CN1671570A - 用于车辆的空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有再生部分的车辆的空调装置。该空调装置包括经由电磁离合器(5)与发动机(1)的输出轴(1a)相连接的第一压缩机(6)、在减速期间用于电动地回收(100)的动能的电动发电机(2)、用于存储由电动发电机(2)回收的能量的蓄电池(9)以及由电动机(13)驱动的第二压缩机。当车辆(100)处于减速状态时，通过使电磁离合器(5)脱开而使第一压缩机(6)与发动机(1)断开，并且通过由电动机驱动的第二压缩机(13)进行空气调节。

Description

用于车辆的空调装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的空调装置，其包括再生部分和蓄电池装置。
背景技术
通常，在一种包括作为动力源的发动机和内部空调装置的车辆中，空调装置的压缩机由发动机驱动。
另一方面，在具有作为动力源的发动机的车辆中，已知这样一种类型的车辆，其中执行一种通常被称作怠速止动控制的控制，在该控制中，停止燃油供应，以便在诸如当车辆停止时的预定情况下使发动机停止。
在一种具有空调装置并且其中执行怠速止动控制的传统车辆的情况下，当怠速停止时，由于空调装置的压缩机不能工作，所以不能执行空气调节操作。
还已知另一种类型的车辆，其中即使在发动机停止时也可以实施空气调节操作。例如，在一种由日本未审查的专利申请的首次公开文本No.2000-179374所披露的车辆中或者在一种由日本未审查的专利申请的首次公开文本No.2002-47964所披露的车辆中，压缩机适于由发动机和电动机有选择性地驱动，通过离合器的接合或脱开来使发动机与压缩机相连接或者断开，使离合器接合，并且在发动机运转时单独由发动机或者由发动机和电动机驱动压缩机；以及使离合器脱开并且单独由电动机驱动压缩机。
还已知另一种类型的车辆，其包括用于在减速期间将车辆的动能回收成电能的再生部分和用于储存由该再生部分所回收的电能的蓄电池部分，并且其中使用存储在蓄电池部分中的电能使电气装置例如用于压缩机的电动机工作。
在日本未审查的专利申请的首次公开文本No.2000-179374中所披露的上述车辆为这样一种类型车辆的一个示例，即，该车辆为所谓的混合动力车辆，其中用于压缩机的电动机适于有选择性地作为再生部分和用于驱动车辆的电动机。在这种情况下，通过经由这样一种方式进行能量的回收，即，使离合器接合，从而使驱动轮的动能经由发动机传输给作为再生部分的电动机。
在该车辆中，压缩机适于由发动机和电动机有选择性地驱动，并且适于通过离合器的接合或脱开来使发动机和压缩机连接或断开，以便甚至在发动机停止时也进行空气调节；然而，由于在减速期间通过发动机的介入由再生部分回收车辆的动能，所以在再生操作期间必须使离合器接合；因此，与空气调节的需要无关，压缩机必然被驱动。
在这样的情况下，会遇到这样的问题，即，当在再生操作期间驱动压缩机时，由于摩擦力的增加而减少了再生的能量。
发明内容
针对上述情况，本发明的一个目的在于提供一种用于车辆的空调装置，其甚至在发动机停止时也能够进行空气调节，并且能提高再生操作的效率。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于车辆的空调装置，其包括：用于空气调节的第一压缩机，其通过离合器与发动机的输出轴相连；再生部分，用于在减速期间将车辆的动能回收为电能；蓄电池部分，用于存储由再生部分回收的电能；用于空气调节的第二压缩机，其由使用回收电能的电动机驱动；以及用于控制空气调节的空调装置控制部分，其适于在车辆减速期间通过使离合器脱开而使第一压缩机与发动机断开，并且适于单独使用第二压缩机进行空气调节。
根据如上所述构造的空调装置，由于当再生能量由再生部分回收时使第一压缩机与发动机断开，所以可以减小在再生操作期间的摩擦力，并且可以使再生能量的大小增加对应于摩擦力的减少量的量。另外，甚至在发动机停止时或实施再生操作时也可使用第二压缩机进行空气调节。
空调装置可进一步包括用于在预定条件下自动地停止或启动发动机的自动停止-启动发动机控制部分；用来确定发动机的自动停止-启动控制或空气调节操作中的哪一个优先的优先确定部分；以及用于确定所需的空调装置负载并且将所需的空调装置负载与预定值进行比较的所需负载确定部分，其中空调装置控制部分可适于在使发动机的自动停止-启动控制优先时单独操作第二压缩机，并且除了第二压缩机之外，还通过在使空气调节操作优先时接合离合器而使第一压缩机也工作，并且所需的空调装置负载大于预定值。
根据如上所述构造的空调装置，由于在使发电机的自动停止-启动控制优先时单独操作第二压缩机来进行空气调节，所以即使在发动机自动停止时也可以进行空气调节。另外，由于当使空气调节操作优先时除了第二压缩机之外第一压缩机也工作，并且所需的空调装置负载大于预定值，所以使空气调节操作优先于发动机的自动停止-启动控制，从而可根据所需空调装置负载实施适当的空调装置控制。
在上述的空调装置中，当使空气调节操作优先时、当所需空调装置负载大于预定值时以及当通过操作第一和第二压缩机中的任一个达到所需空调装置负载时，空调装置控制部分可适于将第一和第二压缩机的效率进行相互比较，而且空调装置控制部分还可适于使第二压缩机操作，并且通过在第二压缩机的效率高于第一压缩机的效率时使离合器脱开接合而将第一压缩机与发动机断开，还可适于通过使离合器接合而由发动机操作第一压缩机，以及在第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时使第二压缩机停止。
根据如上所述构造的空调装置，当通过操作第一和第二压缩机中的任一个达到所需空调装置负载时，可以有选择性地使用其效率高于另一个压缩机的效率的第一和第二压缩机中的任一个来进行空气调节。
在上述空调装置中，空调装置控制部分可适于通过使离合器脱开而将第一压缩机与发动机断开，并在第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时以及当再生部分回收电能时使第二压缩机操作。
根据如上所述构造的空调装置，当再生部分回收电能时，使再生操作优先，并且即使在第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时也通过单独使用第二压缩机来实施空气调节。
在上述空调装置中，再生部分可适于有选择地用作用来驱动车辆的驱动电动机，并且可适于在用作驱动电动机时使用存储在蓄电池部分中的能量。
根据如上所述构造的空调装置，可以增加在具有以发动机和电动机作为动力源的混合动力车辆中的再生能量的大小。
在上述空调装置中，优先确定部分可以包括可由操作者操作的按钮。
附图说明
图1为一示意图，示出了根据一实施例的混合动力车辆的总体结构，该混合动力车辆包括本发明的用于车辆的空调装置。
图2为一流程图，示出了在该实施例中的用于空调装置的压缩机的控制操作。
具体实施方式
下面将参考图1和图2对根据本发明的用于车辆的空调装置的一个实施例进行说明。
图1为一示意图，示出了包括用于车辆的空调装置的平行驱动式混合动力车辆100的总体结构。在该混合动力车辆100中，作为动力源的发动机1和电动发电机2(再生部分)以及自动变速器3依次被串连在一起。电动发电机2能够产生电功率。经由自动变速器3将发动机1和电动发电机2的驱动力传送到驱动轮W上。在混合动力车辆100的减速操作期间，将驱动力从驱动轮W传送到电动发电机2上，并且电动发电机2作为一种发电机，以便产生再生的制动力并将车辆的动能回收为电能。
使发动机1的输出轴1a可经由一带轮和皮带机构4以及一电磁离合器5与用于空气调节的由发动机驱动的压缩机6(第一压缩机)连接。由受ECU7控制的电磁离合器5实施由发动机驱动的压缩机6的控制操作，即，当电磁离合器5被接合时，由发动机驱动的压缩机6处于正与发动机1连接的工作状态(以下可将该状态称为“开动状态”)，而当电磁离合器5被脱开时，由发动机驱动的压缩机6处于正与发动机1断开的非工作状态(以下可将该状态称为“关闭状态”)。
电动发电机2的驱动操作和再生操作由从ECU7接收控制命令的动力驱动单元(PDU)8来进行。动力驱动单元8和与电动发电机2电连通的高压蓄电池9(蓄电池部分)相连接。蓄电池9包括例如依次串连的多个模件，每个模件包括多个串连的蓄电池单元。
使高压蓄电池9与降压变换器(downverter)10和逆电器11相连接。由ECU7控制的降压变换器10使蓄电池9的电压降低以向包括在12伏电压系统中的各个附件12供电。使用由ECU7控制的逆电器11将蓄电池9的直流功率转换成交流功率，并且供应给用于空气调节的由电动机驱动压缩机13(第二压缩机)。
这样，混合动力车辆100包括由发动机驱动的压缩机6和作为用于车内空气调节的压缩机的由电动机驱动的压缩机13。要注意的是，在本实施例中，由发动机驱动的压缩机6的能力(冷却能力)被设定得高于由电动机驱动的压缩机13的能力。
ECU7控制着用于控制供给发动机1的燃油量的燃油供应控制装置14，而且ECU7还在预定的条件下执行发动机的自动停止-启动控制(例如公知的怠速止动控制)。为此，ECU7接收各种信号，例如来自用于测量车辆速度的速度传感器21的输出信号、来自用于探测变速器3的换挡位置的挡位传感器22的输出信号、来自用于检测制动踏板15的操作的制动开关23的输出信号、来自用来测量加速踏板16的操作程度的加速踏板传感器25的输出信号、来自用来测量蓄电池9的充电状态的充电状态传感器26的输出信号，等等。在这个实施例中，ECU7和燃油供应控制装置14形成在预定条件下自动停止或者启动发动机1的自动停止-启动发动机控制部分。
另外，混合动力车辆100包括两个用于空气调节的按钮(优先确定部分)，在进行空气调节时由操作者选择其中的一个。用于空气调节的按钮中的一个为用于使空气调节优先的“AC-AUTO”按钮31。当选择了“AC-AUTO”按钮31时，ECU7执行这样一种控制操作，即，当所需的空调装置负载大于预定值时，发动机1被启动，以便即使在发动机1处于怠速停止状态时也操作由发动机驱动的压缩机6。用于空气调节的按钮中的另一个是用于使发动机1的自动停止-启动控制优先的“AC_ECON”按钮32。当选择了“AC_ECON”按钮32时，ECU7执行这样一种控制操作，即，使燃油效率优先于空气调节，也就是说，使由发动机驱动的压缩机6处于非工作状态，并且与所需的空调装置负载的大小无关地仅操作由电动机驱动的压缩机13。
接着，将参照图2中所示的流程图对在这个实施例中用于空气调节的压缩机的控制操作进行说明。
图2中所示的流程图示出了用于空气调节的压缩机的控制操作的流程。用于空气调节的压缩机的控制操作的流程由ECU7重复并周期性地执行。
在步骤S101中读入用于控制的基本信息，例如车速、换挡位置、加速踏板16的操作程度、车内温度和周围温度等。
接着，控制操作进入步骤S102，其中确定是否选择“AC_AUTO”按钮31。
当步骤S102的确定结果为“否”时，操作进入步骤S103，其中确定是否选择“AC_ECON”按钮32。
当在步骤S103中的确定结果为“否”时，这就意味着不需要空气调节，操作进入步骤S104，其中由发动机驱动的压缩机6和由电动机驱动的压缩机13都处于非工作状态(关闭状态)，然后操作进入步骤S105，其中执行怠速停止控制许可，随后控制程序立即结束。使由发动机驱动的压缩机6以这样一种方式处于非工作状态，即，该方式使电磁离合器5脱开，以便使由发动机驱动的压缩机6与发动机1断开(以下将不重复相同的说明)。
当在步骤S103中的确定结果为“是”时，即，选择了“AC_ECON”按钮32，这意味着使发动机1的自动停止-启动控制优先，操作进入步骤S106，其中仅使由电动机驱动的压缩机13处于工作状态(处于开动状态)，使由发动机驱动的压缩机6处于非工作状态(处于关闭状态)，接着操作进入步骤S105，其中执行怠速停止控制许可，然后控制流程立刻结束。换句话说，在这样的情况下，使燃油效率要优先于空气调节，即，当允许怠速停止控制时，使由发动机控制的压缩机6不工作，并且无论所需空调装置负载的大小如何，仅使由电动机驱动的压缩机13工作以进行空气调节。因此，即使当发动机1停止时，也可由电动机驱动的压缩机13进行空气调节。
相反，当步骤S102中的确定结果为“是”时，即，选择了“AC_AUTO”按钮31，这意味着使空气调节操作优先，操作进入步骤S107，其中确定是否所需空调装置负载大于预定值。
当步骤S107的确定结果为“否”(即，所需空调装置负载≤预定值)时，操作进入步骤S106，其中仅使由电动机驱动的压缩机13处于工作状态(开动状态)，并且使由发动机驱动的压缩机6处于非工作状态(关闭状态)，然后操作进入步骤S105，其中执行怠速止动控制许可，随后控制流程立即结束。换句话说，在这样的情况下，由于所需空调装置负载很小，所以由电动机驱动的压缩机13单独满足所需空调装置负载。
当步骤S107中的确定结果为“是”(即，所需空调装置负载＞预定值)时，操作进入步骤S108，其中确定是否由电动机驱动的压缩机13单独满足所需空调装置负载。
当步骤S108中的确定结果为“否”时，这意味着由电动机驱动的压缩机13单独不能满足所需空调装置负载，操作进入步骤S109，其中使由发动机驱动的压缩机6和由电动机驱动的压缩机13都处于工作状态(处于开动状态)，从而可通过压缩机6和13得到与所需空调装置负载相对应的足够的冷却能力。然后，操作进入步骤S110，其中没有执行怠速停止控制许可，并且控制程序立即结束。换句话说，在这样的情况下，启动发动机1，使电磁离合器5接合，并且甚至在满足用于发动机1的怠速停止操作的条件时也使由发动机驱动的压缩机6工作。
当步骤S108中的确定结果为“是”时，这意味着由电动机驱动的压缩机13单独满足所需空调装置负载，操作进入步骤S111，其中确定是否在使由电动机驱动的压缩机13单独工作的情况下的空气调节效率高于在使由发动机驱动的压缩机6单独工作的情况下的空气调节效率。
空气调节效率或者压缩机的效率可由用于得到空气调节所用的预定发热量所消耗的能量大小来限定。能量大小可由在由发动机驱动的压缩机6的情况下所消耗的燃油量来限定，并且能量大小可通过在由电动机驱动的压缩机13的情况下所消耗的电功率来限定。
可制出限定压缩机6和13的效率、所需空调装置负载和发动机旋转速率之间的关系的图表并将其存储在ECU7中，从而根据当前的条件例如所需空调装置负载、发动机旋转速率等优选地选择由发动机驱动的压缩机6和由电动机驱动的压缩机13中的一个。因为，总体来说，发动机的燃油效率在旋转速率较高时较高，所以在发动机旋转速率相对较高时优选地选择由发动机驱动的压缩机6。
当步骤S111中的确定结果为“是”时，这意味着由电动机驱动的压缩机13具有更高的效率，操作进入步骤S106，其中仅使由电动机驱动的压缩机13处于工作状态(开动状态)，并使由发动机驱动的压缩机6处于非工作状态(关闭状态)，然后操作进入步骤S105，其中执行怠速停止控制许可，随后控制程序立即结束。
当步骤S111中的确定结果为“否”时，这意味着由发动机驱动的压缩机6具有更高的效率，操作进入步骤S112，其中确定是否在减速期间执行了再生操作。
当步骤S112中的确定结果为“否”时，这意味着在减速期间没有执行再生操作，操作进入步骤S113，其中仅使由发动机驱动的压缩机6处于工作状态(开动状态)，而且使由电动机驱动的压缩机13处于非工作状态(关闭状态)，接着操作进入步骤S110，其中没有执行怠速停止控制许可，然后控制程序立即结束。
如上所述，当所需空调装置负载通过操作由发动机驱动的压缩机6和由电动机驱动的压缩机13中的任一个来达到时，选择两个压缩机中具有较高效率的那个，并使其工作，从而减少能量消耗，并且可提高混合动力车辆100的燃油效率。
相反，当步骤112中的确定结果为“是”时，这意味着在减速期间正在执行再生操作，操作进入步骤S106，其中使由电动机驱动的压缩机13单独处于工作状态(开动状态)，并且使由发动机驱动的压缩机6处于非工作状态(关闭状态)，然后操作进入步骤S105，其中执行点速任动控制许可，接着控制流程立即结束。更为具体的是，如果当在减速期间执行再生操作时使由发动机驱动的压缩机6工作，则使再生能量的大小减小对应于摩擦力的增加的量；因此，在这个实施例中，当在减速期间执行再生操作时，即使确定由发动机驱动的压缩机6拥有更高的效率(换句话说，确定由电动机驱动的压缩机13拥有较低的效率)，也仅使由电动机驱动压缩机13工作来进行空气调节。
根据上述的控制操作，可以增加再生能量的大小，由此可提高再生的效率，并且可提高燃油效率。另外，由于通过再生的能量直接操作由电动机驱动的压缩机13，可减少蓄电池9的充电/放电损失，并且可有效地使用蓄电池9的能量。此外，可以停止发动机1，而不会有异常的感觉。
在这个实施例中，通过执行步骤S101至步骤S113中的控制操作而形成空调装置控制部分。
其他实施例
本发明不局限于上述实施例。
例如，本发明可以应用于这样一种车辆中，即，其中仅使用发动机作为动力源，即使本发明可应用于其中以发动机和电动机作为动力源的混合动力车辆中。
另外，作为蓄电池部分的蓄电池9可由电容器代替。
工业实用性
如上所述，根据本发明的用于车辆的空调装置，由于当由再生部分回收再生能量时使第一压缩机与发动机断开，所以可以减少在再生操作期间的摩擦力，并且可使再生能量的大小增加与减少的摩擦力相对应的量，即，可提高再生的效率。另外，甚至在发动机停止时或在实施再生操作时，也可以使用第二压缩机来进行空气调节。
根据本发明的另一种用于车辆的空调装置，由于当使发动机的自动停止—启动控制优先时单独操作第二压缩机来进行空气调节，甚至当发动机自动停止时，也可以进行空气调节。另外，由于当使空气调节操作优先时除了第二压缩机之外还使第一压缩机也工作，并且所需空调装置负载大于预定值，所以使空气调节操作优先于发动机的自动停止-启动控制，从而可以根据所需空调装置负载来实施适当的空调装置控制。
根据本发明的再一种用于车辆的空调装置，由于可有选择地使用第一和第二压缩机中具有大于另一个压缩机的效率的一个来进行空气调节，所以当通过操作第一和第二压缩机中的任一个来达到所需空调装置负载时，可以减少能量的消耗。
根据本发明的又一种用于车辆的空调装置，当再生部分回收电能时，使再生操作优先，并且即使当第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时也单独使用第二压缩机来实施空气调节。
根据本发明的另一种用于车辆的空调装置，可增加在具有发动机和电动机作为动力源的混合动力车辆中的再生能量的大小，因此，可提高再生的效率，并且可提高车辆的燃油效率。

Claims (6)

1.一种用于车辆的空调装置，包括：
用于空气调节的第一压缩机，其经由离合器与发动机的输出轴相连；
用于在减速期间将车辆的动能回收为电能的再生部分；
用于储存由再生部分回收的电能的蓄电池部分；
用于空气调节的第二压缩机，其由使用回收电能的电动机驱动；以及
用于控制空气调节的空调装置控制部分，其适于通过在车辆减速期间脱开离合器使第一压缩机与发动机断开，并且仅用第二空气压缩机来进行空气调节。
2.如权利要求1所述的空调装置，还包括：
用于在预定条件下自动地停止或启动发动机的自动停止-启动发动机控制部分；
用于确定使发动机的自动停止-启动控制或空气调节操作中的哪一个优先的优先确定部分；以及
所需的空调装置负载确定部分，用于确定所需空调装置负载，并将所需空调装置负载与预定值相比较，
其中，空调装置控制部分适于在使发动机的自动停止-启动控制优先时单独操作第二压缩机，并且除了第二压缩机之外，还通过在使空气调节操作优先时使离合器接合而使第一压缩机也工作，并且所需空调装置负载大于预定值。
3.如权利要求2所述的空调装置，其特征为，在使空气调节操作优先时、在所需空调装置负载大于预定值时和在通过操作第一和第二压缩机中的任一个来达到所需空调装置负载时，空调装置控制部分适于使第一和第二压缩机的效率相互比较，以及
空调装置控制部分适于使第二压缩机工作，并在第二压缩机的效率高于第一压缩机的效率时，通过使离合器脱开而使第一压缩机与发动机断开，并且适于通过接合离合器而由发动机来操作第一压缩机，以及在第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时使第二压缩机停止。
4.如权利要求3所述的空调装置，其特征为，空调装置控制部分适于通过使离合器脱开而使第一压缩机与发动机断开，并且在第二压缩机的效率低于第一压缩机的效率时以及在再生部分回收电能时使第二压缩机工作。
5.如权利要求3所述的空调装置，其特征为，再生部分适于有选择地作为用于驱动车辆的驱动电动机，并适于在作为驱动电动机工作时使用存储在蓄电池部分中的能量。
6.如权利要求2所述的空调装置，其特征为，优先确定部分包括可由操作者操作的按钮。
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