CN109435633A - 一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调*** - Google Patents

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Abstract

一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，包括设置在插电式混合动力汽车上的电动压缩机、机械压缩机、冷凝器和蒸发器。本发明通过设置机械、电力两种动力的压缩机，可以有效运用动力电池组的电池提供动力，不仅提高了发动机的燃油经济性，减少污染排放，还在不损失车辆动力的前提下，进一步提高了快速制冷效果。同时，设计了双动力压缩机空调***的控制方法，可以确保两个压缩机***协调配合工作，实现了节油环保与舒适驾乘的有机结合，尤其适合在中短途插电式混合动力公交客车上配置使用。

Description

一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种插电式混合动力汽车，特别是涉及一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***。
背景技术
插电式混合动力汽车相比于普通混合动力汽车，其动力电池组容量较大，可以进行外部充电，该汽车可以采用纯电模式行驶，待电池电量耗尽后再以混合动力模式（以内燃机为主）行驶，并适时向动力电池组充电。现有的插电式混合动力汽车通常配置了机械式空调制冷***，以降低车内环境温度、提升驾乘舒适度。然而，插电式混合动力汽车配备的机械式空调制冷***，只能利用发动机提供的能量进行制冷，无法充分利用大容量动力电池组提供的电能，由于机械式空调在运行过程中占用了一部分发动机的输出功率，这将导致汽车提速和行驶性能降低，也增大了整车对发动机输出功率的要求。特别是发动机带动机械式空调压缩机运行期间，空调***不能实现真正的动态负荷跟随，产生了较多的无功动力输出，其节油效率有较大的提升空间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种制冷效果好、燃油经济性高、不损失车辆动力性能的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，包括设置在插电式混合动力汽车上的电动压缩机1、机械压缩机2、冷凝器3和蒸发器4；所述电动压缩机1、机械压缩机2的高压冷媒输出端通过高压侧三通阀7并联后与冷凝器3的冷媒输入端连通，所述冷凝器3的冷媒输出端与蒸发器4的冷媒输入端连通，所述蒸发器4的冷媒输出端经低压侧三通阀8分成两路后分别与电动压缩机1、机械压缩机2的低压冷媒输入端连通。
进一步，所述电动压缩机1和机械压缩机2的高压冷媒输出端的冷媒管路上，在紧邻电动压缩机1和机械压缩机2的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第一电磁阀9和第二电磁阀10；所述低压侧三通阀8分成两路的冷媒管路上，在紧邻低压侧三通阀8的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第三电磁阀11和第四电磁阀12。
进一步，还包括空调ECU控制器100、电动压缩机执行器101、机械压缩机执行器102和空调***运行执行器103；所述空调ECU控制器根据车内环境温度、空调***冷媒压力、发动机运行状态参数，生成空调***运行控制指令，传递给电动压缩机执行器101、机械压缩机执行器102和空调空调***执行器103。
进一步，所述电动压缩机执行器101和机械压缩机执行器102，根据空调***运行控制指令，分别驱动电动压缩机1和机械压缩机2运行或停止；所述空调***运行执行器103根据空调***运行控制指令，驱动第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁阀12打开或关闭。
进一步，所述电动压缩机1由所述插电式混合动力汽车的动力电池组提供动力；所述机械压缩机2由所述插电式混合动力汽车的发动机提供动力。
进一步，所述电动压缩机1为无级变频压缩机；所述机械压缩机2为输入功率可调的机械压缩机。
进一步，所述空调ECU控制器100根据如下控制逻辑生成空调***运行控制指令：S1：判断车内环境温度是否高于阈值温度：若是，则进入快速降温模式，转步骤S2；若否，则进入恒温控制模式，转步骤S3；S2：机械压缩机2全速运行，电动压缩机1根据动力电池组SOC状态辅助运行，直至车内环境温度低于阈值温度；S3：判断车内环境温度是否高于设定温度：若是，则转步骤S4；若否，则转步骤S5；S4：判断动力电池组SOC值是否满足电动压缩机1的电量负荷需求：若是，则转步骤S6；若否，则转步骤S7；S5：关闭电动压缩机1和机械压缩机2，持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，转步骤S4；S6：电动压缩机1运行，机械压缩机2根据发动机运行状态辅助运行，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5；S7：机械压缩机2运行，电动压缩机1停止，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5。
进一步，所述电动压缩机1和/或机械压缩机2由运行状态转变为停止状态时，所述空调ECU控制器100生成的空调***运行控制指令时序如下：（1）所述第三电磁阀11和/或第四电磁阀12关闭，所述电动压缩机1和/或机械压缩机2延时运行；（2）达到延时时间T后，所述第一电磁阀9和/或第二电磁阀10关闭；（3）所述电动压缩机1和/或机械压缩机2关闭。
进一步，所述延时时间T为20-120秒。
本发明一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，通过设置机械、电力两种动力的压缩机，可以有效运用动力电池组的电池提供动力，不仅提高了发动机的燃油经济性，减少污染排放，还在不损失车辆动力的前提下，进一步提高了快速制冷效果。同时，设计了双动力压缩机空调***的控制方法，可以确保两个压缩机***协调配合工作，实现了节油环保与舒适驾乘的有机结合，尤其适合在中短途插电式混合动力公交客车上配置使用。
附图说明
图1是实施例中一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***的功能结构示意图;
图2是实施例中一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***的控制***结构示意图；
图3是实施例中一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***的控制方法流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至3，进一步说明本发明一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***的具体实施方式。本发明一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***不限于以下实施例的描述。
如图1所示，一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，包括电子、机械两种动力的压缩机，即电动压缩机1、机械压缩机2；所述电动压缩机1由所述插电式混合动力汽车的动力电池组提供动力，所述机械压缩机2由所述插电式混合动力汽车的发动机提供动力。优选的，所述电动压缩机1为无级变频压缩机，所述机械压缩机2为输入功率可调的机械压缩机，从而当两台压缩机协调工作时，可对任意一台的功率进行精准调节控制，实现负荷跟随。
两套压缩机共用一套冷凝和蒸发设备，其冷媒管道经并联后与冷凝器3和蒸发器4连通。具体的，所述空调***包括设置在插电式混合动力汽车上的电动压缩机1、机械压缩机2、冷凝器3和蒸发器4，上述组件之间通过冷媒管道进行连通。优选的，所述电动压缩机1、机械压缩机2和冷凝器3设置在发动机机舱，所述蒸发器4设置在车厢内部（例如中控台或车辆顶部等位置，以便于换热）。所述电动压缩机1、机械压缩机2的高压冷媒输出端通过高压侧三通阀7并联后与冷凝器3的冷媒输入端连通，所述冷凝器3的冷媒输出端与蒸发器4的冷媒输入端连通，所述蒸发器4的冷媒输出端经低压侧三通阀8分成两路后分别与电动压缩机1、机械压缩机2的低压冷媒输入端连通从而实现两台压缩机与冷凝器3、蒸发器4的连通。
所述电动压缩机1和机械压缩机2的高压冷媒输出端的冷媒管路上，在紧邻电动压缩机1和机械压缩机2的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第一电磁阀9和第二电磁阀10；所述低压侧三通阀8分成两路的冷媒管路上，在紧邻低压侧三通阀8的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第三电磁阀11和第四电磁阀12。这样设置的目的在于，当需要关闭某一台压缩机时，可以通过时序控制，尽量排空该压缩机及其相关冷媒管道中的冷媒，从而确保另一台压缩机具备数量适宜的冷媒，以工作在最佳状态。具体的，所述电动压缩机1和/或机械压缩机2由运行状态转变为停止状态时，其步骤时序如下：（1）所述第三电磁阀11和/或第四电磁阀12关闭，所述电动压缩机1和/或机械压缩机2延时运行；（2）达到延时时间T后，所述第一电磁阀9和/或第二电磁阀10关闭；（3）所述电动压缩机1和/或机械压缩机2关闭。当然，所述电动压缩机1和/或机械压缩机2由停止状态转变为运行状态时，所述第一电磁阀9、第三电磁阀11和/或第二电磁阀10、第四电磁阀12也需要同步打开。
如图2所示，所述空调***由空调ECU控制器100进行总控。具体的，所述空调***还包括空调ECU控制器100、电动压缩机执行器101、机械压缩机执行器102和空调***运行执行器103。所述空调ECU控制器通过车内传感器多点采集车内环境温度，同时还通过与CAN总线通信等等方式，获取空调***压缩机工作状态（例如压缩机功率、温度，冷媒输出压力等）、发动机运行状态参数（例如扭矩、温度、转速等）等信息，生成空调***运行控制指令，传递给电动压缩机执行器101、机械压缩机执行器102和空调空调***执行器103，从而控制空调***协调工作。具体的，所述电动压缩机执行器101和机械压缩机执行器102，根据空调***运行控制指令，分别驱动电动压缩机1和机械压缩机2运行或停止；所述空调***运行执行器103根据空调***运行控制指令，驱动第一电磁阀9、第二电磁阀10、第三电磁阀11和第四电磁阀12打开或关闭。
同时，所述空调ECU控制器100对空调***冷媒输出压力、压缩机温度等压缩机工作状态进行监控，一旦发现其温度或压力值过高，空调ECU控制器100可强制压缩机降低功率运行或将其关闭，从而对压缩机进行保护。
如图3所示，所述插电式混合动力汽车双动力压缩机空调***的控制方法包括以下步骤：
S1：判断车内环境温度是否高于阈值温度：若是，则进入快速降温模式，转步骤S2；若否，则进入恒温控制模式，转步骤S3。具体的，所述阈值温度为大于设定温度5-15℃，可在该范围内任意值。
S2：机械压缩机2全速运行，电动压缩机1根据动力电池组SOC状态辅助运行，直至车内环境温度低于阈值温度。具体的，所述动力电池组SOC（State of Charge，即荷电状态，也叫剩余电量）若高于阈值电量，则电动压缩机1辅助运行；所述动力电池组SOC若低于阈值电量，则电动压缩机1停止，从而实现对电池组的保护，以避免过度放电。所述阈值电量视电池组容量而定，通常可以为5-30%范围内的任意值。
S3：判断车内环境温度是否高于设定温度：若是，则转步骤S4；若否，则转步骤S5。
S4：判断动力电池组SOC值是否满足电动压缩机1的电量负荷需求：若是，则转步骤S6；若否，则转步骤S7。
S5：关闭电动压缩机1和机械压缩机2，持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，转步骤S4。
S6：电动压缩机1运行，机械压缩机2根据发动机运行状态辅助运行，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5。具体的，所述发动机输出扭矩若高于整车行驶需要的扭矩，则机械压缩机2辅助运行，电动压缩机1降低功率运行；所述发动机输出扭矩若不高于整车行驶需要的扭矩，则机械压缩机2停止运行。本步骤的目的是，在不损失汽车动力性能（即加速性能和行驶性能）的前提下，充分运用发动机动力进行制冷，减少电池组的电量损耗从而延长其使用时间。
S7：机械压缩机2运行，电动压缩机1停止，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5。此时，发动机可以同步为电池充电，当电池蓄电之后，可以提高汽车起步、加速时的动力性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：包括设置在插电式混合动力汽车上的电动压缩机、机械压缩机、冷凝器和蒸发器；所述电动压缩机、机械压缩机的高压冷媒输出端通过高压侧三通阀并联后与冷凝器的冷媒输入端连通，所述冷凝器的冷媒输出端与蒸发器的冷媒输入端连通，所述蒸发器的冷媒输出端经低压侧三通阀分成两路后分别与电动压缩机、机械压缩机的低压冷媒输入端连通。
2.根据权利要求1所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述电动压缩机和机械压缩机的高压冷媒输出端的冷媒管路上，在紧邻电动压缩机和机械压缩机的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第一电磁阀和第二电磁阀；所述低压侧三通阀分成两路的冷媒管路上，在紧邻低压侧三通阀的位置分别设有用于控制所述管路中冷媒流通或截止的第三电磁阀和第四电磁阀。
3.根据权利要求2所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：还包括空调ECU控制器、电动压缩机执行器、机械压缩机执行器和空调***运行执行器；所述空调控制器根据车内环境温度、空调***冷媒压力、发动机运行状态参数，生成空调***运行控制指令，传递给电动压缩机执行器、机械压缩机执行器和空调空调***执行器。
4.根据权利要求3所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述电动压缩机执行器和机械压缩机执行器，根据空调***运行控制指令，分别驱动电动压缩机和机械压缩机运行或停止；所述空调***运行执行器根据空调***运行控制指令，驱动第一电磁阀、第二电磁阀第三电磁阀和第四电磁阀打开或关闭。
5.根据权利要求4所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述电动压缩机由所述插电式混合动力汽车的动力电池组提供动力；所述机械压缩机由所述插电式混合动力汽车的发动机提供动力。
6.根据权利要求5所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述电动压缩机为无级变频压缩机；所述机械压缩机为输入功率可调的机械压缩机。
7.根据权利要求6所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述空调ECU控制器根据如下控制逻辑生成空调***运行控制指令：
S1：判断车内环境温度是否高于阈值温度：若是，则进入快速降温模式，转步骤S2；若否，则进入恒温控制模式，转步骤S3；
S2：机械压缩机全速运行，电动压缩机根据动力电池组SOC状态辅助运行，直至车内环境温度低于阈值温度；
S3：判断车内环境温度是否高于设定温度：若是，则转步骤S4；若否，则转步骤S5；
S4：判断动力电池组SOC值是否满足电动压缩机的电量负荷需求：若是，则转步骤S6；若否，则转步骤S7；
S5：关闭电动压缩机和机械压缩机，持续监测车内环境温度直至其高于设定温度，转步骤S4；
S6：电动压缩机运行，机械压缩机根据发动机运行状态辅助运行，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5；
S7：机械压缩机运行，电动压缩机停止，持续监测车内环境温度直至其低于设定温度，转步骤S5。
8.根据权利要求7所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述电动压缩机和/或机械压缩机由运行状态转变为停止状态时，所述空调ECU控制器生成的空调***运行控制指令时序如下：
（1）所述第三电磁阀和/或第四电磁阀关闭，所述电动压缩机和/或机械压缩机延时运行；
（2）达到延时时间T后，所述第一电磁阀和/或第二电磁阀关闭；
（3）所述电动压缩机和/或机械压缩机关闭。
9.根据权利要求8所述的用于插电式混合动力汽车的双动力压缩机空调***，其特征在于：所述延时时间T为20-120秒。
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