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CN102917895A - 车辆用空气调节器 - Google Patents

车辆用空气调节器 Download PDF

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Abstract

一种车辆用空气调节器(1)，该车辆安装有用于驱动车辆的电动机，该空气调节器包括：车速检测单元(19)，其检测该车辆的速度；电动压缩机(20)和蒸发器(7)，其用于冷却该车辆的内部；电动压缩机转速控制单元(21)，其控制电动压缩机(20)的转速；控制单元(22)，其在车速检测单元(19)检测到的车速等于或低于预定速度时，设定通过电动压缩机转速控制单元(21)控制的电动压缩机(20)的转速的上限值；以及制冷剂压力检测单元(24)，其检测在连接电动压缩机(20)和蒸发器(7)的管中流动的制冷剂的压力，其中控制单元(22)根据通过车速检测单元(19)检测到的车速计算电动压缩机的转速上限值的第一候选值，根据制冷剂压力检测单元(24)检测到的制冷剂压力计算电动压缩机的转速上限值的第二候选值，并且将电动压缩机的转速上限值的第一候选值和第二候选值中的最小值确定为电动压缩机的转速上限值。

Description

车辆用空气调节器
技术领域
本发明涉及车辆用空气调节器，并且尤其涉及安装在混合动力车辆(也称为“HEV”)或电动车辆(也称为“EV”)等车辆上的不会使乘客由于其电动压缩机的噪声而感到不舒服，并且还通过在正常状态时将电动压缩机的转动限制到低转速以实现功率消耗减小的车辆空气调节器。
背景技术
像电动车辆和混合动力车辆这样的车辆没有因发动机的驱动而产生的噪声，或者能够没有这种噪声地行驶。
因此，当车辆处于低行驶速度范围内或停止时，电动压缩机的工作时的噪声有时使乘客感到不舒服。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本特开平04-169322号公报
[专利文献2]日本特开平07-223428号公报
发明内容
发明要解决的问题
在传统的车辆用空气调节器中，考虑了根据车速将电动压缩机的转速限制到预定转速以下的方法。在此情况下，由于不考虑空气调节进行情况就决定电动压缩机的限制的转速，所以存在以下不便：在空气调节充分工作的状态下，即使电动压缩机的限制的转速可被降低，电动压缩机也浪费地工作，从而增加功率消耗。
此外，在由于外部空气温度高或者太阳辐射量大而冷却负荷非常高的情况下，如果空气调节系统中的制冷剂压力变高，则空气调节系统的热交换效率降低，因此即使电动压缩机以高的转速操作，冷却性能也不提高。在此情况下，即使电动压缩机的转速增加，也不可能增强冷却效果，这造成了功率被浪费地消耗的问题。
本发明的目的是消除电动压缩机的噪声给乘客带来的不舒服的感觉，并且通过适当地将动压缩机的转动限制到低转速来减小功率消耗。
用于解决问题的方案
因此，为了解决上述问题，本发明是一种车辆用空气调节器，该车辆安装有用于驱动所述车辆的电动机，所述空气调节器包括：车速检测单元，其检测所述车辆的速度；电动压缩机和蒸发器，其用于冷却所述车辆的内部；电动压缩机转速控制单元，其控制所述电动压缩机的转速；控制单元，其在所述车速检测单元检测到的车速等于或低于预定速度时，设定通过所述电动压缩机转速控制单元控制的所述电动压缩机的转速的上限值；以及制冷剂压力检测单元，其检测在连接所述电动压缩机和所述蒸发器的管中流动的制冷剂的压力，其中所述控制单元根据通过所述车速检测单元检测到的车速计算所述电动压缩机的转速上限值的第一候选值，根据所述制冷剂压力检测单元检测到的制冷剂压力计算所述电动压缩机的转速上限值的第二候选值，并且将所述电动压缩机的转速上限值的第一候选值和第二候选值中的最小值确定为所述电动压缩机的转速上限值。
发明效果
根据本发明，可以防止电动压缩机的噪声使乘客感到不舒服。此外，在本发明中，当因为空气调节系统中制冷剂压力变高而使得即使电动压缩机转速的增加也不提高制冷性能时，将电动压缩机的转速限制到低转速，这可以减小功率消耗。
附图说明
图1是用于确定车辆用空气调节器的电动压缩机的转速的控制流程图，其示出本发明的实施例(实施例)。
图2是车辆用空气调节器的系统图(实施例)。
图3是基于车速的电动压缩机的转速上限值的第一候选值的示意图(实施例)。
图4是基于车速的电动压缩机的转速上限值的第一候选值的计算图(实施例)。
图5是基于制冷剂压力的电动压缩机的转速上限值的第二候选值的示意图(实施例)。
图6是基于制冷剂压力的电动压缩机的转速上限值的第二候选值的计算图(实施例)。
图7是用于确定电动压缩机的转速的计算方法的示意图(实施例)。
图8是用于基于车速计算电动压缩机的转速上限值的第一候选值的控制流程图(实施例)。
图9是用于基于制冷剂压力计算电动压缩机的转速上限值的第二候选值的控制流程图(实施例)。
具体实施方式
下面基于附图详细描述本发明的实施例。
实施例
图1至图9示出本发明的实施例。
在图2中，附图标记1表示车辆用空气调节器。
如图2中所示，车辆用空气调节器1具有在空气调节通道2的上游侧的外部空气入口3和内部空气入口4，并且内外空气切换门5在外部空气入口3和内部空气入口4之间切换。
进气风扇6设置在内外空气切换门5的下游侧，并且进气风扇6将空气提供给空气调节通道2的下游侧。
此外，在空气调节通道2中，蒸发器7设置在比进气风扇6更下游。用于加热和冷却空气调节的HVAC单元8设置在比蒸发器更下游。
HVAC单元8包括在冷却和加热之间切换空气调节通道2的空气混合门9。在用于加热的部分中，设置有加热器芯10。
此外，在空气调节通道2中，形成除霜吹出口11的除霜管12、形成通风吹出口13的通风管14和形成脚吹出口15的脚管16设置在比HVAC单元8更下游。
设置有用于在除霜管12的除霜吹出口11和通风管14的通风吹出口13之间切换的第一吹出口切换门17，此外还设置有用于打开和关闭脚管6的脚吹出口15的第二吹出口切换门18。
车辆用空气调节器1是一种安装有用于驱动车辆(未示出)的电动机(未示出)的车辆使用的空气调节器，并且包括：车速检测单元19，其是检测车辆速度的车辆传感器；电动压缩机20，其用于冷却车辆内部；电动压缩机转速控制单元21，其控制电动压缩机20的转速；以及控制单元(也称为“空气调节ECU”)22，其在车速检测单元19检测到的车速等于或低于预定速度时，设定根据电动压缩机转速控制单元21控制的电动压缩机20的转速的上限值。
车辆用空气调节器1还包括：制冷剂压力检测单元24，其检测在高压制冷剂管23中流动的制冷剂的压力；风扇供风量设定单元25，其设定进气风扇6的供风量；外部空气温度检测单元26，其检测外部空气温度；以及蒸发器温度检测单元27，其检测蒸发器温度。控制单元22根据通过车速检测单元19检测到的车速计算电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1，并且根据制冷剂压力检测单元24检测到的制冷剂压力计算电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2。然后，它基于风扇供风量设定单元25设定的供风量、外部空气温度检测单元26检测到的外部空气温度和蒸发器温度检测单元27检测到的蒸发器温度中的至少一个计算对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速候选值Nm3，并且将电动压缩机的转速上限值的第一和第二候选值Nm1、Nm2和该电动压缩机的转速候选值Nm3中的最小值确定为电动压缩机20的转速Nm。
更详细地，如图2中所示，电动压缩机20通过高压制冷剂管23连接到蒸发器7，并且在高压制冷剂管23中，从蒸发器7侧依次设置有靠近蒸发器7的膨胀阀28、作为制冷剂压力传感器的制冷剂压力检测单元24和冷凝器29。
此外，电动压缩机20还通过上述高压制冷剂管23旁边的低压制冷剂管30连接到蒸发器7。
此外，用于控制进气风扇6的转速的风扇转速控制单元35连接到进气风扇6。此外，车辆控制单元(也称为“ECU”或“控制器”)31连接到控制单元22。车速检测单元19、作为外部空气温度传感器的外部空气温度检测单元26和该车辆是混合动力车辆(HEV)时用于检测发动机转速的发动机转速检测单元36连接到车辆控制单元31。控制单元22从车辆控制单元31获得车速、外部空气温度等。
控制单元22包括风扇供风量设定单元25，其设定进气风扇6的供风量。此外，控制单元22还连接到制冷剂压力检测单元24、设置在蒸发器7上的蒸发器温度检测单元27、链接到电动压缩机20的电动压缩机转速控制单元21和与进气风扇等级设定开关及供风温度设定开关32相连的空气调节操作面板33。
另外，在本实施例中，描述了手动空气调节器，该手动空气调节器的具有进气风扇等级设定开关和供风温度设定开关32的空气调节操作面板33由用户自己操作，但是也可以用自动空气调节器替换该手动空气调节器。
此时，如图3中所示，控制单元22基于由车速检测单元19检测到的车速来计算电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1。
注意，当计算电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1时，控制单元22使用图4中所示的基于车速限制转速的候选值的计算图。
此外，如图5中所示，控制单元22基于由制冷剂压力检测单元24检测到的制冷剂压力来计算电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2。
注意，当计算电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2时，控制单元22使用图6中所示的基于制冷剂压力限制转速的候选值的计算图。
此外，控制单元22基于风扇供风量设定单元25设定的供风量、外部空气温度检测单元26检测到的外部空气温度和蒸发器温度检测单元27检测到的蒸发器温度中的至少一个计算对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3。电动压缩机20的转速候选值Nm3是满足使车辆内部舒适的空气调节性能所需的转速。
然后，如图7中所示，控制单元22将电动压缩机的转速上限值的第一和第二候选值Nm1、Nm2和电动压缩机的转速候选值Nm3中的最小值确定为电动压缩机20的转速Nm。
因此，为了不使电动压缩机20的噪声给乘客带来不舒服的感觉，并且当因为空气调节系统中制冷剂压力变高而使得即使电动压缩机20的转速增加也不提高制冷性能时，电动压缩机20的旋转被限制到低转速，这可以减小功率消耗。
另外，上述计算对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3的方法不仅可以是基于风扇供风量设定单元25设定的供风量、外部空气温度检测单元26检测到的外部空气温度和蒸发器温度检测单元27检测到的蒸发器温度中的至少一个计算该候选值的方法，而且还可以是考虑到用户自己怎样操作具有进气风扇等级设定开关和供风温度设定开关32的空气调节操作面板33的方法。
另一个可能的结构是提供如图2中虚线所示的用于检测噪声等级的噪声检测单元34，并且控制单元22基于噪声检测单元34检测到的噪声等级代替车速检测单元19检测到的车速来计算电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1。
因此，还可以检测与行驶状态无关的噪声，这使得能够根据当前状态进行控制。
例如，当高速行驶期间车辆周围的噪声很小时，电动压缩机20的转速被限制到很低，这使得可以防止电动压缩机20给乘客带来的不舒服的感觉。
接下来描述操作。
首先，沿着图8中的用于基于车速计算电动压缩机的转速上限值的第一候选值的控制流程图给出说明。
当用于基于车速计算电动压缩机的转速上限值的第一候选值的控制程序开始时(201)，控制单元22接收由车速检测单元19检测到的车速检测信号以转移到用于计算车速的处理(202)。
然后，在处理(202)之后，控制单元22转移到根据图4中的基于车速限制转速的候选值的计算图计算作为转速B的电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1的处理(203)，然后转移到“返回”(204)。
下面沿着图9中的用于基于制冷剂压力计算电动压缩机的转速上限值的第二候选值的控制流程图给出说明。
当用于基于制冷剂压力计算电动压缩机的转速上限值的第二候选值的控制程序开始时(301)，控制单元22接收由制冷剂压力检测单元24检测到的制冷剂压力的检测信号以转移到用于计算制冷剂压力的处理(302)。
然后，在处理(302)之后，控制单元22转移到用于根据图6中的基于制冷剂压力计算转速上限值的候选值的计算图计算作为转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2的处理(303)，然后转移到“返回”(304)。
下面沿着图1中的用于确定车辆用空气调节器1的电动压缩机20的转速上限值的控制流程图给出说明。
注意，图1中的“转速A”是“对车辆内部进行空气调节所需的转速的候选值”。“转速B”是“基于车速限制转速的候选值(＝电动压缩机的转速上限值的第一候选值)”。“转速C”是“基于制冷剂压力限制转速的候选值(＝电动压缩机的转速上限值的第二候选值)”。此外，图1中的“电动压缩机驱动转速”是“用于驱动电动压缩机的转速”。
当用于确定车辆用空气调节器1的电动压缩机20的转速上限值的控制程序开始时(101)，控制单元22转移到用于计算作为转速A的对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3处理(102)。
在处理(102)中，控制单元22基于由风扇供风量设定单元25设定的供风量、由外部空气温度检测单元26检测到的外部空气温度和由蒸发器温度检测单元27检测到的蒸发器温度中的至少一个计算对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3。
然后，在处理(102)之后，控制单元22转移到关于作为转速A的对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3是否等于或大于作为转速B的电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1的判断(103)，即，是否Nm3≥Nm1。
在判断(103)中，当判断(103)为“是”时，控制单元22转移到关于作为转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2是否等于或大于作为转速B的电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1的判断(104)，即，是否Nm2≥Nm1。
另一方面，当判断(103)为“否”时，控制单元22转移到关于作为转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2是否等于或大于作为转速A的对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3的判断(105)，即，是否Nm2≥Nm3。
在上述关于作为转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2是否等于或大于电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm 1的判断(104)中，即，是否Nm2≥Nm1，当判断(104)为“是”时，控制单元22转移到用于将作为最小值的转速B的电动压缩机20的转速上限值的第一候选值Nm1确定为电动压缩机20的上述转速上限值Nm的处理(106)。
另一方面，当判断(104)为“否”时，控制单元22转移到用于将作为最小值的转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2确定为电动压缩机20的上述转速上限值Nm的处理(107)。
此外，在上述关于作为转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2是否等于或大于作为转速A的对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3的判断(105)中，即，是否Nm2≥Nm3，当判断(105)为“是”时，控制单元22转移到用于将作为最小值的转速A的对车辆内部进行空气调节所需的电动压缩机20的转速的候选值Nm3确定为电动压缩机20的上述转速上限值Nm的处理(108)。
另一方面，当判断(105)为“否”时，控制单元22转移到用于将作为最小值的转速C的电动压缩机20的转速上限值的第二候选值Nm2确定为电动压缩机20的上述转速上限值Nm的处理(107)。
应当指出，本发明不局限于上述例子，并且可以进行各种应用和修改。
例如，在本发明的实施例中，公开了电动压缩机的转速上限值的第一候选值的计算是基于由车速检测单元检测到的车速的结构以及基于由噪声检测单元检测到的噪声等级的结构，但是如果是在混合动力车辆中，那么还可以采用基于发动机转速检测单元36检测到的发动机转速的值计算电动压缩机的转速上限值的第一候选值的特殊结构。
在前文中参照附图详细描述了本发明的实施方式和实施例，但是本发明决不局限于所述实施例和实施例。在不偏离本发明的精神的情况下可以对本发明进行各种变化。
工业上的可利用性
根据本发明，可以防止电动压缩机的噪声给乘客带来不舒服的感觉。此外，在本发明中，当因为空气调节系统中的制冷剂压力变高而使得即使电动压缩机转速的增加也不提高制冷性能时，将电动压缩机的转动限制到低转速，这可以减小功率消耗。
附图标记说明
1 车辆用空气调节器
2 空气调节通道
3 外部空气入口
4 内部空气入口
5 内外空气切换门
6 进气风扇
7 蒸发器
8 HVAC单元
10 加热器芯
11 除霜吹出口
13 通风吹出口
15 脚吹出口
17 第一吹出口切换门
18 第二吹出口切换门
19 车速检测单元
20 电动压缩机
21 电动压缩机转速控制单元
22 控制单元(也称为“空气调节ECU”)
23 高压制冷剂管
24 制冷剂压力检测单元
25 风扇供风量设定单元
26 外部空气温度检测单元
27 蒸发器温度检测单元
30 低压制冷剂管
31 车辆控制单元(也称为“ECU”或“控制器”)
33 空气调节操作面板
34 噪声检测单元

Claims (1)

1.一种车辆用空气调节器，所述车辆安装有用于驱动所述车辆的电动机，所述空气调节器包括：
车速检测单元，其检测所述车辆的速度；
电动压缩机和蒸发器，其用于冷却所述车辆的内部；
电动压缩机转速控制单元，其控制所述电动压缩机的转速；
控制单元，其在所述车速检测单元检测到的车速等于或低于预定速度时，设定通过所述电动压缩机转速控制单元控制的所述电动压缩机的转速的上限值；以及
制冷剂压力检测单元，其检测在连接所述电动压缩机和所述蒸发器的管中流动的制冷剂的压力，其中
所述控制单元根据通过所述车速检测单元检测到的车速计算所述电动压缩机的转速上限值的第一候选值，根据所述制冷剂压力检测单元检测到的制冷剂压力计算所述电动压缩机的转速上限值的第二候选值，并且将所述电动压缩机的转速上限值的第一候选值和第二候选值中的最小值确定为所述电动压缩机的转速上限值。
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