專利名稱：空調(diào)壓縮機(jī)離合器電力管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及車輛供熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)中所使用的空調(diào)(A/C)壓縮 機(jī)，更具體地說，涉及這樣的空調(diào)壓縮機(jī)中所采用的壓縮機(jī)離合器的控制。
背景技術(shù)：
存在相當(dāng)大的動(dòng)力來改進(jìn)機(jī)動(dòng)車輛中燃油經(jīng)濟(jì)性。降低燃油經(jīng)濟(jì)性的一種車輛操 作是空調(diào)。空調(diào)壓縮機(jī)的運(yùn)行消耗大量的能量。因此，希望降低為操作空調(diào)壓縮機(jī)所消耗 的能量。

發(fā)明內(nèi)容
—個(gè)實(shí)施例構(gòu)思一種用于控制輸入至壓縮機(jī)離合器的電力的方法，其中該離合器 選擇性地驅(qū)動(dòng)車輛HVAC系統(tǒng)中的空調(diào)壓縮機(jī)，該方法包括以下步驟確定將壓縮機(jī)離合器 從壓縮機(jī)離合器非接合位置移動(dòng)至完全接合位置所需的第一電力水平；對(duì)壓縮機(jī)離合器施 加第一電力水平以使壓縮機(jī)離合器移動(dòng)至完全接合位置；確定將壓縮機(jī)離合器維持在完全 接合位置所需的第二電力水平，第二電力水平低于第一電力水平；以及對(duì)壓縮機(jī)離合器施 加第二電力水平以將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置。 —個(gè)實(shí)施例構(gòu)思一種車輛HVAC系統(tǒng)，該車輛HVAC系統(tǒng)可包括空調(diào)壓縮機(jī)、選擇性 地使空調(diào)壓縮機(jī)與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩源相接合的壓縮機(jī)離合器、HVAC舒適控制模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單 元。該車輛HVAC系統(tǒng)還可包括空調(diào)離合器電壓控制器，其接收來自HVAC舒適控制模塊和 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的輸入，并且將零電壓引向壓縮機(jī)離合器用于離合器脫離接合，以及根據(jù) 車輛工作情況為壓縮機(jī)離合器提供不同水平的電壓用于達(dá)到以及維持離合器完全接合。
實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是降低用于維持壓縮機(jī)離合器的電力，從而減少用于在空調(diào)模式下 操作HVAC系統(tǒng)的總電力。這可改進(jìn)車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。該改進(jìn)的壓縮機(jī)離合器控制還可改 善對(duì)接合時(shí)離合器打滑的控制，這可改善壓縮機(jī)的使用壽命并減少離合器接合期間的噪聲。


圖1為空調(diào)壓縮機(jī)和離合器控制的示意圖。 圖2是示出可被用于空調(diào)壓縮機(jī)離合器控制的車輛操作輸入的示意圖。
圖3A和3B為示出空調(diào)壓縮機(jī)離合器的控制方法的流程圖。 圖4A為示出可被用于在圖3A和3B所示的方法中的空調(diào)離合器電壓與壓縮機(jī)轉(zhuǎn) 矩的相對(duì)關(guān)系的曲線圖。 圖4B是與圖4A類似的曲線圖，但示出替代的空調(diào)離合器電壓和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩的相 對(duì)關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)參照?qǐng)D1，示出總體以20表示的HVAC系統(tǒng)的一部分和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元22。 HVAC系統(tǒng)20包括HVAC舒適控制模塊24和空調(diào)離合器電壓控制器26。 HVAC舒適控制模塊24與 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元22和空調(diào)離合器電壓控制器26進(jìn)行通信，空調(diào)離合器電壓控制器26也與 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元22進(jìn)行通信?？照{(diào)離合器電壓控制器26控制輸入到壓縮機(jī)離合器30的 電壓。 壓縮機(jī)離合器30是電磁離合器，其中線圈中的磁通提供為接合離合器30并將離 合器30保持在接合位置所需的力。為了驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)32，壓縮機(jī)離合器30選擇性地使空調(diào) (制冷)壓縮機(jī)32與轉(zhuǎn)矩源(未示出)連接。轉(zhuǎn)矩源例如可以為由內(nèi)燃機(jī)(未示出)所驅(qū) 動(dòng)的傳動(dòng)帶(未示出)。壓縮機(jī)32可以為定排量壓縮機(jī)或壓縮機(jī)容量受外部控制的外部變 排量壓縮機(jī)(與壓縮機(jī)容量受內(nèi)部控制并且不使用壓縮機(jī)離合器的內(nèi)部變排量壓縮機(jī)相 反)。 圖2示出可被用于空調(diào)壓縮機(jī)離合器控制的車輛操作輸入。系統(tǒng)輸入36可由HVAC 舒適控制模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收和使用。蒸發(fā)器溫度設(shè)定點(diǎn)38、環(huán)境溫度測(cè)量值40、 HVAC模塊鼓風(fēng)機(jī)速度42、設(shè)定用于HVAC系統(tǒng)的外界空氣/再循環(huán)模式44以及壓縮機(jī)排放 壓力46是典型的HVAC系統(tǒng)輸入。發(fā)動(dòng)機(jī)速度48、車輛速度50以及發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇速度52是 典型的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元輸入。接收作為系統(tǒng)輸入36的這些值的讀數(shù)可使用各種常規(guī)系統(tǒng) 和傳感器來得到。接下來系統(tǒng)輸入36在空調(diào)轉(zhuǎn)矩估計(jì)算法54和空調(diào)壓縮機(jī)循環(huán)估計(jì)算法 56中使用。這些算法用于計(jì)算在圖3A和3B中所示方法中使用的數(shù)值。
圖3A和3B為示出空調(diào)壓縮機(jī)離合器的控制方法的流程圖。概括地說，空調(diào)離合 器電壓控制器利用來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和HVAC舒適模塊的信號(hào)來控制傳輸給離合器的電 力量。例如，對(duì)于離合器初始接合，空調(diào)離合器電壓控制器可施加滿電壓(約12至14. 5伏 特)，并且在接合后，電壓控制器可將電壓降低至約50% (約5至6伏特)來維持離合器的 完全接合。這種電力使用上的差異取決于為將離合器牽引至接合所需的電力和使其維持在 接合所需的電力的相對(duì)關(guān)系。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)和HVAC運(yùn)行條件確保時(shí)(例如壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩的 改變)，電壓控制器可調(diào)節(jié)電壓以適應(yīng)這些變化條件。因此，在離合器接合時(shí)，不是一直施加 滿電壓，這樣在維持完全接合的同時(shí)也降低了HVAC系統(tǒng)的功率消耗。
具體地參照流程圖，在框100初始化壓縮機(jī)離合器控制。在框102估計(jì)壓縮機(jī)啟 動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩。此數(shù)值可由圖2中的空調(diào)轉(zhuǎn)矩估計(jì)算法來得到。在框104根據(jù)所估計(jì) 的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩需求來確定最小離合器接合電力。由此在框106確定用于離合器接合的離合 器電流限值，其包括電量和電流持續(xù)時(shí)間。在框108將所確定的離合器電流限值傳送給空 調(diào)離合器電壓控制器。 在框110中，HVAC舒適控制模塊根據(jù)HVAC系統(tǒng)設(shè)定和各個(gè)系統(tǒng)輸入對(duì)壓縮機(jī)開/ 關(guān)請(qǐng)求進(jìn)行初始化?？?12判斷是否請(qǐng)求壓縮機(jī)離合器接合。若否，則過程返回框100。若 請(qǐng)求，則在框114，空調(diào)離合器電壓控制器促使離合器被接合并設(shè)定離合器接合計(jì)時(shí)器。在 框116計(jì)算出估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩和/或估計(jì)的壓縮機(jī)循環(huán)速度。在框118儲(chǔ)存計(jì)算得到的 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩和/或壓縮機(jī)循環(huán)速度。在框120判斷系統(tǒng)是否已足夠穩(wěn)定以準(zhǔn)確計(jì)算估計(jì)的 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩和/或壓縮機(jī)循環(huán)速度。若否，則過程返回框100。 若足夠穩(wěn)定，則在框124中讀取離合器接合計(jì)時(shí)器，并且在框126中判斷離合器 的接合時(shí)間是否超過預(yù)設(shè)的離合器接合時(shí)間限值。若否，則過程返回框IOO。若是，則在框 128中讀取所計(jì)算的壓縮機(jī)循環(huán)速度，并且在框130中判斷離合器循環(huán)速度是否大于預(yù)設(shè)的速度。若否，則過程返回框100。若是，則在框132中讀取計(jì)算得到的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且在 框134中判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩是否小于預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)矩閾值。應(yīng)該說明的是，對(duì)于框116、118、120、 128、130、132和134，在這個(gè)過程中任選使用離合器循環(huán)速度或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩或同時(shí)使用兩者。 若壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩不小于預(yù)定的轉(zhuǎn)矩閾值，則過程返回框100。若是，則在框136中減 小提供到壓縮機(jī)離合器的電壓。該減小量可基于公式或查尋表，公式或查尋表可如圖4A中 的曲線138所示。接下來在框140中判斷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩是否大于預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)矩值。若否，則控制過 程返回框100。若是，則在框142中增大提供到壓縮機(jī)離合器的電壓，然后返回框100。該 增大量亦可基于圖4A中所示的曲線138得到。 圖4A為示出離合器電壓與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩的相對(duì)關(guān)系的曲線200的曲線圖138，具有
用作圖3A和3B中的流程圖的框136和142的輸入的查找信息。如該曲線圖所示，隨著壓
縮機(jī)轉(zhuǎn)矩需求的增大，來自空調(diào)離合器電壓控制器的離合器電壓信號(hào)以斜坡增加。 圖4B示出圖4A的替代方案。曲線圖138'中的曲線200'示出離合器電壓和壓縮
機(jī)轉(zhuǎn)矩的相對(duì)關(guān)系，其中電壓增加呈階躍增大。此曲線200'示出兩個(gè)階躍，然而在需要時(shí)，
可使用一個(gè)、三個(gè)或多個(gè)階躍。 操作的另一替代方法可以為離合器接合設(shè)定較高的第一電力水平。然后，在離合 器接合后，通過使用時(shí)間衰減常數(shù)，將該電力水平轉(zhuǎn)變至較低的第二電力水平?？梢灶A(yù)先設(shè) 定時(shí)間常數(shù)以及第一和第二電力水平。這允許簡(jiǎn)化的系統(tǒng)操作，并且可允許避免發(fā)動(dòng)機(jī)控 制單元和空調(diào)離合器電壓控制器之間的通信聯(lián)結(jié)。 盡管對(duì)本發(fā)明的某些實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的描述，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用 于實(shí)施由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種控制輸入到壓縮機(jī)離合器的電力的方法，該離合器選擇性地驅(qū)動(dòng)車輛HVAC系統(tǒng)內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)，該方法包括以下步驟(a)確定將壓縮機(jī)離合器從壓縮機(jī)離合器非接合位置移動(dòng)至完全接合位置所需的第一電力水平；(b)對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第一電力水平以使壓縮機(jī)離合器移動(dòng)至完全接合位置；(c)確定將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置所需的第二電力水平，該第二電力水平低于第一電力水平；以及(d)對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第二電力水平以將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟(e) 計(jì)算估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩；(f) 根據(jù)該估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩來確定將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置所需的第三 電力水平；以及(g) 對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第三電力水平以將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括以下步驟(e) 計(jì)算估計(jì)的壓縮機(jī)循環(huán)速度；(f) 根據(jù)該估計(jì)的壓縮機(jī)循環(huán)速度來確定將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置所需的 第三電力水平；以及(g) 對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第三電力水平以將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括以下步驟(e) 計(jì)算估計(jì)的壓縮機(jī)循環(huán)速度和估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩；(f) 根據(jù)該估計(jì)的壓縮機(jī)循環(huán)速度和估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩來確定將壓縮機(jī)離合器維持在 完全接合位置所需的第三電力水平；以及(g) 對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第三電力水平以將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(a)進(jìn)一步地通過以下步驟來限定計(jì)算壓縮 機(jī)離合器接合時(shí)的估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩，和根據(jù)該估計(jì)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩確定第一電力水平。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(c)進(jìn)一步地通過以下步驟來限定在確定第 二電力水平之前，在壓縮機(jī)離合器移動(dòng)至完全接合位置之后等待一段預(yù)設(shè)的時(shí)間。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一電力水平和第二電力水平基于離合器電壓和壓 縮機(jī)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的斜線。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一電力水平和第二電力水平基于離合器電壓和壓 縮機(jī)轉(zhuǎn)矩的關(guān)系的階躍曲線。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)和(d)進(jìn)一步地通過以下步驟來限定空 調(diào)離合器電壓控制器接收自HVAC舒適控制模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的信號(hào)并且將電壓引至 壓縮機(jī)離合器。
10. —種車輛HVAC系統(tǒng)，包括 空調(diào)壓縮機(jī)；壓縮機(jī)離合器，該壓縮機(jī)離合器構(gòu)造成選擇性地使空調(diào)壓縮機(jī)接合驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩源；HVAC舒適控制模塊；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元；以及空調(diào)離合器電壓控制器，其構(gòu)造成接收來自HVAC舒適控制模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的 輸入，并且根據(jù)車輛工作情況，將零電壓引至壓縮機(jī)離合器用于離合器脫離接合，以及將多 個(gè)電壓引至壓縮機(jī)離合器用于達(dá)到并且維持離合器完全接合。
11. 如權(quán)利要求10所述的HVAC系統(tǒng)，其中引至壓縮機(jī)離合器用于達(dá)到并維持離合器完 全接合的多個(gè)電壓基于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)矩。
12. 如權(quán)利要求10所述的HVAC系統(tǒng)，其中引至壓縮機(jī)離合器用于達(dá)到并維持離合器完 全接合的多個(gè)電壓基于壓縮機(jī)循環(huán)速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及空調(diào)壓縮機(jī)離合器電力管理。公開一種通過空調(diào)離合器電壓控制器控制輸入到壓縮機(jī)離合器的電力的方法，其中該壓縮機(jī)離合器選擇性地驅(qū)動(dòng)車輛HVAC系統(tǒng)內(nèi)的空調(diào)壓縮機(jī)。該方法可包括以下步驟確定將壓縮機(jī)離合器從壓縮機(jī)離合器非接合位置移動(dòng)至完全接合位置的第一電力水平；對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第一電力水平以使其移動(dòng)至完全接合位置；確定將壓縮機(jī)離合器維持在完全接合位置所需的第二電力水平，其低于第一電力水平；以及對(duì)壓縮機(jī)離合器施加第二電力水平以將其維持在完全接合位置。
文檔編號(hào)B60H1/00GK101725646SQ200910207290
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者E·J·斯坦克, G·A·梅杰, J·I·弗里, K·L·波雷特, S·L·布澤爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司