CN217170417U - 一种汽车的空调系统和一种汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车的空调系统和一种汽车，涉及汽车空调技术领域。所述空调系统包括：电源管理模块、电动压缩机；电源管理模块与发电机和电动压缩机分别连接，用于在行车模式下接收来自于发电机的电能，同时向电动压缩机供电；还用于在驻车模式下，向电动压缩机供电；电源管理模块包括：电池管理系统和电池包；电池管理系统被配置为接收汽车总线CAN上的第一信号，控制电池包的工作状态；电池管理系统还被配置为获取电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制电池包停止向电动压缩机供电。本实用新型的空调系统，电路结构简单，降低整车的成本，不需额外占用汽车空间。

Description

一种汽车的空调系统和一种汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车空调技术领域，尤其涉及一种汽车的空调系统和一种汽车。

背景技术

目前燃油重卡类车在整车结构设计上，具备两套制冷系统：一套是行车工况中使用燃油发动机驱动传统压缩机制冷，另一套是驻车工况使用的启动电池(铅酸电池)驱动电动压缩机制冷。

目前的驻车空调系统，已有利于电动压缩机和铅酸电池实现驻车空调的功能，其基于电信号控制继电器的导通和关闭，基于PWM进行无极变速，进而控制电动压缩机的工作状态，导致其电路结构复杂，不但增加了整车的成本，还额外占用汽车空间。

实用新型内容

鉴于上述问题，提出了本实用新型以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种汽车的空调系统和一种汽车。

第一方面，提供了一种汽车的空调系统，所述空调系统包括：电源管理模块、电动压缩机；

所述电源管理模块与发电机和所述电动压缩机分别连接，用于在行车模式下接收来自于所述发电机的电能，同时，向所述电动压缩机供电；还用于在驻车模式下，向所述电动压缩机供电；

其中，所述电源管理模块包括：电池管理系统和电池包；

所述电池管理系统被配置为接收汽车总线CAN上的第一信号，控制所述电池包的工作状态，所述第一信号包括：表征行车模式的信号和表征驻车模式的信号，所述工作状态包括：接收所述电能，同时，向所述电动压缩机供电，或者，直接向所述电动压缩机供电；

所述电池管理系统还被配置为获取所述电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制所述电池包停止向所述电动压缩机供电。

可选的，所述电源管理模块还包括：直流电压转换器；

所述直流电压转换器与所述电池包和所述电动压缩机分别连接，用于将所述电池包产生电能的电压，转换为所述电动压缩机的工作电压。

可选的，所述空调系统还包括：空调箱总成HVAC和冷凝器总成；

所述空调箱总成HVAC的前端设有第一继电器；

所述第一继电器被配置为接收所述汽车总线CAN上的第二信号，导通或者断开所述空调箱总成HVAC的供电回路，所述第二信号包括：表征空调系统开始工作的信号和表征空调系统停止工作的信号；

所述冷凝器总成的前端设有第二继电器；

所述第二继电器被配置为接收所述第二信号，导通或者断开所述冷凝器总成的供电回路。

可选的，所述电动压缩机被配置为接收所述汽车总线CAN上的第三信号，按照所述第三信号中包括的转速参数信号运行。

可选的，所述电池包与发动机连接，用于为所述发动机提供启动电压。

可选的，所述电动压缩机的工作电压等级包括：24V至48V。

可选的，所述空调箱总成HVAC与所述电池包和所述发电机分别连接；

所述冷凝器总成与所述电池包和所述发电机分别连接；

所述发电机被配置为在行车模式下，向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电；

所述电池包被配置为在驻车模式下，向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电。

可选的，所述电池管理系统被配置为获取所述电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制所述电池包停止向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电。

第二方面，一种汽车，所述汽车包括：如第一方面任一所述的空调系统。

本实用新型具有以下优点：

汽车的空调系统包括：电源管理模块、电动压缩机；电源管理模块包括：电池管理系统和电池包，电池管理系统被配置为接收汽车总线CAN上的第一信号，行车模式下电池包接收来自于发电机的电能，同时，向电动压缩机供电；驻车模式下电池包直接向电动压缩机供电。电池管理系统还被配置为获取电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制电池包停止向电动压缩机供电。

本实用新型的空调系统，不需要电信号控制继电器的导通和关闭，而是利于电池管理系统BMS和汽车总线CAN，控制电动压缩机的工作状态，电路结构简单，降低了整车的成本，同时不需额外占用汽车空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一种优选的汽车空调系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中行车模式下电能流动方向示意图；

图3是本实用新型实施例中驻车模式下电能流动方向示意图；

图4是本实用新型实施例一种优选的汽车总线CAN的系统拓扑示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

发明人发现，燃油重卡类车在整车结构设计上，具备两套制冷系统：一套是行车工况中使用燃油发动机驱动传统压缩机制冷，另一套是驻车工况使用的启动电池(铅酸电池)驱动电动压缩机制冷。

利于电动压缩机，在驻车工况下工作，以启动电池作为动力驱动源，实现空调功能，一般情况下，为满足空调系统的热负荷需求，电动压缩机的功率负载较大，铅酸电池普遍需要容量增大50％以上，不但造成整车重量增加，成本增加，并且因为是基于电信号控制继电器的导通和关闭，进而控制电动压缩机的工作状态，导致其电路结构较为复杂，进一步增加整车成本的同时，还额外占用本不富裕的汽车空间。

而且，电动压缩机、冷凝风机均为大功率用电器。铅酸电池为保证发动机正常启动容量，所以给驻车空调的电池容量会不足，导致空调系统工作时间不足、制冷能力较差，且多次深度放电会造成启动电池损坏；另外，铅酸电池本身就存在体积大、重量大、产品生命周期短等问题。

另外，目前驻车空调系统，主要分为顶置一体式、内置分体式、双模一体式和家用空调改制四大类，其需要增加的部件较多，占用车顶天窗(逃生窗)位置，部分车型整车超高，冷凝水排水不畅，不美观且存在质量风险。顶置一体式驻车空调冷凝水排水不畅；改制家用空调方案质量可靠性差、不美观，整车认证不符合法规；双模一体式驻车空调压缩机润滑油回油差，压缩机质量问题突出，模式切换过程热舒适性差。

针对上述问题，发明人经过大量研究、实地测试，创造性的提出本实用新型的一种汽车的空调系统和一种汽车，以下对本实用新型的技术方案进行详细描述和说明。

本实用新型的空调系统包括：电源管理模块、电动压缩机；电源管理模块包括：电池管理系统BMS和电池包；电源管理模块与发电机和电动压缩机分别连接，用于在行车模式下接收来自于发电机的电能，同时，向电动压缩机供电；还用于在驻车模式下，向电动压缩机供电。在行车模式下接收来自于发电机的电能，相当于在行车模式下，发电机为电池包充电，同时，电池管理系统BMS还控制电池包向电动压缩机供电。而在驻车模式下，由于发电机不工作，自然无法向为电池包充电，所以电池管理系统BMS控制电池包直接向电动压缩机供电。

电池管理系统BMS被配置为接收汽车总线CAN上的第一信号，控制电池包的工作状态，汽车总线CAN上的第一信号包括：表征行车模式的信号和表征驻车模式的信号，电池包的工作状态包括：接收电能，同时，向电动压缩机供电，或者，直接向电动压缩机供电。

本实用新型实施例中，电池包采用锂离子电池包，而不采用铅酸电池，锂离子电池包与汽车的发动机连接，用于为发动机提供启动电压，为了保证汽车的正常启动，电池管理系统BMS还被配置为获取锂离子电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值(一般为高于发电机启动电压对应的电量)时，控制锂离子电池包停止向电动压缩机供电。

参照图1，示出了本实用新型实施例一种优选的汽车空调系统的结构示意图，以24V电池包、48V电动压缩机为例。电源管理模块BMS还包括：直流电压转换器DC/DC，直流电压转换器DC/DC与电池包和48V电动压缩机分别连接，用于将电池包产生电能的电压24V，转换为电动压缩机的工作电压48V。之所以电动压缩机的工作电压设为48V，是为了提供空调系统的制冷能力，可以理解的是，还可以根据实际需求选择不同电压等级的电动压缩机。

空调系统还包括：空调箱总成HVAC和冷凝器总成。空调箱总成HVAC的前端设有第一继电器；第一继电器被配置为接收汽车总线CAN上的第二信号，导通或者断开空调箱总成HVAC的供电回路，第二信号包括：表征空调系统开始工作的信号和表征空调系统停止工作的信号；冷凝器总成的前端设有第二继电器；第二继电器被配置为接收第二信号，导通或者断开冷凝器总成的供电回路。可以理解的是，无论是行车模式还是驻车模式，只有用户需要空调系统开始工作时，空调箱总成HVAC和冷凝器总成，以及电动压缩机才需要工作，由于电池是否向外供电可以由电池管理系统BMS控制，因此，空调箱总成HVAC和冷凝器总成各自供电回路的导通或者关断，需要依靠继电器实现，本实用新型实施例中，两个继电器被配置为受控于汽车总线CAN，而不是电信号。

电动压缩机被配置为接收汽车总线CAN上的第三信号，按照第三信号中包括的转速参数信号运行，不需要额外配置PWM无极变速。电动压缩机的工作电压等级可以包括：24V、48V，根据实际需求进行选择。

另外，空调系统以外，发电机一般由驱动马达为其提供动力能源，整车上还有其他整车用电器，需要由电池包供电。空调箱总成HVAC与电池包和发电机分别连接；冷凝器总成与电池包和发电机分别连接；发电机被配置为在行车模式下，向空调箱总成HVAC和冷凝器总成供电，这样可以减小电池包的电量消耗；而驻车模式下，发电机不工作，当用户需要空调系统开始工作时，空调箱总成HVAC和冷凝器总成需要供电，因此，电池包被配置为在驻车模式下，向空调箱总成HVAC和冷凝器总成供电。

如前所述，电池管理系统BMS被配置为获取电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，即，电池包电量低于发电机启动所需电压对应的电量时，电池管理系统BMS控制电池包停止向空调箱总成HVAC和冷凝器总成供电，以保证汽车可以正常启动。汽车启动之后，发电机工作，可以向电池包传输电能，为电池包充电。

参照图2，示出了本实用新型实施例中行车模式下电能流动方向示意图；参照图3，示出了本实用新型实施例中驻车模式下电能流动方向示意图。由此可以清楚的表示出两种模式下电能的流向区别。行车模式下，发电机作为主要动力驱动源，产生电能，提供给整车用电器、电源管理模块、空调箱总成HVAC以及冷凝器总成。同时，发电机产生的电能，通过电源管理模块提供给电动压缩机。驻车模式下，发电机不工作，电源管理模块作为主要动力驱动源，产生电能，提供给整车用电器、电源管理模块、空调箱总成HVAC以及冷凝器总成。

由于本实用新型实施例中，是由汽车CAN总线控制空调系统，因此，汽车CAN总线区别于目前的拓扑结构，采用AC(控制器面板)+ECC(控制器黑盒子)的组合模式，AC仅负责人机交互功能并发送空调相关开关信号；同时在汽车总线CAN上增加电池管理系统BMS、直流电压转换器DC-DC、电动压缩机几个元件器。ECC通过汽车总线CAN获取驾驶员操作信息、电池包电量、电池包充放电信息、整车车速等信息，还通过传感器采集空调系统压力、室内外温度等，将所有信息融合，计算、判定电动压缩机需要的运行转速、直流电压转换器DC-DC的工作状态等信息，并通过汽车总线CAN发送给各执行元件器。

参照图4，示出了本实用新型实施例一种优选的汽车总线CAN的系统拓扑示意图。图4中，BCAN表示：车身控制器局域网络；PCAN表示：动力控制器局域网络；AC表示：空调控制器面板；DCM表示：车门控制单元；IVI表示：多媒体屏；EAS表示：电动压缩机；BMS_24V表示：电池管理系统，电池为24V；HVAC表示：空调箱总成；DCDC表示：直流电压转换器。可以知晓，空调系统所涉及的CAN为BCAN。IC表示：仪表；ECAS表示：电控空气悬架；FCS表示：前向摄像头；GCU表示：气罐控制器；TCU表示：变速器控制单元；BCM表示：车身控制单元；OBD表示：诊断口；TPMS表示：胎压监测系统；RET表示：液力缓速器；EBS/ABS+ESC表示：刹车防抱死系统+电子稳定控制；EMS表示：发动机控制单元；Tbox表示：车联网主机。当然，根据实际的车辆状态，上述汽车总线CAN的系统拓扑示意图中，有些设备可能没有，但针对虚线框中涉及汽车空调系统的必须存在。

本实用新型实施例中，基于上述汽车空调系统，还提供一种汽车，所述汽车包括：如上任一所述的空调系统。

通过上述实施例，本实用新型的汽车空调系统，在传统燃油车辆空调系统的基础上，用新型锂电池包以及配套的电源管理系统匹配各种电压等级的电动压缩机，替代燃油发动机匹配传统压缩机，取消铅酸电池，保留原冷凝器总成、空调箱总成等，用一套空调系统实现行车、驻车两个工况的车辆制冷。同时本实用新型的技术方案，可以拓展至多个电压平台，如下表：

电动压缩机电压平台可以在24V至48V之间，空调箱总成等用电设备电压平台可以选择12V或者24V。当然，如果空调箱总成等用电设备电压平台选择12V，电动压缩机电压平台为48V，那么电池包的电压也为12V，直流电压转换器DC/DC就为12V转换48V。

本实用新型的新型电源管理模块，可实现充电和多电压放电功能，以48V放电、24V放电、24V充电为例：

1、48V放电：对外为电动压缩机提供48V直流动力源；

2、24V放电：为发动机提供启动电压、为空调箱总成HVAC等低压用电设备提供低压电；

3、24V充电：通过整车发电机为电池包充电。

本实用新型的空调系统，不需要电信号控制继电器的导通和关闭，而是利于电池管理系统BMS和汽车总线CAN，控制电动压缩机的工作状态，电路结构简单，降低了整车的成本，同时不需额外占用汽车空间。取消原机械压缩机、原铅酸电池，保留空调箱总成、冷凝器总成，降低空调系统重量、简化系统整车布置结构。驻车过程中采用电源管理模块作为电动压缩机动力驱动源，可以实现多次深度放充电，保证空调系统长时间工作，提升空调制冷能力和驾乘舒适度。使用48V电动压缩机制冷，提升空调制冷能力，提升驾乘舒适性。用新型锂电池包以及电源管理系统替代铅酸电池，节省布置空间同时达到整车降重的目的，本实用新型的空调系统具有较高的实用性。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (9)

1.一种汽车的空调系统，其特征在于，所述空调系统包括：电源管理模块、电动压缩机；

所述电源管理模块与发电机和所述电动压缩机分别连接，用于在行车模式下接收来自于所述发电机的电能，同时，向所述电动压缩机供电；还用于在驻车模式下，向所述电动压缩机供电；

其中，所述电源管理模块包括：电池管理系统和电池包；

所述电池管理系统被配置为接收汽车总线CAN上的第一信号，控制所述电池包的工作状态，所述第一信号包括：表征行车模式的信号和表征驻车模式的信号，所述工作状态包括：接收所述电能，同时，向所述电动压缩机供电，或者，直接向所述电动压缩机供电；

所述电池管理系统还被配置为获取所述电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制所述电池包停止向所述电动压缩机供电。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述电源管理模块还包括：直流电压转换器；

所述直流电压转换器与所述电池包和所述电动压缩机分别连接，用于将所述电池包产生电能的电压，转换为所述电动压缩机的工作电压。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统还包括：空调箱总成HVAC和冷凝器总成；

所述空调箱总成HVAC的前端设有第一继电器；

所述第一继电器被配置为接收所述汽车总线CAN上的第二信号，导通或者断开所述空调箱总成HVAC的供电回路，所述第二信号包括：表征空调系统开始工作的信号和表征空调系统停止工作的信号；

所述冷凝器总成的前端设有第二继电器；

所述第二继电器被配置为接收所述第二信号，导通或者断开所述冷凝器总成的供电回路。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述电动压缩机被配置为接收所述汽车总线CAN上的第三信号，按照所述第三信号中包括的转速参数信号运行。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述电池包与发动机连接，用于为所述发动机提供启动电压。

6.根据权利要求2所述的空调系统，其特征在于，所述电动压缩机的工作电压等级包括：24V、48V。

7.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述空调箱总成HVAC与所述电池包和所述发电机分别连接；

所述冷凝器总成与所述电池包和所述发电机分别连接；

所述发电机被配置为在行车模式下，向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电；

所述电池包被配置为在驻车模式下，向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电。

8.根据权利要求7所述的空调系统，其特征在于，所述电池管理系统被配置为获取所述电池包的实时电量，并在实时电量低于预设值时，控制所述电池包停止向所述空调箱总成HVAC和所述冷凝器总成供电。

9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括：如权利要求1-8任一所述的空调系统。

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