施例的汽车空调器。相似的部件使用相同标号，同时对其描述省略。还是在这个汽车空调器中，控制器15可选择第一、第二、第三和第四运行模式之一作为控制模式。

在图3所示的汽车空调器中，表示由蒸发器出口空气温度传感器14探测的空气温度的信号提供给空调控制器15。另外，空调控制器15还提供有信号组16，该信号组表示冷凝器入口空气温度Tcon、冷凝器入口空气速度Vcon、蒸发器入口空气温度Teva、蒸发器入口空气湿度Heva、蒸发器入口空气速度Veva等。从空调控制器15把电动机转速控制信号17和离合器控制信号18提供到混合压缩机4。

再参见图4来描述空调控制器15的操作情况。

信号组16表示冷凝器入口空气温度Tcon、冷凝器入口空气速度Vcon、蒸发器入口空气温度Teva、蒸发器入口空气湿度Heva、蒸发器入口空气速度Veva等，根据这些信号，空调控制器15可估算和计算出在汽车内的热量负载，即空调负载LA：

LA＝f(Tcon，Vcon，Teva，Heva，Veva)。

在这里，空调控制器15起到热负载估算装置的作用。

根据空调负载LA和预定值d之间之间的关系，空调控制器15作为压缩机驱动控制装置，并根据选择同时操作第一和第二压缩机构还是选择操作第一或第二压缩机构来控制混合压缩机4的驱动。具体地说，如果LA≥d，选择同时操作。另一方面，如果LA＜d，选择操作第一或者第二压缩机构。从而，当负载很大时，选择同时操作以避免空调能力不足。当负载很小时，选择操作第一或者第二压缩机构以产生能量消耗小的理想的空调能力，同时不影响其它设备和其它工作条件。

下面参见图5来描述本发明第三实施例的汽车空调器。相似的部件使用相同的标号，同时对这些部件的描述省略。还是在这个汽车空调器中，控制器15可选择第一、第二、第三和第四运行模式中之一作为控制模式。

在图5所示的汽车空调器中，表示由蒸发器出口空气温度传感器14探测的蒸发器出口空气温度Toff的信号提供给空调控制器15。而且，信号组16还提供给空调控制器15，信号组的信号表示外界空气温度Tout、日光辐射Rsun、室内空气温度Tr、车速SP、在高压部的制冷压力Pd等。从空调控制器15把电动机转速控制信号17和离合器控制信号18提供给混合压缩机4。

再参见图6来描述空调控制器15的操作情况。

根据表示外界空气温度Tout、车速SP和日光辐射Rsun的信号，空调控制器15可通过下式估算和计算出空调负载LA：

LA＝f(Tout，SP，Rsun)。

在这里，空调控制器1 5起到了热负载估算装置的作用。

根据空调负载LA和预定值d之间的关系，空调控制器15作为压缩机驱动控制装置，根据选择同时操作第一和第二压缩机构还是选择操作第一或第二压缩机构来控制混合压缩机4的驱动。具体地说，如果LA≥d，选择同时操作。另一方面，如果LA＜d，选择操作第一或者第二压缩机构。从而，当负载很大时，选择同时操作以避免空调能力不足。当负载很小时，选择操作第一或者第二压缩机构以产生能量消耗小的理想的空调能力，同时不影响其它设备和其它工作条件。

下面参见图7来描述空调控制器15的另一个实例。该空调控制器15可选择第一、第二、第三和第四运行模式中之一作为控制模式。

在这个实例中，根据代表高压部制冷压力Pd的信号，通过下式估算和计算出汽车的空调负载LA：

LA＝f(Pd)。

在这里，空调控制器15起到了热负载装置的作用。

根据空调负载LA和预定值d之间的关系，空调控制器15作为压缩机驱动控制装置，并根据选择同时操作第一和第二压缩机构还是选择操作第一或第二压缩机构来控制混合压缩机4的驱动。具体地说，如果LA≥d，选择同时操作。另一方面，如果LA＜d，选择操作第一或者第二压缩机构。从而，当负载很大时，选择同时操作以避免空调能力不足。当负载很小时，选择操作第一或者第二压缩机构以产生能量消耗小的理想的空调能力，同时不影响其它设备和其它工作条件。

下面参见图8来描述本发明第四实施例的汽车空调器。相似的部件使用相同的标号，同时对这些部件的描述省略。还是在这个汽车空调器中，控制器15可选择第一、第二、第三和第四运行模式中之一作为控制模式。

在图8所示的汽车空调器中，表示由蒸发器出口空气温度传感器14探测的蒸发器出口空气温度Toff的信号提供给空调控制器15。而且，信号组16还提供到空调控制器15，信号组的信号表示外界空气温度Tout、室内空气温度Tr、内部/外界空气切换节气闸位置INT、车速SP、鼓风机电压BLV和蒸发器出口空气湿度Heva等。从空调控制器15把电动机转速控制信号17和离合器控制信号18提供给混合压缩机4。

再参见图9来描述空调控制器15的操作情况。

根据表示内部/外界空气切换节气闸位置INT、外界空气温度Tout、车速SP、室内空气温度Tr、鼓风机电压BLV和蒸发器出口空气湿度Heva等，空调控制器15可通过下式估算和计算出汽车的空调负载LA：

LA＝f(INT，Tout，SP，Tr，BLV，Heva)。

在这里，空调控制器15起到了热负载估算装置的作用。

利用图1、3、5和8中上述提及的每个空调器，混合压缩机的驱动系统可适当切换，于是可根据情况形成足够大的空调能力，从而避免了在空调能力上的不足。另外，依据不同的涉及汽车热负载的其它条件，原动机和电动机之一的操作以及这两个驱动源同时操作可最佳切换。因而，在任何情况下都能获得空调的最佳控制。结果，可以既能实现舒适的空气调节，又能节约能量。

下面参见图10来描述本发明第五实施例的汽车空调器。相似的部件使用相同的标号，同时对其描述省略。还是在这个汽车空调器中，控制器15可选择第一、第二、第三和第四运行模式中的一种作为控制模式。

在图10所示的汽车空调器中，表示由蒸发器出口空气温度传感器14探测的蒸发器出口空气温度Toff的信号提供给空调控制器15，用于控制空气调节。而且，信号组16还提供到空调控制器15，信号组的信号表示外界空气温度Tout、室内空气温度Tr、日光辐射Rsun、加热器热水温度Tw、作为电能提供装置的电池的剩余电荷Bt(由电源探测装置探测)、发动机转速Ne、车速SP和加速器孔ACC。产生电动机转速控制信号17和离合器控制信号18，作为输出信号。

空调控制器15还起到选择压缩机驱动源的选择装置的作用。在混合压缩机4由电动机5驱动的情况下，空调控制器15响应离合器控制信号18并关闭离合器3。然后，空调控制器15将电动机转速控制信号17提供给电动机5，作为运行信号控制电动机5的转速。另一方面，在混合压缩机4由发动机2驱动的情况下，空调控制器15停止输出电动机转速控制信号17并启动离合器3。这样，当压缩机分别由电动机5和发动机2来驱动时，通过控制电机5的转速和通过控制离合器的开/关，来控制蒸发器出口空气温度Toff。

以下对控制的不同例子作描述：

<在高速运行情况时的切换条件>

在压缩机由发动机驱动的情况下，当汽车在高速(例如，80km/h到120km/h)运行时，压缩机的转速随着发动机的转速增加而增加。在固定放置的压缩机中，蒸发器出口空气温度Toff通过控制离合器3开/关进行控制，离合器的开/关回路随着压缩机驱动速度的增加而缩短，从而使得压缩机的停止和重启频繁重复。在重启压缩机时，离合器的开启将引起转矩震动，同时要消耗另外能量以在排放端和抽气端之间重新建立压力差。这样，当汽车高速运行时使得离合器的开/关回路缩短时，压缩机通过电动机驱动。于是离合器的开/关控制不能实现。如上所述，因此避免了转矩震动的出现和压缩机能量消耗的增加。

不仅当汽车高速运行时，而且当在制冷回路的热负载低时，例如当外界空气温度低时，压缩机离合器的开/关控制将十分频繁。因此，同样在制冷回路的热负载降低的情况下，最好选择电动机作为压缩机的驱动源。在这里需要注意的是，制冷回路热负载是与压缩机能量有关的值，并通过外界空气温度、室内空气温度、鼓风机空气的输送、内部/外界空气切换模式、蒸发器出口空气温度Toff和日光辐射等来估算。

例如，如图11所示可实现控制。特别是当制冷回路的热负载增加时，在较高车速下设定从发动机到电动机切换的切换点。假设在制冷回路热负载q1和q2下的切换点的车速度分别表示为s1和s2。那么，如果q1＞q2，关系s1≥s2有效。因此，当制冷回路热负载减少时和汽车速度(或发动机转速)增加时，压缩机通过电动机驱动。

最好是通过探测包括外界空气温度Tout(外界空气进入时)或者室内温度Tr(在内部空气循环时)、蒸发器入口空气温度Teva和鼓风机电压BLV的三个因子，可估算出制冷回路热负载Q：

(外界空气进入时)Q＝f{Tout，Teva，BLV}

(内部空气循环时)Q＝f{Tr，Teva，BLV}

可选择地，利用外界空气温度和日光辐射来估算制冷回路热负载。这种情况下，如图12A和12B所示，依据存在/不存在日光辐射来改变切换点，以确定压缩机驱动源。由于当外界空气引入过程中制冷回路热负载不同于当内部空气循环时的热负载，于是就根据引入或循环模式来改变切换点。在这里，假定在特定外界空气温度t1和t2的切换点的汽车速度分别表示为s1和s2。那么，如果t1＞t2，关系s1≥s2有效。因此，当外界空气温度降低以及当汽车速度增加时，压缩机由电动机驱动。

<当汽车停止时压缩机驱动源切换控制＞

假设汽车处于空转状态并且发动机通过例如在汽车上的空转制动机构而停止。在这种情况下，不能利用发动机的驱动源。因此，最好要探测发动机转速，如果发动机转速不高于预定值(例如，不高于1000rpm)时，通过电动机驱动压缩机。

<电动机驱动的必要条件>

基本上，通过上述切换情况来确定压缩机驱动源。在这里要注意的是，为了将电动机作为压缩机驱动源，就必须满足下面条件。

<利用制冷回路热负载的切换条件>

在夏季，空调器启动时的室内空气温度可高达60-70℃。当空调器启动后，座位、汽车仪表板和其它部件保持热量。这样，如果压缩机的能力不足，室内空气温度将会通过座位等的余热而很快升高。

鉴于此，如果仅电动机独自作为压缩机驱动源以及如果由于座位等大量余热使得室内温度快速提升，那么将马上选择发动机作为压缩机驱动源。因此，如果压缩机驱动源从发动机切换到电动机，同时当切换后的室内温度比切换当时的室内温度升高预定值Ty℃(例如，5℃)或者更高时，则在室内温度升高预定值当时，发动机将立即被选为压缩机的驱动源。

如果Ty的值太小，那么将取消每次的空转停止，使得当汽车遇到红灯停止时发动机仍然工作。于是，Ty的值优选为大约5℃。

要考虑当压缩机仅有电动机独自驱动时室内空气温度缓慢升高的情况。在这种情况下，如果Ty等于5℃，则在室内空气温度从理想温度升高5℃之前需要花费一定的时间。这导致在室内空气温度高于理想温度时处于一种长时间不舒适状态。根据上述考虑，在驱动源切换为电动机后，当预定的时间间隔(例如，一分钟)过后，Ty立即减小一个预选的值。例如，Ty可从5℃变化为3℃。在这种情况下，如果室内空气温度从理想温度升高3℃或者更多时，则驱动源从电动机切换为发动机。于是避免在室内空气温度从理想温度升高3℃或者更多时的长时间的不舒适状态。

这样，利用图10所示的汽车空调器，特别是当汽车高速运行时就能减少压缩机的能量消耗，同时特别是当压缩机高速旋转时能避免较大转矩震动的发生。

参照图13来描述本发明第六实施例的汽车空调器。相似部分用相同标号表示，对其描述省略。还是在这种汽车空调器中，空调控制器15可选择第一、第二、第三、第四运行模式中之一作为控制模式。

在图13所示的汽车空调器中，空气管13中具有外界空气入口端22和内部空气入口端23，这些端口形成了入口或者上游端，并可通过切换节气闸19进行切换以选择吸入的空气。另外，通过采用空气混合节气闸调节器21调节空气混合节气闸10的孔，可调节单独经过蒸发器9的空气和经过加热器芯11的空气的混合比率。在空气管13的下游端，形成如DEF、VENT和FOOT的排放端41、42和43。通过节气闸24、25和26，选择预定的一个或者多个排放端。

空调控制器15包括主控制器31和用于可控制地驱动电磁离合器3的离合器驱动器32。主控制器31将上述离合器控制信号提供给离合器驱动器32、将电动机控制信号提供给电动机5的电动机驱动器以及将空气混合节气闸孔信号提供给空气混合节气闸调节器21。

参照图14继续进行描述。

用于控制空气调节的各种传感器包括：用于探测蒸发器出口空气温度Toff的蒸发器出口空气温度传感器14、用于探测室内空气温度Tr的室内温度传感器27、用于探测外界空气温度Tout的外界空气温度传感器28以及用于探测日光辐射Rsun的目光辐射传感器29。

主控制器31包括切换次数电动机目标转速计算器33、电动机转速反馈计算器34、驱动源切换控制器35、离合器驱动控制器36、电动机目标转速计算器37和电动机驱动控制器38。切换次数电动机目标转速计算器33提供有发动机转速信号Ne，并计算第一电动机目标转速Nmo1。根据蒸发器温度目标值To和蒸发器出口空气温度Toff，电动机转速反馈计算器34计算第二电动机目标转速Nmo2。驱动源切换控制器35根据高压部的制冷剂压力Pd、车速SP、日光辐射Rsun和外界空气温度Tout，产生切换控制信号。离合器驱动控制器36根据蒸发器温度目标值To和蒸发器出口空气温度Toff产生离合器信号。电动机目标转速计算器37计算第一和第二电动机目标转速Nmo1和Nmo2的总和，得到电动机目标转速Nmo。通过运用电动机目标转速Nmo、电动机转速Nm、电动机电能消耗量W和切换控制信号，电动机驱动控制器38可通过下式计算出电动机驱动控制信号D：

D＝f{Nmo，Nm}。

如果W＞C，则电动机驱动控制信号D不增加。在这里，C代表电动机输入电能的预定值。电动机控制信号D提供给电动机驱动器39。离合器驱动器32响应切换控制信号和离合器信号来控制离合器3的操作。

当混合压缩机4由发动机2和电动机3同时驱动时，以下面方式实现控制。

根据汽车发动机转速Ne，切换次数电动机目标转速计算器33计算出第一电动机目标转速Nmol作为前反馈值，该值通过下式给出：

Nmo1＝f{Ne}。

另外，根据蒸发器温度目标值To和蒸发器出口空气温度Toff，电动机转速反馈计算器34可计算出第二电动机目标转速Nmo2，作为反馈值，该值通过下式给出：

Nmo2＝f{To，Toff}。

电动机目标转速计算器37计算出第一和第二电动机目标转速Nmo1和Nmo2的和，得到电动机目标转速Nmo如下：

Nmo＝Nmo1+Nmo2

电动机目标转速Nmo提供给电动机驱动控制器38。根据电动机目标转速Nmo和电动机转速Nm，电动机驱动控制器38通过下式得到电动机驱动控制信号D：

D＝f{Nmo，Nm}。

电动机驱动信号传送给电动机驱动器39来控制电动机的转速。

例如，通过上述控制可得出图15所示的特征。图15示出了在给定条件下，电动机目标转速Nmo关于发动机转速Ne的结果。

一般地，当仅使用驱动源中的一个而使得冷却装置的冷却能力不足时，就要求通过同时使用两个驱动源来驱动混合压缩机。在这种情况下，根据蒸发器温度目标值，响应发动机转速的变化和蒸发器出口空气温度Toff的变化来控制电动机转速。基本上，上述控制可通过下述方式实现。

当发动机转速Ne减少时，Nmo增加同时Nm增加。

当发动机转速Ne增加时，Nmo减小或者保持不变同时Nm减小或者保持不变。

在结合图14描述的控制中，根据电动机的电能消耗W和电动机输入电能的预定值C，控制电动机转速。图16示出了当电能受限制时具体的控制实例。具体地说，如果电动机输入电能高于预定值C时，电动机驱动控制信号D不增加。例如，电动机转速减小。如果电动机输入电能低于预定值C，则以与上述类似的方式实现控制。

例如，如果由于电能受到限制或者使电动机能够启动的转速受到限制，导致电动机不能在目标转速得到控制(启动)，则电动机转速可以通过下述方法控制。具体地说，电动机在可能的启动转速下被启动。在一个预定时间间隔内，重复交替执行着电动机的启动操作(电动机能启动的转速下)和电动机停止的操作或者低速转动。图17示出了控制的实例。在该图中，在预定时间间隔内，重复交替进行着使电动机启动和电动机停止的转速下的转动。

在结合图14描述的控制中，当压缩机的驱动源切换时，即从电动机驱动切换成发动机驱动或者从发动机驱动切换成电动机驱动，可根据汽车制冷回路的热负载(外界空气温度、日光辐射、车速等等)，确定切换的必要性来实现切换控制。

通过上述控制，当压缩机同时由发动机和电动机驱动时，特别可根据情况最佳控制发动机转速，因此适当控制冷却器温度来抑制排放温度的变化。由于制冷能力不足，就可以对制冷器温度进行适当的控制。在电能受限制的情况下，就能适当控制电动机转速以及随之而来控制电动机电能消耗。

因此，在图13所示的汽车空调器中，当混合压缩机同时被两个驱动源驱动时，可最佳控制压缩机的驱动。即使在制冷回路的制冷能力不足情况下，也能实现制冷器温度的适当控制。如果发动机转速有变化，则通过发动机可实现冷却器温度的适当控制。这样在冷却器温度或者排放温度不发生变化时，乘客会感觉很舒适。由于即使电能受到限制，也可通过电动机实现适当控制，于是电动机的电能消耗减少。

下面参照图18来直接描述混合压缩机4。

在图18中，混合压缩机4具有第一压缩机构51和第二压缩机构52。该混合压缩机4用于安装在例如现有技术中机动车内空调系统的制冷回路中。

第一压缩机构51包括具有第一固定底板60a和第一固定螺旋元件60b的第一固定涡管60、具有第一轨道底板61a和第一轨道螺旋元件61b的第一轨道涡管61。第一固定涡管60和第一轨道涡管61配合，形成多对第一流体槽62。第一压缩机构51还包括第一驱动轴63和与上述离合器3对应的电磁离合器64，该轴63与第一轨道涡管61配合，为第一轨道涡管61提供了轨道移动。电磁离合器64包括固定在第一驱动轴63上的离合器电枢64a、通过皮带(图中未示出)与机动车中的发动机或者电动机(图中未示出)连接的带轮64b、和用于使离合器电枢64a与带轮64b连接和分开的电磁铁64c。另外，第一压缩机构51包括用于防止第一轨道涡管61旋转的第一旋转防止装置65、和穿过壳体形成的第一入口端66。穿过第一固定涡管60的第一底板60a的第一表面形成了第一排放端60a’。机动车的用于驱动第一压缩机构51的发动机可是内燃机或者用于驱动机动车的电动机。

第二压缩机构52包括具有第二固定底板70a和第二固定螺旋元件70b的第二固定涡管70、具有第二轨道底板71a和第二轨道螺旋元件71b的第二轨道涡管71。第二固定涡管70和第二轨道涡管71配合形成许多对第二流体槽72，第二压缩机构52还包括第二驱动轴73、用于防止第二轨道涡管71旋转的第二旋转防止装置74和穿过壳体的第二入口端75，该轴73与第二轨道涡管71配合，为第二轨道涡管71提供了轨道移动。穿过第二固定涡管70第一底板70a的第二表面形成了第二排放端70a'。电动机76用于驱动第二压缩机构52的第二驱动轴73。电动机76具有固定在第二驱动轴73上的转子76a和定子76b。

第一压缩机构51的第一固定涡管60和第二压缩机构52的第二固定涡管70背对背放置，且固定涡管一体形成。这样，底板60a和70a一起形成了共享的底板。排放路径80形成于底板60a和70a之间并位于共享底板内。出口81形成在排放路径80的下游末端。穿过第一压缩机构51第一底板60a而形成的第一排放端60a’和穿过第二压缩机构52第二底板70a而形成的第二排放端70a’通过止回阀82相连通于排放路径80的上游末端。这样，第一压缩机构51和第二压缩机构52通过如此配置在混合压缩机4中形成一体。

当混合压缩机4通过发动机驱动时，电磁离合器64被启动，发动机转动输出经由离合器电枢64a传递给第一压缩机构51的第一驱动轴63，同时第一轨道涡管61通过第一驱动轴63驱动进行轨道移动。从第一入口端66引入的制冷剂流入流体槽62中。流体槽62向第一固定涡管60的中部移动，同时体积减小，从而流体槽62中的制冷剂被压缩。压缩后的制冷剂通过第一排放端60a经由止回阀82排放到排放路径80中。其中的第一排放端60a形成在固定涡管60的第一底板60a的第一端表面上。接着排放的制冷剂通过出口81排放到外部制冷剂回路的高压侧。

这种情况下，一般不需要把电能加到驱动第二压缩机构52第二驱动轴73的电动机76上，因此，发动机76不旋转。这样，第二压缩机构52不运行。由于第二压缩机构52的第二排放端70a’被止回阀82关闭，于是从第一压缩机构51排放的制冷剂不能向后流入第二压缩机构52中。

当混合压缩机4通过电动机76驱动时，电动机76被启动，发动机76的旋转输出传递给第二压缩机构52的第二驱动轴73，第二轨道涡管71通过第二驱动轴73驱动进行轨道移动。从第二入口端75引入的制冷剂流入流体槽72中。流体槽72朝第二固定涡管70的中心移动，同时体积减小，这样就压缩了流体槽72中的制冷剂。压缩后的制冷剂通过第二排放端70a’经由止回阀82排放到排放路径80中，其中的第二排放端70a’形成在固定涡管70的第二底板70a的第二端表面上。接着排放的制冷剂通过出口81排放到外部制冷剂回路的高压侧。

Claims

1、一种机动车空调器，包括：

混合压缩机，包括通过第一驱动源驱动的第一压缩机构以及与所述第一压缩机构连接的单一排放口；

与所述混合压缩机连接的制冷回路，以及

与所述混合压缩机连接的控制器，用于根据控制模式来控制所述混合压缩机的运行，

其特征在于，

所述机动车空调器包括通过第二驱动源驱动的第二压缩机构，和所述第二压缩机构也连接的所述单一排放口；

所述控制器包括：运行模式设定装置和模式选择装置；

运行模式设定装置用于设定：单独驱动所述第一压缩机构的第一运行模式、单独驱动所述第二压缩机构的第二运行模式、同时驱动所述第一和所述第二压缩机构的第三运行模式、和同时停止运行所述第一和所述第二压缩机构的第四运行模式；

能量估算装置，用于估算在每个所述第一和所述第二运行模式中的能量消耗，并得到估算的能量值；以及

与所述运行模式设定装置连接的模式选择装置，用于选择所述第一、所述第二、所述第三和所述第四运行模式中的一种作为控制模式，所述模式选择装置与所述能量估算装置连接，并且根据所述估算能量值选择上述所述第一到所述第四运行模式中的一种。

2、根据权利要求1中所述的机动车空调器，其中所述控制器还包括能力估算装置，用于估算在每个所述第一和所述第二运行模式中的制冷能力，并得出估算能力值，所述模式选择装置与所述能力估算装置连接，根据所述估算能力值选择上述所述第一到所述第四运行模式中的一种。

3、根据权利要求1中所述的机动车空调器，其中所述控制器还包括热负载估算装置，用于估算所述机动车的热负载，并得到估算热负载值，所述模式选择装置与所述热负载估算装置连接，根据所述估算热负载值选择上述所述第一到所述第四运行模式中的一种。

4、根据权利要求3中所述的机动车空调器，其中所述制冷回路包括冷凝器和与所述混合压缩机相连的蒸发器。

5、根据权利要求4中所述的机动车空调器，其中根据与通过所述冷凝器的空气温度有关的物理量、与通过所述冷凝器的空气速度有关的物理量、与通过所述蒸发器的空气温度有关的物理量、与通过所述蒸发器的空气湿度有关的物理量和与通过蒸发器的空气速度有关的物理量中的至少一个，所述热负载估算装置来估算所述热负载。

6、根据权利要求4中所述的机动车空调器，还包括用于给所述蒸发器传送空气的鼓风机，根据与外界空气温度有关的物理量、与在所述机动车中室内空气温度有关的物理量、与所述空调器是在外界空气进入的状态还是内部空气循环的状态有关的信息、与所述机动车运行速度有关的物理量、与所述鼓风机有关的物理量和与通过所述蒸发器的空气湿度有关的物理量中至少一个，所述热负载估算装置估算所述热负载。

7、根据权利要求3中所述的机动车空调器，其中所述热负载估算装置根据与所述机动车运行速度有关的物理量、与日光辐射有关的物理量和与外界空气温度有关的物理量中的至少一个来估算所述热负载。

8、根据权利要求3中所述的机动车空调器，其中所述热负载估算装置根据与在所述制冷回路的高压部中的制冷剂压力有关的物理量来估算所述热负载。

9、根据权利要求3中所述的机动车空调器，还包括计算装置，用于计算在与外界空气温度有关的物理量和在所述机动车中室内空气温度的目标值之间的差，并得出计算值，所述热负载估算装置与所述计算装置连接并根据所述计算值估算出所述机动车的热负载。

10、根据权利要求1中所述的机动车空调器，其中所述控制器还包括：

热负载估算装置，用于估算所述制冷回路的热负载并得到估算热负载值；以及

信号探测装置，用于探测表示与所述机动车有关的速度的信号；

所述模式选择装置与所述热负载估算装置和所述信号探测装置连接，根据所述估算热负载和所述速度信号来选择上述运行模式中的一种。

11、根据权利要求10中所述的机动车空调器，其中所述信号探测装置探测表示所述机动车运行速度的信号，作为所述速度信号。

12、根据权利要求10中所述的机动车空调器，其中所述信号探测装置探测表示所述第一驱动源驱动速度的信号，作为所述速度信号。

13、根据权利要求10中所述的机动车空调器，其中当所述速度大于参考值时，所述模式选择装置选择所述第二运行模式；而当所述速度不大于所述参考值和所述第一驱动源被驱动时选择所述第一运行模式。

14、根据权利要求13中所述的机动车空调器，其中所述控制器还包括参考值选择装置，用于依据所述制冷回路的热负载改变所述参考值。

15、根据权利要求14中所述的机动车空调器，其中所述参考值选择装置选择这样的所述参考值，该参考值在其中外界空气进入所述机动车内部的外界空气进入状态和其中内部空气循环的内部空气循环状态是不同的。

16、根据权利要求10中所述的机动车空调器，还包括：

鼓风机；和

把所述鼓风机提供的空气引导到所述机动车内部的空气管道；

利用外界空气温度、所述制冷回路中蒸发器出口的空气温度和与所属鼓风机的空气输送有关的物理量，所属热负载估算装置产生所述估算热负载值，其中与所属鼓风机的空气输送有关的物理量是在外界空气进入到所属空气管道时的外界空气进入状态下。

利用在所述室内的室内空气温度、所述制冷回路中所述蒸发器出口的空气温度和所述物理量，所述热负载估算装置得到所述估算热负载值。

17、根据权利要求10中所述的机动车空调器，还包括：

用于探测外界空气温度的外界空气温度传感器；和

用于探测日光辐射的日光辐射传感器；

所述热负载估算装置与所述外界空气温度传感器和所述日光辐射传感器连接，并依据所述外界空气温度和所述日光辐射估算出所述制冷回路的热负载。

18、根据权利要求1中所述的机动车空调器，还包括用于探测所述机动车室内的室内空气温度的温度探测装置；

所述控制器包括：

与所述温度探测装置和所述模式选择装置连接的温差探测装置，用于在所述第一运行模式切换到所述第二运行模式后，探测在切换后所述室内空气温度温度相对于切换时所述室内空气温度的升高值；以及

与所述温差探测装置连接的模式强制装置，用于当所述温度升高超过预定值时强制将所述第二运行模式切换为所述第一运行模式。

19、根据权利要求18中所述的机动车空调器，其中所述控制器包括时间调节装置，用于当所述第二运行模式持续预定时间间隔时，减小所述第二运行模式的时间间隔。

20、根据权利要求1中所述的机动车空调器，其中所述制冷回路包括用于对提供到所述机动车室内空气进行冷却的冷却器，所述空调器还包括用于探测所述冷却器温度的温度探测装置，所述控制器与所述温度探测装置和所述模式选择装置连接，并当所述模式选择装置选择所述第三运行模式时，根据所述冷却器的温度控制所述第二驱动源的运行。

21、根据权利要求20中所述的机动车空调器，其中所述第一驱动源为所述机动车的原动机，所述第二驱动源为电动机，所述驱动源控制装置用于控制所述电动机的转速。

22、根据权利要求21中所述的机动车空调器，还包括用于探测所述原动机转速的转速探测装置，所述驱动源控制装置与所述转速探测装置连接，依据所述冷却器的温度和所述原动机的转速来控制所述电动机的转速。

23、根据权利要求22中所述的机动车空调器，其中所述驱动源控制装置控制所述电动机的转速，于是当所述原动机的转速减小时，所述电动机的转速增加；而当所述原动机的转速增加时，所述电动机的转速减小。

24、根据权利要求20中所述的机动车空调器，其中所述控制器包括温度目标值计算装置，用于计算所述冷却器的温度目标值，所述驱动源控制器与所述温度目标值计算装置连接，并依据所述温度目标值控制所述电动机的转速。

25、根据权利要求20中所述的机动车空调器，其中所述控制器包括用于探测提供给所述电动机的输入电能的电能探测装置，所述驱动源控制器与所述电能量探测装置连接，并当所述输入电能减小到在预定值之下时限制所述电动机转速。

26、根据权利要求20中所述的机动车空调器，其中控制器包括用于设定预定时间间隔的时间设定装置，所述驱动源控制器与所述时间设定装置连接，并在所述预定时间间隔后改变所述电动机的转速。