車用空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種車輛用壓縮機驅(qū)動裝置，用以解決現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)中空調(diào)安裝成本高且耗能大的問題。本發(fā)明的裝置包括發(fā)動機，具有發(fā)動機軸；電動機，具有電動機驅(qū)動軸；空調(diào)壓縮機，具有壓縮機軸；行星齒輪機構(gòu)，具有太陽輪、行星架和齒圈；所述發(fā)動機軸通過一扭矩傳遞裝置連接所述太陽輪，所述電動機驅(qū)動軸連接所述齒圈，所述空調(diào)壓縮機軸連接所述行星架。該裝置使用扭矩分配機構(gòu)對發(fā)動機和電動機輸出的扭矩進行合理分配，保持空調(diào)壓縮機在預定的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)工作，有效減少因為壓縮機低效工作損耗的能量。
【專利說明】車用空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車用空調(diào)的驅(qū)動系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 車輛用空調(diào)被設(shè)置為提高乘客舒適度的裝置，已經(jīng)得到了很好的發(fā)展?？照{(diào)作為 車輛電附件，其效率和性能的研發(fā)一直集中于空調(diào)裝置本身，如提高壓縮機效率或者冷凝 劑的升級等。針對空調(diào)效率的提升，完全可以從空調(diào)與發(fā)動機的配合入手。
[0003] 參考空調(diào)壓縮機的工作特性，壓縮機制冷量隨著其轉(zhuǎn)速增加而增加，但制冷系數(shù) 會隨著轉(zhuǎn)速的增加而變低，即其制冷效率隨著轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)降低的趨勢。但是傳統(tǒng)車輛的機械 空調(diào)，尤其是客車或城市公交車用空調(diào)，一般由發(fā)動機驅(qū)動，空調(diào)壓縮機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速 相同或呈一固定變比關(guān)系?？紤]到空調(diào)壓縮機的效率，我們更希望其工作在一高效轉(zhuǎn)速范 圍內(nèi)，如700-1000rpm，這樣有利于能量的利用。城市公交車輛發(fā)動機并不總是以恒定轉(zhuǎn)速 運行，其根據(jù)工況轉(zhuǎn)速時高時低，在節(jié)能車輛是甚至會出現(xiàn)怠速停機。如果空調(diào)壓縮機完全 依賴于發(fā)動機，則意味著其工作區(qū)間呈現(xiàn)轉(zhuǎn)速時高時低，某些工況下甚至不能工作。而且， 公共車輛并不需要特別高的制冷量，只需要壓縮機在較低的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作即可，既能維 持車內(nèi)涼爽的溫度，又能使壓縮機高效利用能量?，F(xiàn)有技術(shù)中能夠解決這一問題的方案主 要是采用電動空調(diào)，雖然電動空調(diào)可以通過電機驅(qū)動來改變壓縮機轉(zhuǎn)速，但是電動空調(diào)成 本較高，額外的電動機安裝給車輛布置提出了更高的要求，并不是最佳的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種車用空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)，使用扭矩分配機構(gòu)對發(fā)動機和電動機輸出的 扭矩進行合理分配，保持空調(diào)壓縮機在預定的轉(zhuǎn)速和功率范圍內(nèi)工作，有效減少因為壓縮 機低效工作損耗的能量。
[0005] -種車用空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)，包括發(fā)動機，具有發(fā)動機軸；電動機，具有電動機驅(qū)動軸； 空調(diào)壓縮機，具有壓縮機軸；行星齒輪機構(gòu)，具有太陽輪、行星架和齒圈；所述發(fā)動機軸通 過一扭矩傳遞裝置連接所述太陽輪，所述電動機驅(qū)動軸連接所述齒圈，所述空調(diào)壓縮機軸 連接所述行星架。
[0006] 所述扭矩傳遞裝置包括驅(qū)動皮帶輪，設(shè)置于所述發(fā)動機軸；從動皮帶輪，設(shè)置于所 述太陽輪延伸軸；驅(qū)動皮帶，圍繞設(shè)置于所述驅(qū)動皮帶輪和所述從動皮帶輪。
[0007] 所述從動皮帶輪、電動機、太陽輪沿同一旋轉(zhuǎn)中心線依次布置。
[0008] 所述空調(diào)壓縮機軸與所述行星架之間設(shè)置有離合裝置，以選擇性地從壓縮機軸轉(zhuǎn) 動地斷開所述行星架，并制止所述空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)動。
[0009] 所述空調(diào)壓縮機為容積可變式制冷壓縮機。
[0010] 設(shè)置有鎖止機構(gòu)，作用于所述行星架，選擇性地防止所述行星架的轉(zhuǎn)動。
[0011] 一種用于運行傳統(tǒng)車輛空調(diào)的方法，所述的車輛包括發(fā)動機、行星齒輪機構(gòu)、用于 連接發(fā)動機和行星齒輪機構(gòu)的用于傳動發(fā)動機扭矩的扭矩傳遞裝置、分別與行星齒輪機構(gòu) 轉(zhuǎn)動元件相連接的電動機、空調(diào)壓縮機，設(shè)置于行星齒輪機構(gòu)與空調(diào)壓縮機之間的離合器， 包括以下步驟：
[0012] (a)使離合器分離，以起動機模式運行電動機，通過電動機向發(fā)動機軸施加扭矩；
[0013] (b)根據(jù)當前環(huán)境對空調(diào)的需求選擇步驟（d)或步驟（e);
[0014] (c)由發(fā)動機通過扭矩傳遞裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機傳遞扭矩，并由電動機輸 出扭矩，調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩；
[0015] ⑷以發(fā)電模式運行電動機，由發(fā)動機通過扭矩傳遞裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機 傳遞扭矩，并由電動機接收扭矩并為電池充電，調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩；
[0016] (e)不需要空調(diào)時，斷開離合器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明提供的一種實施例。
[0018] 100是本發(fā)明的空調(diào)裝置，10是發(fā)動機，11是發(fā)動機軸，20是驅(qū)動皮帶輪，21是從 動皮帶輪，22是驅(qū)動皮帶，30是電動機，31是電動機軸，40是空調(diào)壓縮機，41是壓縮機驅(qū)動 軸，50是其它空調(diào)構(gòu)件，61是齒圈，62是行星架，63是太陽輪，64是太陽輪延伸軸，70是離 合器，80是鎖止裝置。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細描述。
[0020] 圖1給出的是一般車輛中用于空調(diào)驅(qū)動的部分，該部分整體用100來標示。包括 發(fā)動機10,該發(fā)動機可以是傳統(tǒng)車輛的內(nèi)燃機，也可以是混合動力車輛的內(nèi)燃機，在本系統(tǒng) 中用于驅(qū)動空調(diào)壓縮機。發(fā)動機軸11，可以是曲軸等，從發(fā)動機延伸而出，能夠傳遞發(fā)動機 輸出的動力。具有電動機30,部分情況下用于驅(qū)動空調(diào)壓縮機，從電動機延伸出電動機軸 31。具有行星齒輪機構(gòu)，包括行星架、太陽輪和齒圈。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成如下：行星架與空調(diào) 壓縮機的驅(qū)動軸連接，齒圈與電動機軸連接，太陽輪通過一扭矩傳遞裝置與發(fā)動機軸連接。 為了描述方便，本發(fā)明中發(fā)動機10是由皮帶起動型（BSG)的發(fā)動機，即上述的扭矩傳遞裝 置具有驅(qū)動皮帶輪20,安裝于發(fā)動機軸11。具有從動皮帶輪21，安裝于行星齒輪機構(gòu)太陽 輪64的延伸軸，圍繞驅(qū)動皮帶輪20與從動皮帶輪21安裝有驅(qū)動皮帶。發(fā)動機10運行時 其扭矩通過驅(qū)動皮帶輪20、驅(qū)動皮帶22、從動皮帶輪21可以傳遞至行星齒輪機構(gòu)，最終作 用于空調(diào)壓縮機。上述電動機30的電動機軸31連接于扭矩分配機構(gòu)的三個轉(zhuǎn)動構(gòu)件中的 一個，當電動機啟動時，其扭矩可通過扭矩分配機構(gòu)傳遞至空調(diào)壓縮機。
[0021] 行星齒輪機構(gòu)可以是NGW型行星齒輪，即主要構(gòu)建有太陽輪、行星輪、內(nèi)齒圈、行 星架。發(fā)動機軸通過皮帶輪組合連接所述太陽輪，電動機驅(qū)動軸連接齒圈，空調(diào)壓縮機軸連 接行星架。
[0022] 需要說明的是，上述的皮帶輪和驅(qū)動皮帶裝置的組合并不是對本發(fā)明保護范圍的 限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解除皮帶起動型（BSG)發(fā)動機外，其它類型扭矩傳遞裝置，只 要具有能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性地斷開發(fā)動機軸和電動機軸之間扭矩傳遞的離合部件的裝置都可 以看成是本發(fā)明的變型。為了描述方便，本說明書中都會以皮帶起動型（BSG)發(fā)動機為例， 對本發(fā)明的詳細內(nèi)容進行說明。
[0023] 本發(fā)明中空調(diào)壓縮機40可以是常規(guī)電控可變?nèi)莘e制冷壓縮機。壓縮機可按常規(guī) 方式連接其它空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)件50,這些構(gòu)件未示出或在此不再詳細討論。
[0024] 下面討論系統(tǒng)運行。本系統(tǒng)的發(fā)動機可以使用另外的啟動電機啟動，當然也可以 使用本系統(tǒng)中的電動機啟動。打開離合器70并利用鎖止裝置80將行星架鎖止，利用電動 機拖動使發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速并啟動發(fā)動機。車輛啟動后，發(fā)動機10扭矩經(jīng)驅(qū)動皮帶輪 20、驅(qū)動皮逞21、從動皮帶輪22傳遞至行星齒輪機構(gòu)。當需要開啟空調(diào)時，控制離合器70 接合，同時鎖止裝置80打開。發(fā)動機扭矩經(jīng)太陽輪傳遞至行星架，進而驅(qū)動空調(diào)壓縮機40 工作。當不需要使用空調(diào)時，打開離合器70,同時利用鎖止裝置80將行星架鎖止，發(fā)動機扭 矩經(jīng)太陽輪傳遞，由于行星架鎖止，發(fā)動機與電動機可以隨意進行轉(zhuǎn)速耦合或者轉(zhuǎn)矩耦合。 例如，利用電動機為與其連接的儲電能裝置充電。
[0025] 本發(fā)明還提供一種用于運行傳統(tǒng)車輛空調(diào)的方法，所述的車輛包括發(fā)動機、行星 齒輪機構(gòu)、用于連接發(fā)動機和行星齒輪機構(gòu)的用于傳動發(fā)動機扭矩的扭矩傳遞裝置、分別 與行星齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動元件相連接的電動機、空調(diào)壓縮機，設(shè)置于行星齒輪機構(gòu)與空調(diào)壓縮 機之間的離合器，包括以下步驟：
[0026] 首先，使離合器分離，以起動機模式運行電動機，通過電動機向發(fā)動機軸施加扭 矩；所謂起動機模式運行電動機，是指利用電動機起動發(fā)動機，電動機能量來自于與之相電 連接的儲電裝置。
[0027] 其次，采集當前環(huán)境溫度，與空調(diào)內(nèi)設(shè)溫度限值進行對比，如需要啟動空調(diào)，可以 選擇由發(fā)動機通過扭矩傳遞裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機傳遞扭矩，并由電動機輸出扭矩， 調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩；
[0028] 如不需要使用空調(diào)，斷開離合器，以發(fā)電模式運行電動機，由發(fā)動機通過扭矩傳遞 裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機傳遞扭矩，并由電動機接收扭矩并為與之電連接的儲電裝置 充電，以及調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩。
【權(quán)利要求】
1. 一種車用空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)，包括 發(fā)動機，具有發(fā)動機軸； 電動機，具有電動機驅(qū)動軸； 空調(diào)壓縮機，具有壓縮機軸； 行星齒輪機構(gòu)，具有太陽輪、行星架和齒圈； 所述發(fā)動機軸通過一扭矩傳遞裝置連接所述太陽輪，所述電動機驅(qū)動軸連接所述齒 圈，所述空調(diào)壓縮機軸連接所述行星架。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空調(diào)系統(tǒng)的車輛，其特征在于，所述扭矩傳遞裝置包括 驅(qū)動皮帶輪，設(shè)置于所述發(fā)動機軸；從動皮帶輪，設(shè)置于所述太陽輪延伸軸；驅(qū)動皮帶，圍 繞設(shè)置于所述驅(qū)動皮帶輪和所述從動皮帶輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所術(shù)的具有空調(diào)系統(tǒng)的車輛，其特征在于，所述從動皮帶輪、電動 機、太陽輪沿同一旋轉(zhuǎn)中心線依次布置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空調(diào)系統(tǒng)的車輛，其特征在于，所述空調(diào)壓縮機軸與所 述行星架之間設(shè)置有離合裝置，以選擇性地從壓縮機軸轉(zhuǎn)動地斷開所述行星架，并制止所 述空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空調(diào)系統(tǒng)的車輛，其特征在于，所述空調(diào)壓縮機為容積 可變式制冷壓縮機。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有空調(diào)系統(tǒng)的車輛，其特征在于，設(shè)置有鎖止機構(gòu)，作用于 所述行星架，選擇性地防止所述行星架的轉(zhuǎn)動。
7. -種用于運行傳統(tǒng)車輛空調(diào)的方法，所述的車輛包括發(fā)動機、行星齒輪機構(gòu)、用于連 接發(fā)動機和行星齒輪機構(gòu)的用于傳動發(fā)動機扭矩的扭矩傳遞裝置、分別與行星齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn) 動元件相連接的電動機、空調(diào)壓縮機，設(shè)置于行星齒輪機構(gòu)與空調(diào)壓縮機之間的離合器，包 括以下步驟： (a) 使離合器分離，以起動機模式運行電動機，通過電動機向發(fā)動機軸施加扭矩； (b) 根據(jù)當前環(huán)境對空調(diào)的需求選擇步驟（d)或步驟（e); (c) 由發(fā)動機通過扭矩傳遞裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機傳遞扭矩，并由電動機輸出扭 矩，調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩； (d) 以發(fā)電模式運行電動機，由發(fā)動機通過扭矩傳遞裝置、行星齒輪機構(gòu)向壓縮機傳遞 扭矩，并由電動機接收扭矩并為電池充電,調(diào)節(jié)傳遞到壓縮機的扭矩； (e) 不需要空調(diào)時，斷開離合器。
【文檔編號】B60K17/08GK104085299SQ201410298428
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】高小二, 趙建虎 申請人:天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司