CN1288402C - 车辆用空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由电动压缩机构成冷却剂电路的车辆用空调系统，汽可以简化车厢内和车厢外之间的数据通信，且可以实现准确的空调控制。空调系统(4)具备由电动压缩机(18)、气体冷却器(19)、膨胀阀(21)及蒸发器(6)等顺次配管连接呈环状的冷却剂电路，通过设置在车厢外的电动压缩机(18)及气体冷却器(19)进行冷却剂的压缩及放热；通过设置在车厢(2)内的蒸发器(6)对该车厢内实施制冷；其具备：频率控制电动压缩机(18)运转的反相器(22)；和进行规定操作输入并输入车厢(2)内的信息的空调放大器(13)，反相器(22)根据来自空调放大器(13)的信息，计算出电动压缩机(18)的运转频率，以运转该电动压缩机。

Description

车辆用空调系统

技术领域

本发明涉及具备了构成为包括电动压缩机的冷却剂电路的车辆用空调系统。

背景技术

一直以来，对车辆等的车厢内实施空气调节的空调系统，具有设在车厢外的发动机室内的发动机驱动式压缩机，将该压缩机和构成冷却剂电路的蒸发器设置在车厢内，以实施制冷。但是，近年来，特别是电动汽车或混合式汽车的情况下，正在研究使用具备由蓄电池电源驱动的电动压缩机的空调系统。

这种情况下，以往采用：将蒸发器的温度、照进车厢内的日照量、车厢内温度取入设置在车厢内的被称为空调放大器的车厢内控制器；另一方面，在发动机室等的车厢外设置反相器，通过该反相器将冷却剂电路的热交换器出口温度或外部气体温度等利用串行通信取入空调放大器内，利用该空调放大器计算出车厢内空调所需的电动压缩机的运转频率。然后，将该计算出的数据通过串行通信送至反相器，以频率控制电动压缩机的运转的方式(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】

特许第3152154号公报

但是，在这种现有的控制方式中，车厢内的空调放大器和车厢外的反相器间的通信数据量变大，使控制复杂化。另外，由于必须使用空调放大器进行冷却剂电路的控制，故有下述问题：使控制算法也变得复杂化；并且特别是在车厢内机器和车厢外机器的生产厂家不同的情况下，技术秘密(know how)部分的协作变得困难，给准确的空调控制也造成障碍。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术的课题，其目的在于：在由电动压缩机构成冷却剂电路的车辆用空调系统中，将车厢内和车厢外之间的数据通信简化，并且可以实现准确的空调控制。

本发明的车辆用空调系统，其中具备由电动压缩机、热交换器、膨胀阀及蒸发器等顺次配管连接呈环状的冷却剂电路，通过设置在车厢外的电动压缩机及热交换器进行冷却剂的压缩及放热，通过设置在车厢内的蒸发器对该车厢内实施制冷，其特征在于，具备频率控制电动压缩机运转的车厢外控制器；进行规定操作输入，同时输入车厢内的信息的车厢内控制器，车厢外控制器根据来自车厢内控制器的信息，计算出电动压缩机的运转频率，以运转该电动压缩机。所述车厢外控制器根据来自车厢内控制器的信息，计算出膨胀阀的阀开度，以进行控制。

本发明的技术方案3的车辆用空调系统，其特征在于，向所述车厢外控制器输入车厢外的传感器信息，并且根据该信息和来自车厢内控制器的信息，控制气冷热交换器用的鼓风机。

在本发明中，由于构成为：一种车辆用空调系统，其中具备由电动压缩机、热交换器、膨胀阀及蒸发器等顺次配管连接呈环状的冷却剂电路，通过设置在车厢外的电动压缩机及热交换器进行冷却剂的压缩及放热，通过设置在车厢内的蒸发器对该车厢内实施制冷，其具备频率控制电动压缩机运转的车厢外控制器；和进行规定的操作输入，并输入车厢内的信息的车厢内控制器；车厢外控制器根据来自车厢内控制器的信息，计算出电动压缩机的运转频率，以运转该电动压缩机，故车厢内控制器和车厢外控制器之间的通信数据显著减少，可以实现车厢内控制器的控制算法的简化。

即，由于无需用车厢内控制器进行冷却剂电路的控制，故特别是在车厢内和车厢外的机器的生产厂家不同的情况下，可以有效利用车厢外机器生产厂家的冷却剂电路控制的技术秘密，实现准确的空调控制，而且也提高通用性。

另外，如本发明的技术方案2所述，构成为：根据来自车厢内控制器的信息，由车厢外控制器也计算出膨胀阀的阀开度，以控制该膨胀阀，则更能实现削减通信数据、冷却剂电路控制的准确化。

再有，如本发明的技术方案3所述，构成为向车厢外控制器输入车厢外的传感器信息，根据该信息及来自车厢内控制器的信息，车厢外传感器控制气冷热交换器用的鼓风机，能进一步实现削减通信数据和冷却剂电路控制准确化。

附图说明

图1是采用了本发明的实施例之一的车辆前部的概略透视图(实施例1)。

图2是采用了本发明的其他实施例的车辆前部的概略透视图(实施例2)。

图中：1-车辆，2-车厢，3-发动机室，4-空调系统，6-蒸发器，13-空调放大器，14-日照传感器，16-内部气体传感器，17-蒸汽温度传感器，18-电动压缩机，19-气体冷却器(热交换器)，21-膨胀阀，22-反相器，23-冷却剂温度传感器，24-压力传感器，26-外部气体传感器。

具体实施方式

下面，根据附图说明实现了本发明的车辆用空调系统的实施方式。

(实施例1)

图1是说明采用了本发明的实施例之一的车辆1前部的概略透视图。这里所示的车辆1，是具备行驶用主轴电动机和发动机的混合式汽车，但除此以外，电动汽车、燃料电池车或通常的发动机驱动的汽车也可以应用本发明。2是乘车者乘入车厢，3是在车辆1的车厢2外的前部构成的发动机室。

在车厢2内，设置有构成本发明的空调系统4的冷却剂电路的、蒸发器(evaporator)6、发动机的散热器水流经的加热器芯8、将与蒸发器6或加热器芯8进行过热交换的空气送至车厢2内的鼓风机(送风机)7、控制与蒸发器6和加热器心8进行过热交换的空气之混合比例的混气门9、切换送风口的模式切换门11、内外气体切换风门12，并且设置有作为车厢内控制器的空调放大器13。该空调放大器13由通用的微型计算机构成，向该空调放大器13分别输入：检测照入车厢2内的日照量的日照传感器14、检测车厢内温度的内部气体传感器16、检测蒸发器6的吹出空气温度的蒸汽温度传感器17、的信息。另外，空调放大器13内设有图中未示出的操作面板，通过该操作面板，对空调放大器13进行空调打开/关闭、车厢2内温度设定、模式设定、内外气体转换、风扇设定等操作输入。

另一方面，在车厢2外的发动机室3中，除所述主轴电动机或图中未示出的蓄电池、所述发动机、散热器等行驶用机器以外，还设置构成空调系统4的冷却剂电路的电动压缩机18、作为热交换器的气体冷却器19、膨胀阀(减压装置)21，并且设有作为车厢外控制器的反相器22。该反相器22备有频率控制通用微型计算机和电动压缩机18的运转的开关元件组。该反相器22和空调放大器13通过串连通信进行数据的收发。

所述电动压缩机18是在图中未示出的密闭容器内组入由所述蓄电池驱动的电动机和压缩机构(回转式等)的装置，该电动压缩机18、气体冷却器19、膨胀阀21及蒸发器6依次配管连接成环状，以构成空调系统4的冷却剂电路。而且，在该冷却剂电路内封入规定量的二氧化碳(CO₂)。另外，作为该冷却剂，除本实施例的二氧化碳以外，能使用通常的R-134a等冷却剂或烃冷却剂等。

而且，在本实施例的情况下，设置在发动机室3内的检测空调系统4的冷却剂电路高压侧冷却剂温度及压力的冷却剂温度传感器23或压力传感器24、检测外部气体温度的外部气体传感器26的信息，被输入到空调放大器13中。还有，27是用来空气冷却气体冷却器19或所述散热器的散热器风扇(送风机)。

以上述构成说明本发明的空调系统4的动作。空调放大器13根据用操作面板输入的车厢2内设定温度或来自日照传感器14、内部气体传感器16、蒸汽温度传感器17、冷却剂温度传感器23、压力传感器24及外部气体传感器26的信息(车厢内环境信息)，计算出作为目标的蒸发器的吹出空气温度。另外，进行鼓风机7的运转控制、混风门9进行的蒸发器6和加热器芯8的空气混合比例的控制、模式切换门11进行的送风口的控制，以使车厢2内的温度接近设定温度，并且还控制散热器风扇27的运转。

另外，空调放大器13将计算出的作为目标的蒸发器吹出空气温度和实际的蒸发器吹出空气温度、冷却剂温度、冷却剂压力(信息)等通过串行通信发送到反相器22。反相器22根据从空调放大器13接收的作为目标的蒸发器吹出空气温度和实际的蒸发器吹出空气温度等信息，计算出使该蒸发器吹出空气温度成为目标温度所需的电动压缩机18的运转频率，用计算出的运转频率运转电动压缩机18。另外，由冷却剂温度及冷却剂压力等计算出膨胀阀21的阀开度后进行调整。

若电动压缩机18运转，则由电动压缩机18向气体冷却器19排出被压缩过的高温·高压的气体冷却剂，因此通过行驶风和散热器风扇27进行空气冷却并放热。接着，冷却剂到达膨胀阀21，在通过其的过程中成为液体/气体的混相流体而进入蒸发器6。进入蒸发器6的冷却剂在此蒸发，此时从周围争夺气化热，发挥冷却作用(蒸发器温度降低)。该冷却作用通过电动压缩机18的运转频率进行调整，通过该冷却作用对车厢2进行制冷。反复进行该蒸发器6释放出的冷却剂再次被吸入电动压缩机18的循环。

另外，反相器22例如在蓄电池的负荷过大的情况或蓄电量减少的情况等下，对电动压缩机18执行行驶优先用的限制控制。而且，反相器22向空调放大器13报告电动压缩机18的实际运转频率。

由于通过做成这种系统结构，从而车厢2内的空调放大器13和发动机室3内的反相器22之间的通信数据显著减少，并且无需用空调放大器13对空调系统4的冷却剂电路(电动压缩机18或膨胀阀21)进行控制，故空调放大器13的控制算法也显著地简化。

因此，由于即使在提供冷却剂电路和反相器22的生产厂家与提供空调放大器13或车厢2内机器的生产厂家不同的情况下，冷却剂电路控制能有效利用具有技术秘密的前者生产厂家的冷却剂电路控制的技术秘密，故可以实现准确的空调控制，且通用性也可以提高。另外，通过用反相器22计算出膨胀阀21的阀开度并进行控制，从而也可以进行冷却剂电路高压侧的温度、压力异常时的保护。

(实施例2)

下面，图2所示的是本发明的另一个实施例。另外，在该图中，以与图1相同符号表示的部件是相同或起同样作用的部件。此时，发动机室3的冷却剂温度传感器23、压力传感器24及外部气体传感器26的信息被输入反相器22，并且散热器风扇27连接有该反相器22。

根据以上结构，该情况下的空调放大器13，根据用操作面板输入的车厢2内设定温度、日照传感器14、内部气体传感器16、蒸汽温度传感器17的信息(车厢内环境信息)，计算出作为目标的蒸发器吹出空气温度。另外，进行鼓风机7的运转控制、混风门9进行的蒸发器6和加热器芯8的空气混合比例控制、模式切换门11进行的送风口控制，以使车厢2内的温度接近设定温度。另外，计算出散热器风扇27的速度。

接着，空调放大器13将计算出的作为目标的蒸发器吹出空气温度和实际的蒸发器吹出空气温度、与散热器22的速度相关的信号(信息)等通过串行通信发送给反相器22。反相器22根据从空调放大器13接收的作为目标的蒸发器吹出空气温度和实际的蒸发器吹出空气温度等信息，计算出使该蒸发器吹出空气温度达到目标温度所需的电动压缩机18的运转频率，用计算出的运转频率使电动压缩机18运转。另外，根据与散热器风扇27的速度相关的信号，控制散热器风扇27的运转。

更有，反相器22根据来自冷却剂温度传感器23、压力传感器24、外部气体传感器26等的冷却剂温度、压力信息，计算出膨胀阀21的阀开度并进行调整。另外，这种情况下，反相器22例如也在蓄电池的负荷过大或蓄电量减少的情况等下，对电动压缩机18执行行驶优先的限制控制。还有，反相器22向空调放大器13报告电动压缩机18的实际运转频率。

由此，在本实施例的情况下，由于车厢2内的空调放大器13和发动机室3内的反相器22之间的通信数据也显著减少，并且也无需用空调放大器13对空调系统4的冷却剂电路(电动压缩机18或膨胀阀21)进行控制，故空调放大器13的控制算法也显著地简化。

因此，由于在即使提供冷却剂电路和反相器22的生产厂家与提供空调放大器13或车厢2内侧机器的生产厂家不同的情况下，冷却剂电路控制也能有效利用具有技术秘密的前者生产厂家的技术，故可以实现准确的空调控制，并且，通用性也可以提高。另外，通过用反相器22计算出膨胀阀21的阀开度并进行控制，从而还可以进行冷却剂电路高压侧的温度·压力异常时的保护。

另外，在本实施例中，虽然将膨胀阀21设置在发动机室3侧，但不局限于此，有时根据使用的冷却剂，也配置在车厢2内。这种情况下，变为膨胀阀21的阀开度由反相器22控制。另外，虽然在实施例中使用高压侧成为超临界压力的二氧化碳，进行冷却剂放热的热交换器为气体冷却器，但不局限于此，即使使用通常的R-134a或HC冷却剂等，由热交换器使冷却剂凝结，本发明也是有效的。

Claims (2)

1、一种车辆用空调系统，其中具备由电动压缩机、热交换器、膨胀阀及蒸发器顺次配管连接呈环状的冷却剂电路，由设置在车厢外的所述电动压缩机及热交换器进行冷却剂的压缩及放热，由设置在车厢内的所述蒸发器对该车厢内实施制冷，其特征在于，具备：

车厢外控制器，其频率控制所述电动压缩机的运转；

车厢内控制器，其在进行固定操作输入的同时输入所述车厢内的信息；

所述车厢外控制器根据来自所述车厢内控制器的信息，计算出所述电动压缩机的运转频率，以运转该电动压缩机，

所述车厢外控制器根据来自所述车厢内控制器的信息，计算出所述膨胀阀的阀开度，以控制该膨胀阀。

2、根据权利要求1所述的车辆用空调系统，其特征在于，向所述车厢外控制器输入车厢外的传感器信息，根据该信息和来自所述车厢内控制器的信息，来对用于气冷所述热交换的鼓风机进行控制。

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