專利名稱：車輛空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體地涉及一種車輛空調(diào)系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種車輛空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠高效地分配電力到制冷劑壓縮裝置和電加熱器。
背景技術(shù)：
車輛空調(diào)系統(tǒng)在本領(lǐng)域中已知。例如，申請?zhí)枮镹o. H05-85142的日本未審公開專利出版物描述一種車輛空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有可變?nèi)萘恐评鋭嚎s機(jī)和受壓縮的制冷劑循環(huán)通過的蒸發(fā)器。該系統(tǒng)配置成加熱已由該蒸發(fā)器冷卻的空氣并推進(jìn)具有規(guī)定溫度的空氣進(jìn)入車輛車廂。空氣混合門控制由該蒸發(fā)器冷卻的空氣量和由該加熱器加熱的空氣量的比例來獲得吹入車輛車廂中的空氣的所需溫度。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在日本未審公開專利出版物No. H05-85142中描述的系統(tǒng)中，沒有管理冷卻和加熱所需的能量。因此，發(fā)生能量消耗的浪費(fèi)以及能夠降低車輛行駛的距離。相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少能量消耗的車輛空調(diào)系統(tǒng)。鑒于該已知技術(shù)的狀態(tài)，車輛空調(diào)系統(tǒng)基本上包括電動(dòng)制冷劑壓縮裝置、蒸發(fā)器、電加熱器、空氣溫度確定部件、車廂內(nèi)部溫度控制部件、上限電力設(shè)置部件以及電力分配控制器。該蒸發(fā)器配置成接收從該電動(dòng)制冷劑壓縮裝置排出的制冷劑。該電加熱器布置在空氣通道中的蒸發(fā)器的下游。該空氣溫度確定部件配置成確定空氣通道中的蒸發(fā)器的上游位置處的第一空氣溫度以及蒸發(fā)器和電加熱器之間的位置的第二空氣溫度。該車廂內(nèi)部溫度控制部件配置成將空氣通道中的電加熱器的下游位置處的車輛內(nèi)部排出空氣溫度設(shè)置為目標(biāo)排出空氣溫度。該上限電力設(shè)置部件配置成為電力設(shè)置上限，該電力能夠供給到電動(dòng)制冷劑壓縮裝置和電加熱器。該電力分配控制器配置成基于上游溫度差和下游溫度差的比例分配該上限電力到電動(dòng)制冷劑壓縮裝置和電加熱器，其中，該上游溫度差以第一空氣溫度和第二空氣溫度之間的差為基礎(chǔ)，該下游溫度差以目標(biāo)排出空氣溫度和第二空氣溫度之間的差為基礎(chǔ)。


現(xiàn)在參考形成該原始公開的一部分的附圖圖I是示出根據(jù)公開實(shí)施例的車輛空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)例的示意性系統(tǒng)圖；圖2是示出能夠由該車輛空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)控制器執(zhí)行的操作的實(shí)例的流程圖；圖3是示出該車輛空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器下游側(cè)溫度特性的實(shí)例的圖表；
圖4是示出能夠由該車輛空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行以設(shè)置電力上限的操作的實(shí)例的流程圖；圖5是示出由該車輛空調(diào)系統(tǒng)使用的標(biāo)識(shí)CFl的狀態(tài)的實(shí)例的時(shí)間圖；圖6是示出由該車輛空調(diào)系統(tǒng)使用的標(biāo)識(shí)CF2的狀態(tài)的實(shí)例的時(shí)間圖；圖7是示出由該車輛空調(diào)系統(tǒng)使用的壓縮機(jī)的狀態(tài)的實(shí)例的時(shí)間圖；圖8是示出由該車輛空調(diào)系統(tǒng)使用的正溫度系數(shù)(PTC)加熱器的狀態(tài)的實(shí)例的時(shí)間圖。
具體實(shí)施例方式選擇的實(shí)施例現(xiàn)在將參考附圖進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容清楚可知，提供該實(shí)施例下面描述只為示出，并不為限制由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容限定的本發(fā)明。圖I是示出根據(jù)公開實(shí)施例的車輛空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)例的系統(tǒng)圖。在該實(shí)例中，包括該車輛空調(diào)系統(tǒng)的車輛是電動(dòng)車。該電動(dòng)車包括供給電力來操作驅(qū)動(dòng)馬達(dá)32的電池40。該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)32因此驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪31來驅(qū)動(dòng)該車輛。代替電動(dòng)車，該車輛也可以包括內(nèi)燃機(jī)，或可以是既使用燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)又使用電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力車輛。此外，該車輛可以是轎車、卡車、廂式貨車、多功能越野車或任何其它合適類型的車輛。典型地，該車輛中的控制器檢測驅(qū)動(dòng)力，該驅(qū)動(dòng)力由駕駛員通過例如下壓油門踏板而要求。該控制器因此根據(jù)所要求的驅(qū)動(dòng)力控制從電池40供給電力到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)32。在制動(dòng)過程期間，能夠?qū)嵤┰偕苿?dòng)，由該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)32產(chǎn)生的電力可供給到電池40。典型地，該驅(qū)動(dòng)控制和再生制動(dòng)控制由通用控制器30執(zhí)行。該通用控制器30能夠基于電池40的電荷狀態(tài)(SOC)和各種驅(qū)動(dòng)條件執(zhí)行控制操作來根據(jù)駕駛員要求獲得行駛狀態(tài)，同時(shí)增加車輛的電力的消耗效率。該車輛空調(diào)系統(tǒng)具有外部空氣進(jìn)氣口 1，配置成從車輛車廂外部吸入空氣，以及內(nèi)部空氣進(jìn)氣口 2，配置成從車輛車廂內(nèi)部吸入空氣。該車輛空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步具有進(jìn)氣門3，配置成控制內(nèi)部空氣混合物比例Xrec。該空氣混合物比例Xrec代表通過該外部空氣進(jìn)氣口 I吸入的空氣量與通過該內(nèi)部空氣進(jìn)氣口 2吸入的空氣量的比例。該進(jìn)氣門3基于由駕駛員設(shè)置或由自動(dòng)空調(diào)控制所要求的內(nèi)部空氣混合物比例Xrec進(jìn)行控制，例如，適當(dāng)?shù)卮蜷_和關(guān)閉。通過該空氣入口吸入的空氣由例如馬達(dá)5驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)風(fēng)扇4供給到蒸發(fā)器6。該馬達(dá)5基于由駕駛員設(shè)置的或自動(dòng)空調(diào)控制要求的空氣流量適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)該風(fēng)機(jī)風(fēng)扇4。蒸發(fā)器6操作來通過交換空氣與通過該蒸發(fā)器6的受壓縮制冷劑之間的熱量而冷卻引入該蒸發(fā)器6的空氣。該冷卻系統(tǒng)包括用于交換熱量的蒸發(fā)器6，可變?nèi)萘康闹评鋭嚎s機(jī)9、冷凝器8和膨脹閥7。在完成該蒸發(fā)器6中熱交換之后，制冷劑由該可變?nèi)萘康闹评鋭嚎s機(jī)9壓縮，該壓縮機(jī)也可稱為電動(dòng)制冷劑壓縮裝置。該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9可由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并被配置成根據(jù)供給的電力來產(chǎn)生壓縮性能。當(dāng)該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9以較大容量被驅(qū)動(dòng)時(shí)，因?yàn)閴嚎s性能較高，冷卻性能較高。當(dāng)該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9以較小容量被驅(qū)動(dòng)時(shí)，因?yàn)閴嚎s性能較低，冷卻性能也較小。換句話說，當(dāng)供給的電力較大時(shí)，冷卻性能較大，當(dāng)供給的電力較小時(shí)，冷卻性能較低。如本領(lǐng)域公知，由該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9壓縮的制冷劑在冷凝器8中變?yōu)榱黧w。該流體制冷劑由膨脹閥7擴(kuò)散為霧并供給到蒸發(fā)器6的內(nèi)部。該冷卻系統(tǒng)本身可以是傳統(tǒng)類型冷卻系統(tǒng)，因此將不更詳細(xì)地描述。在該實(shí)施例中，消耗最多電力的冷卻系統(tǒng)的部件采用可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9。因此，分配到該冷卻系統(tǒng)的電力量與分配到該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9的電力量基本相同。通過該蒸發(fā)器6后，冷卻空氣由加熱器芯部10供給并加熱，該加熱器芯部沿空氣通道布置在下游?？煞Q為電加熱器的該加熱器系統(tǒng)包括加熱器芯部10，PTC加熱器和泵11，該泵配置成將經(jīng)加熱的水從PTC加熱器12內(nèi)部供給到加熱器芯部10。加熱器芯部10操作來通過在空氣和通過該加熱器芯部10的加熱水之間交換熱量而加熱引入該加熱器芯部10的空氣。該泵11由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并循環(huán)被加熱的水。因?yàn)樵摫?1通常簡單地用來循環(huán)經(jīng)加熱的水，所以該泵11通常具有低電量消耗。當(dāng)要求由加熱器芯部10加熱空氣時(shí)，該泵11配置成自動(dòng)地執(zhí)行規(guī)定操作。在該實(shí)例中，PTC加熱器12采用具有自身溫度控制特性的加熱元件。該P(yáng)TC加熱器12根據(jù)供給的電量加熱，直到達(dá)到規(guī)定溫度。當(dāng)該P(yáng)TC加熱器12達(dá)到規(guī)定溫度時(shí)，電阻值急劇增加，該加熱元件保持恒定溫度。通過該P(yáng)TC加熱器12的水被加熱到規(guī)定溫度并供 給為經(jīng)加熱的水。換句話說，當(dāng)供給的電力較大時(shí)，加熱性能較高，并當(dāng)供給的電力較小時(shí)，加熱性能較低。在該實(shí)施例中，加熱系統(tǒng)的通常消耗最多電力的部件為PTC加熱器12。因此，分配到該加熱系統(tǒng)的電力量與分配到PTC加熱器12的電力量基本相同。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括空氣排出口 14，用于吹出已經(jīng)由該冷卻系統(tǒng)和該加熱器系統(tǒng)調(diào)節(jié)的空氣。該系統(tǒng)也包括車廂內(nèi)部溫度設(shè)置裝置15，例如配置成使駕駛員能夠設(shè)置車廂內(nèi)部溫度的恒溫器?？照{(diào)器開關(guān)16配置成允許或禁止該冷卻系統(tǒng)中可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9的操作。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括配置成發(fā)出用于風(fēng)擋除霜和/或除霧要求的除霜器開關(guān)17。該空氣排出口 14可稱為實(shí)現(xiàn)本實(shí)例目的的一個(gè)單獨(dú)實(shí)體。但是，該空氣排出口 14實(shí)際包括多個(gè)空調(diào)孔和除霜孔。空氣被排出的位置根據(jù)由駕駛員選擇的或由自動(dòng)空調(diào)控制要求的排出模式適當(dāng)?shù)嘏渲?。例如，在第一排出模式中，?jīng)調(diào)節(jié)的空氣從空調(diào)孔排出。在第二排出模式中，經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣從空調(diào)導(dǎo)管和腳管排出。在第三排出模式中，經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣從空調(diào)孔、腳管以及除霜孔排出。當(dāng)選擇使用大量排出口的模式時(shí)，排出的空氣量更大，并因此空氣流量更大。相反地，當(dāng)選擇使用小量空氣排出口的模式時(shí)，排出的空氣量較小，空氣流量較小。因此，如下面更仔細(xì)地解釋，當(dāng)空氣排出口的數(shù)量較大時(shí)，第二空氣溫度Tof應(yīng)當(dāng)較低。也就是，假定使用相同的或基本相同的電力，該空氣冷卻性能或空氣加熱性能根據(jù)該排出模式而不同。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括空調(diào)控制器20，該控制器接收來自車廂內(nèi)部溫度設(shè)置裝置15、空調(diào)開關(guān)16和除霜器開關(guān)17的信號(hào)。該空調(diào)控制器20進(jìn)一步接收來自環(huán)境空氣溫度傳感器21的傳感器信號(hào)，該傳感器布置在外部空氣進(jìn)氣口 I附近并配置成檢測車輛外部的環(huán)境空氣溫度。此外，該空調(diào)控制器20接收內(nèi)部空氣溫度傳感器22，該傳感器布置在內(nèi)部空氣進(jìn)氣口 2附近并配置成檢測車輛車廂內(nèi)的內(nèi)部空氣溫度。該空調(diào)控制器20也通過，例如，控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)通信線，連接到通用控制器30上，從而該空調(diào)控制器20接收最大可傳遞的電力INLmax，該電力基于例如來自通用控制器30的電池SOC的因素進(jìn)行設(shè)置。應(yīng)該指出的是，空調(diào)控制器20，控制器30和這里討論的任何其它控制器的每個(gè)都能夠包括或共用例如具有控制程序的微型計(jì)算機(jī)，該程序如這里討論的控制以及相互作用于該車輛的部件?？照{(diào)控制器20、控制器30和這里討論的任何其它控制器每個(gè)也可包括或共用其它傳統(tǒng)部件，例如輸入接口電路、輸出接口電路和存儲(chǔ)裝置例如ROM (只讀存儲(chǔ)器)裝置和RAM (隨機(jī)調(diào)用存儲(chǔ)器)裝置。該RAM和ROM存儲(chǔ)處理結(jié)果和由空調(diào)控制器20和控制器30運(yùn)行的控制程序。此外，空調(diào)控制器20、控制器30和這里討論的任何其它控制器以傳統(tǒng)方式操作地連接到該車輛的部件上。本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容清楚可知，空調(diào)控制器20、控制器30和這里討論的任何其它控制器的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)和算法可以是硬件和軟件的任何組合，該組合將實(shí)施這里討論的實(shí)施例的功能。當(dāng)車輛是電動(dòng)車輛時(shí)，該車輛由電池40驅(qū)動(dòng)，該電池40基本上是唯一能量源。因此，當(dāng)電池40的電荷狀態(tài)低時(shí)，能夠供給到空調(diào)的電力量被限制到較低值來給予驅(qū)動(dòng)車輛優(yōu)先權(quán)。相反地，當(dāng)電荷狀態(tài)等于 或大于規(guī)定值時(shí)，充足電力量可用于供給到空調(diào)器。該空調(diào)控制器20基于前面提及的傳感器信號(hào)和開關(guān)信號(hào)執(zhí)行車廂內(nèi)部溫度控制來獲得該車輛車廂內(nèi)部的舒適環(huán)境，同時(shí)減少電力消耗。更具體地說，當(dāng)由車廂內(nèi)部溫度設(shè)置裝置15設(shè)置目標(biāo)車廂內(nèi)部溫度時(shí)，目標(biāo)排出空氣溫度XM基于例如該目標(biāo)車廂內(nèi)部溫度和實(shí)際內(nèi)部空氣溫度之間的差進(jìn)行設(shè)置。例如，如果該內(nèi)部空氣溫度低于該目標(biāo)車廂內(nèi)部溫度，那么為該目標(biāo)排出空氣溫度XM設(shè)置較高溫度值。相反地，如果該內(nèi)部空氣溫度高于該目標(biāo)車廂內(nèi)部溫度，那么為目標(biāo)排出空氣溫度XM設(shè)置較低溫度值。該冷卻系統(tǒng)和加熱器系統(tǒng)操作來獲得目標(biāo)排出空氣溫度XM并且輸送舒適的、適當(dāng)?shù)爻凉竦目諝獾杰噹?。如本領(lǐng)域公知，用在裝備有內(nèi)燃機(jī)或其它發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛中的傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)配置成使用由該發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)通過在蒸發(fā)器出口附近將空氣冷卻為大概4°C而必要地為供給到車廂內(nèi)部的空氣除濕。經(jīng)冷卻的空氣然后由加熱器芯部加熱，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流動(dòng)通過該芯部并作為經(jīng)加熱的水。該空氣被加熱到所需要的溫度并被吹入該車廂。但是，雖然當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)正常操作時(shí)該傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)可以正常操作，但是當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，該操作不會(huì)發(fā)生。此外，即使當(dāng)冷卻不必要時(shí)，該壓縮機(jī)施加載荷到該發(fā)動(dòng)機(jī)上，該發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)產(chǎn)生熱量。因此，能量效率降低。在未裝備發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛中，該加熱器系統(tǒng)使用電力作為熱源。在這種車輛中，如果供給到冷卻系統(tǒng)和加熱器系統(tǒng)的電力未被最優(yōu)化，那么空氣會(huì)被不必要地冷卻和加熱。因此，電池動(dòng)力的浪費(fèi)使用將增加，這對(duì)車輛在不對(duì)電池重新充電情況下能夠行駛的距離產(chǎn)生不利影響。如現(xiàn)在所述，可以執(zhí)行根據(jù)公開實(shí)施例的車輛空調(diào)控制過程，該過程能夠以所需要的或最優(yōu)的方式分配電力到冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)。圖2是示出能夠由該系統(tǒng)執(zhí)行的空調(diào)控制操作實(shí)例的流程圖。該流程圖因此可用于解釋涉及電力分配的處理操作。假定進(jìn)氣門3、風(fēng)機(jī)風(fēng)扇4的操作、空氣混合門13等根據(jù)分離的控制順序進(jìn)行控制。同樣，雖然該空調(diào)控制器20描述為執(zhí)行這些操作，但是該系統(tǒng)中的任何合適的控制器或多個(gè)控制器能夠執(zhí)行該操作。步驟SI中，該空調(diào)控制器20確定該除霜器開關(guān)17是否打開。如果該開關(guān)17是開的，那么該空調(diào)控制器20處理繼續(xù)到步驟S2。但是，如果該開關(guān)17是關(guān)的，那么該空調(diào)控制器20確定駕駛員對(duì)濕度滿意，該處理前進(jìn)到步驟S10，如下所述。步驟S2中，該空調(diào)控制器20確定該空調(diào)控制器開關(guān)16是否打開。如果該開關(guān)16是開的，那么該空調(diào)控制器20處理繼續(xù)到步驟S3。但是，如果該開關(guān)16是關(guān)的，那么該空調(diào)控制器20確定駕駛員不需要冷卻空氣，該處理前進(jìn)到步驟S14。步驟S3中，該空調(diào)控制器20使用下面示出的示例性等式計(jì)算空氣流通道中的蒸發(fā)器6上游位置處的第一空氣溫度Teva_in。該操作可稱為空氣溫度檢測操作。該空調(diào)控制器20因此在這一方面起空氣溫度確定部件的作用。Teva_in= { (Tamb+Δ Teva_in) X (I - Xrec ) +T inc X Xrec}在該等式中，Tamb代表由環(huán)境溫度傳感器21檢測的環(huán)境溫度，Tinc代表由內(nèi)部空氣溫度傳感器22檢測的內(nèi)部空氣溫度，Xrec代表內(nèi)部空氣混合比例。雖然該第一空氣溫度Teva_in在該實(shí)例中通過計(jì)算進(jìn)行推算，但是該傳感器可設(shè)置來檢測第一空氣溫度Teva_in。步驟S4中，該空調(diào)控制器20執(zhí)行 用于模式標(biāo)識(shí)CFl的模式確定過程，表示是否應(yīng)當(dāng)使用該加熱器系統(tǒng)。首先，該空調(diào)控制器20推算蒸發(fā)器6與加熱器芯部10之間的第二空氣溫度Tof。圖3是示出第二空氣溫度Tof的推算值的實(shí)例的圖表。該空調(diào)控制器20基于排出模式選擇特性曲線，并基于目標(biāo)排出空氣溫度XM推算第二空氣溫度Tof。該操作也可稱為空氣溫度檢測操作。同樣，可設(shè)置傳感器來檢測第二空氣溫度Tof?？照{(diào)控制器20然后計(jì)算該目標(biāo)排出空氣溫度XM與第二空氣溫度Tof之間的差A(yù)T，并基于該差Λ T設(shè)置標(biāo)識(shí)CFl。圖5是用于該標(biāo)識(shí)CFl的示例性模式確定時(shí)間表。如果該差A(yù)T大于規(guī)定值ΛΤ2 (或ΛΤ1)，那么該標(biāo)識(shí)CFl設(shè)置為1，因?yàn)榉浅Ｐ枰捎眉訜崞餍静?0加熱空氣。相反地，如果該差A(yù)T小于規(guī)定值A(chǔ)TlO^ ΛΤ2)，那么該標(biāo)識(shí)CFl設(shè)置為2，因?yàn)閹缀醪恍枰捎眉訜崞餍静?0加熱空氣。該標(biāo)識(shí)CFl可以例如根據(jù)滯回特性進(jìn)行設(shè)置從而避免控制偏差，如本領(lǐng)域中所公知的那樣。步驟S5中，空調(diào)控制器20確定該標(biāo)識(shí)CFl是否設(shè)置為I。如果標(biāo)識(shí)CFl設(shè)置為1，那么空調(diào)控制器20處理繼續(xù)到步驟S6，如果該標(biāo)識(shí)CFl設(shè)置為2，那么繼續(xù)到步驟S13。如果該標(biāo)識(shí)CFl等于2，那么沒有必要通過加熱器芯部10加熱空氣。因此，空調(diào)控制器設(shè)置將分配到該加熱器系統(tǒng)的電力INL_PTC至零(0)，并設(shè)置分配到該冷卻系統(tǒng)的電力INL_comp至電力上限AC_INL。下面將更詳細(xì)地說明該電力上限AC_INL。步驟S6中，該空調(diào)控制器20讀入該電力上限AC_INL并計(jì)算將分配到該冷卻系統(tǒng)的電力INL_comp?，F(xiàn)在將說明該電力上限AC_INL和執(zhí)行來計(jì)算電力INL_comp的處理。圖4是示出執(zhí)行用于設(shè)置電力上限AC_INL的操作的實(shí)例的流程圖。步驟S31中，空調(diào)控制器20讀入從通用控制器30接收的最大可傳遞電力INLmax。步驟S32中，空調(diào)控制器20讀入環(huán)境溫度Tamb以及乘客設(shè)置溫度T*，該溫度已例如通過該車輛內(nèi)部溫度設(shè)置裝置15而設(shè)置。該空調(diào)控制器20使用環(huán)境溫度Tamb和乘客設(shè)置溫度T*的值來從預(yù)先存儲(chǔ)的圖表讀取空調(diào)自限制電力INLorg。步驟S33中，該空調(diào)控制器20確定是否INLmax〉INLorg。如果INLmax>INLorg，那么步驟S34中該空調(diào)控制器20設(shè)置該值INLorg為電力上限。在這種情況下，空調(diào)控制器20起上限電力設(shè)置部件的作用。如果INLmax不大于INLorg，那么步驟S35中空調(diào)控制器20設(shè)置該值INLmax為電力上限。該操作可稱為電力上限設(shè)置操作。因此，通過選擇由該通用控制器30限制的值和基于由該空調(diào)系統(tǒng)執(zhí)行的自施加限制所限制的值之間的較低值來保存電力。分配到冷卻系統(tǒng)即分配到可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)9的電力量INL_comp根據(jù)以下等式計(jì)算INL_comp=AC_INLX { (Teva_in - Tof) X η 1}/{ (XM - Tof) X η 2+ (Teva_in -Tof) X η 1}
在該等式中，η I代表該蒸發(fā)器6的溫度轉(zhuǎn)換效率，n 2代表加熱器芯部10的溫度轉(zhuǎn)換效率。因此，待分配給該冷卻系統(tǒng)的電力和待分配給該加熱器系統(tǒng)的電力基于該電力上限AC INL以及上游溫度差(Teva_in - Tof )與下游溫度差(XM - Tof )的比例進(jìn)行計(jì)算，其中該上游溫度差是位于該蒸發(fā)器6的上游的空氣通道的位置的第二空氣溫度Tof和第一空氣溫度Teva_in之間的溫度差，該下游溫度差是目標(biāo)排出空氣溫度XM和第二空氣溫度Tof之間的溫度差。換句話說，該電力上限AC_INL基于溫度降低(上游溫度差)和溫度增加(下游溫度差)的比例進(jìn)行分配，該溫度降低將由該冷卻系統(tǒng)的冷卻動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)，該溫度增加由該加熱器系統(tǒng)的加熱動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。因此，能夠阻止相應(yīng)系統(tǒng)的不必要的冷卻和加熱，并且該空調(diào)系統(tǒng)能夠更高效地進(jìn)行操作。同樣，除濕可以在不超過該電力上限AC_INL的情況下實(shí)現(xiàn)，對(duì)于風(fēng)擋的防霧效果能夠?qū)崿F(xiàn)。
回到圖7，該空調(diào)控制器20在步驟S7中確定該電力INL_comp是否大于該上限電力AC_INL。如果是這樣，那么空調(diào)控制器20確定冷卻具有優(yōu)先權(quán)并且該處理前進(jìn)到步驟S13。步驟S13中，該空調(diào)控制器20將待分配到加熱器系統(tǒng)的電力INL_PTC設(shè)置為零(0)，將待分配到冷卻系統(tǒng)的電力INL_comp設(shè)置為電力上限AC_INL。相反地，如果INL_comp等于或小于電力上限AC_INL，那么空調(diào)控制器20處理前進(jìn)到步驟S8。步驟S8中，該空調(diào)控制器20確定該電力INL_comp是否為負(fù)。如果INL_comp為負(fù)，那么不必要供給電力到該冷卻系統(tǒng)，該空調(diào)控制器20前進(jìn)到步驟S14。步驟S14中，該空調(diào)控制器20將待分配到冷卻系統(tǒng)的電力INL_comp設(shè)置為零(0)，并將待分配到加熱器系統(tǒng)的電力INL_PTC設(shè)置為電力上限AC_INL。相反地，如果INL_comp等于或大于零(0)，那么該空調(diào)控制器20處理前進(jìn)到步驟S9。步驟S9中，該空調(diào)控制器20計(jì)算待分配到該加熱器系統(tǒng)的電力INL_PTC，如下述等式所示INL_PTC=AC_INL - INL_comp該操作可稱為電力分配控制操作，空調(diào)控制器20用作電力分配控制器。換句話說，待供給到冷卻系統(tǒng)的電力和待供給到加熱器系統(tǒng)的電力根據(jù)上游溫度差和下游溫度差進(jìn)行設(shè)置。步驟SlO中，該空調(diào)控制器20執(zhí)行用于模式標(biāo)識(shí)CF2的模式確定過程，表明是否有必要操作冷卻系統(tǒng)和加熱器系統(tǒng)二者或只操作一個(gè)或另一個(gè)。該操作可稱為電力分配控制操作。圖6是用于該標(biāo)識(shí)CF2的時(shí)間圖。如果目標(biāo)排出空氣溫度XM低于值XMl(或XM2)，因此表明低溫，那么不太需要通過加熱器芯部10加熱空氣，并且標(biāo)識(shí)CF2設(shè)置為3。值XMl和XM2同樣也配置以具有滯回特性。如果目標(biāo)排出空氣溫度XM高于值XM4 (或XM3)，因此表明高溫，那么不太需要通過該冷卻系統(tǒng)冷卻空氣，標(biāo)識(shí)CF2設(shè)置為I。該值XM3和XM4也配置為具有滯回特性。如果上面提及的條件都不存在，那么冷卻系統(tǒng)和加熱器系統(tǒng)二者都被使用，該標(biāo)識(shí)CF2設(shè)置為2。因此，根據(jù)目標(biāo)排出空氣溫度XM，通過傳遞電力到該系統(tǒng)其中之一可以將電力集中在那一系統(tǒng)。因此，電力消耗可以減小，巡航距離能夠得以改善。同樣地，當(dāng)除霜開關(guān)17關(guān)閉時(shí)，執(zhí)行上述處理。換句話說，當(dāng)對(duì)于濕度管理的需求較小時(shí)，電力消耗由操作該空調(diào)系統(tǒng)而被抑制，由此簡單地考慮溫度?；氐綀D2，空調(diào)控制器20在步驟Sll中確定標(biāo)識(shí)CF2的值是否是I。如果該值是I，那么該空調(diào)控制器20確定沒有必要操作該冷卻系統(tǒng)并且前進(jìn)到步驟S14，其中INL_comp設(shè)置為零(0)，INL_PTC被設(shè)置為AC_INL。步驟S12中，該空調(diào)控制器20確定標(biāo)識(shí)CF2的值是否是2。如果該值是2，那么該空調(diào)控制器20確定該加熱和冷卻系統(tǒng)二者是否都被操作，該處理前進(jìn)到步驟S2。另一方面，如果該標(biāo)識(shí)CF2的值不是2而是3，那么沒有必要操作該加熱器系統(tǒng)?？照{(diào)控制器20處理因此前進(jìn)到步驟S13，其中INL_PTC設(shè)置為AC_INL，INL_PTC設(shè)置為零(O)。步驟S15中，空調(diào)控制器20執(zhí)行模式確定過程，用于模式標(biāo)識(shí)CF_comp，該標(biāo)識(shí)表示電力是否將供給到冷卻系統(tǒng)。圖7是該標(biāo)識(shí)CF_comp的實(shí)例性的時(shí)間圖。如果該電力INL_comp大于規(guī)定的值x2 (或xl),那么該標(biāo)識(shí)CF_comp設(shè)置為I，如實(shí)或基本如實(shí)地供給當(dāng)前設(shè)置的電力INL_comp。如果該電力INL_comp小于規(guī)定值xl (或x2),那么，即使該冷卻系統(tǒng)采用電力INL_comp進(jìn)行操作，乘客通常也不會(huì)由于空調(diào)系統(tǒng)的操作而感到車廂內(nèi)部空氣的改善，效率將會(huì)降低。因此，在這種情況下，該標(biāo)識(shí)CF_comp設(shè)置為2。同樣，值xl和x2如上面討論的其它值那樣表示滯回特性。 步驟S16中，空調(diào)控制器20確定該標(biāo)識(shí)CF_comp的值是否為I。如果該值是I，那么空調(diào)控制器20處理前進(jìn)到步驟S_17。如果該值為2，那么空調(diào)控制器20前進(jìn)到步驟S18并且設(shè)置電力INL_comp為零(O)。換句話說，如果期望車輛車廂內(nèi)部空氣不會(huì)受到操作該空調(diào)系統(tǒng)而改善，那么供給到該空調(diào)系統(tǒng)的電力設(shè)置為零(O)。這會(huì)減少電力消耗并改善電池不充電的情況下車輛行駛的距離。該操作也稱為電力分配控制操作。步驟S17中，該空調(diào)控制器20執(zhí)行模式確定過程用于模式標(biāo)識(shí)CF_PTC，其表示電力是否供給到該加熱器系統(tǒng)。圖8是用于標(biāo)識(shí)CF_PTC的示例性時(shí)間圖。如果該電力INL_PTC大于規(guī)定值y2 (或yl)，那么該標(biāo)識(shí)CF_PTC設(shè)置為1，如實(shí)或基本如實(shí)地供給當(dāng)前設(shè)置的電力INL_PTC。如果該電力INL_PTC小于規(guī)定值y2 (或yl)，那么，即使該加熱器系統(tǒng)采用電力INL_PTC操作，乘客也不會(huì)感到由于空調(diào)動(dòng)作而對(duì)車廂內(nèi)部空氣的改善，效率將會(huì)降低。因此，在這種情況下，該標(biāo)識(shí)CF_PTC設(shè)置為2。該值yl和y2如上面討論的其它值那樣表示滯回特性。步驟S19中，該空調(diào)控制器20處理確定該標(biāo)識(shí)CF_PTC的值是否為I。如果該值為I，那么該空調(diào)控制器20處理前進(jìn)到步驟S21。如果該值為2，那么該空調(diào)控制器20處理前進(jìn)到步驟S20并設(shè)置該電力INL_PTC為零(O)。換句話說，如果期望不通過操作該空調(diào)系統(tǒng)而改善車輛車廂內(nèi)部的空氣，那么供給到該空調(diào)系統(tǒng)的電力設(shè)置為零(O)。這會(huì)降低電力消耗并改善不對(duì)電池充電情況下車輛行駛的距離。該操作可稱為電力分配操作。然后，步驟S21中，根據(jù)上述操作而最終設(shè)置的電力INL_comp和INL_PTC輸出至各自的系統(tǒng)。如可以從上文理解的那樣，該系統(tǒng)包括由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)9(也就是電動(dòng)制冷劑壓縮裝置)。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括蒸發(fā)器6，從該可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)9排出的制冷劑供給到該蒸發(fā)器，和加熱器芯部10 (電加熱器)，該加熱器芯部由布置在空氣通道上的蒸發(fā)器6下游的PTC加熱器12加熱。上面討論的步驟S3和S4中執(zhí)行的操作檢測或推算空氣通道中的蒸發(fā)器6上游位置的第一空氣溫度Teva_in，以及蒸發(fā)器6和加熱器芯部10之間的位置處的第二溫度Tof。該空調(diào)控制器20因此配置成控制該系統(tǒng)，使得空氣通道中的加熱器芯部10下游位置處的車輛內(nèi)部排出空氣溫度匹配目標(biāo)排出空氣溫度。上面討論的步驟S31中執(zhí)行的操作中，設(shè)置電力上限AC_INL，該上限可供給到包括可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)9的冷卻系統(tǒng)和包括加熱器芯部10的加熱器系統(tǒng)。在上面討論的步驟S6和S9中執(zhí)行的操作中，基于上游溫度差(Teva_in - Tof)和下游溫度差(XM - Tof )的比例將上限電力AC_INL提供到該冷卻系統(tǒng)和該加熱器系統(tǒng)。該上游溫度差是第一空氣溫度Teva_in和第二空氣溫度Tof之間的差，該下游溫度差是目標(biāo)排出空氣溫度XM和第二空氣溫度Tof之間的差。因此，該冷卻系統(tǒng)的制冷劑壓縮性能和該加熱器系統(tǒng)的經(jīng)冷卻的空氣加熱性能可以高效地實(shí)現(xiàn)，而不超過設(shè)置的上限電流AC_INL。相應(yīng)地，不對(duì)電池重新充電情況下車輛能夠行駛的距離可以通過減小浪費(fèi)的能量消耗而改善。此外，步驟S15到S20中執(zhí)行的處理中，當(dāng)待分配到該冷卻系統(tǒng)的電力等于或低于值xl或值x2時(shí)，供給至該冷卻系統(tǒng)的電力被停止。同樣，當(dāng)待分配到該加熱器系統(tǒng)的電力等于或小于值yl或值y2時(shí)，供給至該加熱器系統(tǒng)的電力被停止。因 此，當(dāng)期望車輛車廂內(nèi)部的空氣不會(huì)通過操作該空調(diào)系統(tǒng)而改善時(shí)，通過設(shè)置供給到該空調(diào)系統(tǒng)的電力為零(0)，電力的消耗可以減小，在不向電池重新充電情況下車輛能夠行駛的距離得以增加。可選擇地，代替停止供給電力，可以基于如上面討論的規(guī)定比例限制電力的供給。此外，如上討論的步驟SlO到S14中執(zhí)行的處理中，當(dāng)目標(biāo)排出空氣溫度XM低于溫度XMl或溫度XM2 (第一規(guī)定的溫度)時(shí)，電力被供給到該冷卻系統(tǒng)(而不是該加熱系統(tǒng))。當(dāng)目標(biāo)排出空氣溫度XM等于或高于比該第一規(guī)定溫度高的溫度XM4或XM3(第二規(guī)定溫度)時(shí)，電力供給到加熱器系統(tǒng)(而不是該冷卻系統(tǒng))。因此，根據(jù)目標(biāo)排出空氣溫度XM，電力可通過傳遞電力只到系統(tǒng)之一而被集中在一個(gè)系統(tǒng)。因此，該電力消耗能夠被降低，不對(duì)電池重新充電情況下車輛能夠行駛的距離可以提高。此外，上面的實(shí)例也涉及安裝在電動(dòng)車中的車輛空調(diào)系統(tǒng)，上面描述的特點(diǎn)和操作也能夠用于安裝在由燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛或混合動(dòng)力車輛中的空調(diào)系統(tǒng)。同樣，雖然第一空氣溫度Teva_in在上例中由計(jì)算機(jī)計(jì)算推算,但是分離的溫度傳感器等能夠用于直接地檢測第一空氣溫度Teva_in。在上面實(shí)例中，第二空氣溫度Tof使用制備的圖表根據(jù)目標(biāo)排出空氣溫度XM進(jìn)行計(jì)算。該方法可用于該目標(biāo)排出空氣溫度XM的匯聚特性進(jìn)行使用。但是，可設(shè)置分離的溫度傳感器來直接檢測目標(biāo)排出空氣溫度XM0此外，在上面實(shí)例中，該可變?nèi)萘康膲嚎s機(jī)9是在該冷卻系統(tǒng)中主要的電力消耗部件。同樣，PTC加熱器12也是該加熱器系統(tǒng)中主要的電力消耗部件。因此，該電力供給基于這兩個(gè)主要?jiǎng)恿ο牟考奶囟ㄒ蠖幌鄳?yīng)地分配。但是，也可接受的是，設(shè)置用于冷卻系統(tǒng)和加熱器系統(tǒng)的電力分配比例，考慮包括在相應(yīng)系統(tǒng)中的電力致動(dòng)器的電力消耗。上面討論的特點(diǎn)和操作也能夠在任何其它系統(tǒng)中被使用，該系統(tǒng)包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)并使用電力操作。雖然PTC加熱器12用在上面描述實(shí)例的加熱器系統(tǒng)中，但是也可以使用另一類型的加熱元件。也就是說，上面討論的特點(diǎn)和操作可用于采用最優(yōu)方式分配電力到每個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)保持電力消耗在有限的范圍內(nèi)。當(dāng)只有選定實(shí)施例被選擇來示出本發(fā)明時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容清楚可知可以做出各種改變和改進(jìn)而不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍。例如，各種部件的尺寸、形狀、位置或取向可以按照需要和/或要求而進(jìn)行改變。示出的直接互相連接或互相接觸的部件也能夠具有布置在它們中間中間結(jié)構(gòu)。元件的該功能能夠由兩個(gè)實(shí)施，或相反。實(shí)施例的該結(jié)構(gòu)和功能能夠在其它實(shí)施例中被采用。不必要所有的優(yōu)勢同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)特別的實(shí)施例中。與現(xiàn)有技術(shù)不同的每個(gè)特點(diǎn)，單獨(dú)或與其它特點(diǎn)組合，也應(yīng)該由申請人考慮作為分離的其它發(fā)明描述，包括由這樣特點(diǎn)表征的
結(jié)構(gòu)的和/或功能的概念。因此，根據(jù)本發(fā)明提供該實(shí)施例前面的描述只為示出，并不為限定由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容定義的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種車輛空調(diào)系統(tǒng)，包括 電動(dòng)制冷劑壓縮裝置； 蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器配置成接收從所述電動(dòng)制冷劑壓縮裝置排出的制冷劑； 電加熱器，所述電加熱器布置在空氣通道中的蒸發(fā)器下游； 空氣溫度檢測器，所述空氣溫度檢測器配置成確定所述空氣通道中的所述蒸發(fā)器的上游位置處的第一空氣溫度以及所述蒸發(fā)器與所述電加熱器之間位置處的第二空氣溫度； 車廂內(nèi)部溫度控制部件，所述車廂內(nèi)部溫度控制部件配置成將所述空氣通道中的所述電加熱器的下游位置處的車輛內(nèi)部排出空氣溫度設(shè)置為目標(biāo)排出空氣溫度； 上限電力設(shè)置部件，所述上限電力設(shè)置部件配置成設(shè)置用于供給至所述電動(dòng)制冷劑壓 縮裝置和所述電加熱器的電力的上限；以及 電力分配控制器，所述電力分配控制器配置成根據(jù)上游溫度差和下游溫度差的比例將所述上限電力供給到所述電動(dòng)制冷劑壓縮裝置和所述電加熱器，其中，所述上游溫度差以所述第一空氣溫度與所述第二空氣溫度之間的差為基礎(chǔ)，所述下游溫度差以所述目標(biāo)排出空氣溫度與所述第二空氣溫度之間的差為基礎(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車輛空調(diào)系統(tǒng)，其中， 所述電力分配控制器進(jìn)一步配置成，當(dāng)待分配至所述電動(dòng)制冷劑壓縮裝置的電力等于或低于第一規(guī)定值時(shí)，限制供給至所述電動(dòng)制冷劑壓縮設(shè)備的電力，當(dāng)待分配到所述電加熱器的電力等于或低于第二規(guī)定值時(shí)，限制供給至所述電加熱器的電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的車輛空調(diào)系統(tǒng)，其中， 所述電力分配控制器配置成，當(dāng)所述目標(biāo)排出空氣溫度低于第一規(guī)定溫度時(shí)，在不將電力供給至所述電加熱器的情況下，將電力供給至所述電動(dòng)制冷劑壓縮裝置，當(dāng)所述目標(biāo)排出空氣溫度等于或高于比所述第一規(guī)定溫度高的第二規(guī)定溫度時(shí)，在不將電力供給至所述電動(dòng)制冷劑壓縮裝置的情況下，將電力供給至所述電加熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電動(dòng)的制冷劑壓縮裝置、蒸發(fā)器、電加熱器、確定空氣溫度部件、車廂內(nèi)部溫度控制部件、設(shè)置電力上限部件、以及電力分配控制器。該蒸發(fā)器接收來自壓縮裝置的制冷劑。該加熱器在空氣通道的蒸發(fā)器下游。該確定部件確定蒸發(fā)器上游第一空氣溫度以及蒸發(fā)器和加熱器之間第二空氣溫度。該控制部件在該加熱器下游位置設(shè)置車輛內(nèi)部排出空氣溫度到目標(biāo)溫度。該動(dòng)力設(shè)置部件為供給到壓縮裝置和加熱器的動(dòng)力設(shè)置上限。該動(dòng)力分配控制器基于上游和下游溫度差的比例分配上限電力到壓縮裝置和加熱器。
文檔編號(hào)B60H1/32GK102958720SQ201180028659
公開日2013年3月6日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者嚴(yán)子翔, 松岡孝佳, 上原尚文 申請人:日產(chǎn)自動(dòng)車株式會(huì)社