專利名稱：用于管理空調回路的混合動力壓縮機的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于管理帶發(fā)動機的機動車輛的空調回路的混合動力壓縮機的方法。本發(fā)明在配備有自動停止和重新起動系統(tǒng)的帶發(fā)動機的機動車輛的空調領域中找到了特別有利的應用，所述系統(tǒng)諸如能夠實施已知為術語“停止和起動”功能的系統(tǒng)。
背景技術：
在一些條件下，“停止和起動”功能包括當車輛本身已經(jīng)停止時自動致使發(fā)動機的完全停止，并隨后在，例如，解釋為重新起動請求的駕駛員動作之后自動地重新起動發(fā)動機。用于實施“停止和起動”功能的典型情形是在紅燈處停止的情形。當車輛在燈處停止時，“停止和起動”功能的“停止”模式致使發(fā)動機自動停止，且車輛隨后進入“起動”模式，所述“起動”模式允許發(fā)動機自動地重新起動，而其不必使用用于馬達的初始起動的裝置，譬如，接觸鑰匙。當燈變綠時，在命令系統(tǒng)檢測到離合器踏板、加速器踏板被駕駛員壓下或可以解釋為駕駛員期望重新起動他的車輛的任何其他動作而起動車輛之后，“起動”模式自動重新起動發(fā)動機，尤其是借助交流發(fā)電機-起動器?！巴Ｖ购推饎印惫δ艿囊嫣幵谀芰抗?jié)省和污染減少(特別是城市環(huán)境)方面被理解。此外，已知的是，帶發(fā)動機的車輛的空調回路包括制冷劑流體壓縮機，其被發(fā)動機的曲軸的軸通過機械地鏈接到壓縮機的桿的帶輪和皮帶而被驅動。換句話說，車輛的空調回路僅可以在發(fā)動機驅動壓縮機時操作。因此，在“停止和起動”功能背景下的車輛停止階段期間，壓縮機不再被發(fā)動機驅動并且空調停止操作。由此，在這些停止階段的過程中，可能保持不了車艙內部的設定點溫度，因此這可導致車輛乘客感到不舒適的感覺。為了確保在發(fā)動機停止驅動壓縮機的階段期間保持車艙中的溫度，提出了例如由包括兩個分立壓縮腔室的混合動力壓縮機來替代由車輛發(fā)動機驅動的慣常壓縮機，所述混合動力壓縮機構成，一方面，所謂的機械壓縮機，其桿由發(fā)動機以與慣常壓縮機相同的方式驅動，另一方面，所謂的電壓縮機，其桿由輔助電馬達驅動。兩個壓縮腔室的桿是獨立的。當發(fā)動機運行時，在由“停止和起動”功能確定的停止階段之外，制冷劑流體在空調回路中循環(huán)通過由發(fā)動機的曲軸的軸驅動的機械壓縮機，而電壓縮機關閉。相反地，在“停止和起動”功能的停止階段期間，制冷劑流體被朝向電壓縮機引導，所述電壓縮機則由電馬達驅動。因此，由于電壓縮機，空調回路的操作的持續(xù)性和車艙中舒適溫度的保持在發(fā)動機已經(jīng)停止后被執(zhí)行。但是，有必要注意到，在空調回路的停止階段期間，尤其是由“停止和起動”功能施加的發(fā)動機停止階段期間，車艙大致已經(jīng)被調節(jié)至舒適條件，從而為了保持這些條件持續(xù)限制到幾十秒的持續(xù)時間而由電馬達提供的制冷功率比必須由發(fā)動機提供的功率顯著地低，至少低2至3倍。其因此可以將具有減少容量的壓縮腔室用于由低功率的電馬達驅動的電壓縮機。但是，當空調回路在發(fā)動機對機械壓縮機的驅動中斷之后不操作時，制冷劑流體的壓力的重新布置可沿空調回路發(fā)生，這易于產(chǎn)生抵抗扭矩，在針對發(fā)動機對機械壓縮機的驅動停止而使電馬達被用于代替的時刻，電馬達必須抵抗所述抵抗扭矩。但是，在這些條件下，克服該抵抗扭矩所需的功率可變得大于為了保持車艙舒適性而電馬達必須形成的足夠功率。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于管理帶發(fā)動機的機動車輛的空調回路的混合動力壓縮機的方法，所述混合動力壓縮機能夠，一方面，被所述發(fā)動機驅動，在另一方面，在發(fā)動機對壓縮機的驅動中斷階段期間被電馬達驅動，這使得可以防止由使用相對于抵抗扭矩太低的功率的電馬達而表現(xiàn)出的困難，所述抵抗扭矩因空調回路的停止期間制冷劑流體壓力的變化而產(chǎn)生。 根據(jù)本發(fā)明，因為所述方法包括在驅動中斷階段期間在所述驅動中斷開始之前起動所述電馬達，實現(xiàn)了該目的。 因此，在發(fā)動機停止驅動壓縮機且因此在空調回路停止操作之前，電馬達預先開始操作。因此，電馬達不必克服制冷劑流體壓力的各種變化，其在空調回路完全停止之后出現(xiàn)在空調回路中。于是可以使用低功率的電馬達，而沒有任何缺點。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，其中，所述混合動力壓縮機包括第一制冷劑流體壓縮腔室和第二制冷劑流體壓縮腔室，所述第一制冷劑流體壓縮腔室包括能夠被所述發(fā)動機驅動的第一壓縮桿，所述第二制冷劑流體壓縮腔室包括能夠被所述電馬達驅動的第二壓縮桿，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對第一壓縮桿的驅動中斷階段、包括將制冷劑流體從第一壓縮腔室切換至第二壓縮腔室，和包括在發(fā)動機對第一壓縮桿的驅動中斷開始之前起動電馬達。第一實施例被實施，尤其是當所述驅動中斷是發(fā)動機停止時，且更具體地，當所述發(fā)動機停止是由車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動功能(諸如“停止和起動”功能)確定的自動停止時。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，其中，所述混合動力壓縮機包括可變容量制冷劑流體壓縮腔室，所述可變容量制冷劑流體壓縮腔室包括能夠在容量的較高區(qū)間中被所述發(fā)動機驅動和在容量的較低區(qū)間中被所述電馬達驅動的單個壓縮桿，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對壓縮桿的驅動中斷階段、包括將壓縮腔室的容量從容量的較高區(qū)間切換至容量的較低區(qū)間，和包括在發(fā)動機對壓縮桿的驅動中斷開始之前起動電馬達。大體上，本發(fā)明提供了，所述驅動中斷是發(fā)動機與混合動力壓縮機的壓縮桿的解除聯(lián)接，且更具體地，發(fā)動機的解除聯(lián)接由車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動功能(諸如“停止和起動”功能)確定，或由車輛加速請求確定。在具有兩個分立壓縮腔室的混合動力壓縮機的情況下，在發(fā)動機和第一壓縮桿之間執(zhí)行解除聯(lián)接，而在具有可變容量壓縮腔室的混合動力壓縮機的情況下，在發(fā)動機和腔室的單個壓縮桿之間執(zhí)行解除聯(lián)接。實際上，電馬達在發(fā)動機對混合動力壓縮機的驅動中斷開始之前起動通過用于檢測車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動功能的發(fā)動機停止的裝置來執(zhí)行，或通過用于檢測車輛加速請求的裝置來執(zhí)行。在“停止和起動”功能的架構內，這些檢測裝置可極端地變化，并大體取決于構造者選擇的策略?？梢钥紤]，例如，當車輛的速度在給定閾值之下時，檢測制動踏板上的動作。


以下通過非限制性示例給出的關于附圖的描述將解釋本發(fā)明以及其可以被實現(xiàn)的方式。圖I是包括第一類型的混合動力壓縮機的空調回路的圖。 圖2是包括第二類型的混合動力壓縮機的空調回路的圖。圖3是示出圖I和2的混合動力壓縮機的操作的圖表，其針對配備有“停止和起動”功能的機動車輛的各使用期情況。圖4是示出圖I和2的混合動力壓縮機的電馬達和發(fā)動機在“停止和起動”功能造成的發(fā)動機自動停止期間的操作時序的示圖。
具體實施例方式圖I中示出的是帶發(fā)動機的機動車輛的常規(guī)空調回路，包括制冷劑流體的壓縮機10，所述制冷劑流體可以是有機、無機或易熔流體?？梢砸贸R界二氧化碳CO2為非限制性示例，標示為R134A、1234yf或GAR (“全球替代制冷劑(Global AlternativeRefrigerant)”)。在壓縮機10的下游，加壓制冷劑流體通過熱交換器11，其稱為用于二氧化碳的“氣體冷卻器”或用于R134A的“冷凝器”，這是由于在該情況下，初始為氣相的制冷劑以液態(tài)離開冷凝器。在圖I的示例中，交換器11可以是水類型交換器，或直接由外部空氣冷卻的空氣類型交換器。制冷劑流體之后被朝向安全閥12引導，從而制冷劑流體在進入蒸發(fā)器13 (在此處，熱交換則發(fā)生在朝向車輛的車艙吹送的空氣和被冷卻的制冷劑之間)之前被冷卻。從蒸發(fā)器13輸出時被重新加熱的制冷劑流體隨后被返回至壓縮機10，以執(zhí)行新的熱循環(huán)。如在圖I中可看到的，圖I的壓縮機10是具有兩個分立壓縮腔室類型的混合動力壓縮機，即，一方面，包括第一壓縮桿111的第一腔室101，該第一壓縮桿111能夠被車輛的發(fā)動機(未示出)的曲軸的軸經(jīng)由皮帶和帶輪30驅動,所述皮帶和帶輪30通過離合器31機械地鏈接到桿111，以及，在另一方面，包括獨立于第一桿111的第二壓縮桿112的第二腔室102，所述第二壓縮桿能夠被電馬達20驅動。在空調回路的名義操作期間，第一壓縮腔室101的桿111被發(fā)動機驅動，帶輪30通過離合器31聯(lián)接到桿111。制冷劑流體隨后流通通過第一腔室101，該第一腔室101的容量(IOOcmw3級)被選擇為允許混合動力壓縮機10確保車輛車艙內部的最優(yōu)舒適水平，而無論外部溫度、日照和相對濕度的程度。但是，可以發(fā)生的是，在一些情況下，空調壓縮機10不再由車輛的發(fā)動機驅動，且因此，空調回路停止操作并不能再保證維持車艙內部的舒適溫度。這尤其就是在由用于發(fā)動機的自動停止和重新起動的系統(tǒng)確定的發(fā)動機停止階段期間的情況，所述系統(tǒng)能夠實施配備有“停止和起動”功能的車輛的“停止和起動”功能。為了確?？照{在車艙中的持續(xù)性，制冷劑流體的循環(huán)通過混合動力壓縮機10內的閥裝置而從第一腔室101被切換至第二腔室102，且隨后電馬達20被起動，以便驅動第二壓縮桿112并在這些停止階段期間保持空調回路運行。當電馬達20從隨后停止的發(fā)動機接管時，車輛車艙大體上已經(jīng)處于舒適的溫度，從而，關于停止階段的持續(xù)時間大致限制在幾十秒的情況，由電馬達20提供的制冷功率較低。作為示例，以常規(guī)方式，6k W的制冷功率是有必要的，以便保證在lOOOW.m2的日照以及50和60%的相對濕度下暴露于25至45°C高溫的車輛車艙中的舒適度。但是，當車輛已經(jīng)被調節(jié)到舒適的溫度時，要被提供的制冷功率處于IkW至3kW，這取決于車輛的區(qū)段。因此，相對于第一腔室101的容量，第二壓縮腔室102的容量可以被限制到例如約20cm3的值。在已經(jīng)示出用于驅動配備有“停止和起動”功能的機動車輛的混合動力壓縮機10的電馬達20和發(fā)動機的操作狀態(tài)的圖3的圖表中，值O對應于馬達的停止，值I對應于它的操作。如可在該圖中看到的，當因為發(fā)動機根據(jù)“停止和起動”功能自動停止而第一壓縮桿111不再被發(fā)動機驅動時，電馬達20開始操作以便驅動第二壓縮腔室102的桿112并因此確保保持發(fā)動機停止階段期間車艙中的舒適度。但是，有必要強調，在這些條件下，電馬達20必須在起動時提供足夠的扭矩以克服抵抗扭矩，所述抵抗扭矩由在發(fā)動機停止時刻發(fā)生在空調回路中的制冷劑流體壓力的重新布置而導致。要被電馬達20提供的扭矩則變得非常大，并需要比確保保持空調嚴格所需的功率更高的功率。因此，為了避免電馬達20的過多的超過額定值，本發(fā)明提出一種用于管理混合動力壓縮機10的方法，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對第一壓縮桿111的驅動中斷階段，包括將制冷劑流體從第一壓縮腔室101切換至第二壓縮腔室102，和包括在發(fā)動機對第一壓縮桿111的驅動中斷開始之前起動電馬達20。以該方式，電馬達20在空調回路停止之前且因此在空調回路中的任何壓力重新布置的發(fā)生之前開始操作。因此，電馬達20的功率可以是額定的。為了執(zhí)行電馬達20的起動的該預先執(zhí)行，可以使用由“停止和起動”功能實施的裝置，以檢測發(fā)動機停止條件是否被滿足并且如果這些條件被滿足就迫使發(fā)動機停止。這是圖4所表示的,在圖4中看到一旦發(fā)動機的自動停止條件被“停止和起動”功能檢測到，電馬達20的預先起動的信號(例如由車載計算機產(chǎn)生)在發(fā)動機的實際停止之前通過車輛的CAN (“車輛局域網(wǎng)”)網(wǎng)被派送至電馬達的控制電路。發(fā)動機的自動停止條件取決于車輛構造者采用的策略。此外，當車輛以低速(例如小于5km/小時)行進時，可以考慮制動踏板上的動作。圖4示出另一情形，其中，電馬達20可開始操作，以便在空調回路停止期間確保舒適溫度的持續(xù)性。該情形是當要求對加速請求的最佳響應(通過將最大扭矩施加到曲軸的軸)時車輛加速的情形，通過恢復由于壓縮機的驅動造成的抵抗扭矩而實現(xiàn)。在該情形下，第一壓縮腔室101的驅動中斷與發(fā)動機的停止無關，而是與用于驅動腔室的壓縮桿111的帶輪30的解除聯(lián)接有關。
在該情況下，一旦加速請求被常規(guī)檢測裝置檢測到并且在發(fā)動機與壓縮桿111實際解除聯(lián)接之前，電馬達20起動。圖2中示出的是包括可變容量壓縮腔室100類型的混合動力壓縮機10’，所述可變容量壓縮腔室的桿110可以被電馬達20驅動,或被車輛的發(fā)動機(未不出)的曲軸的軸經(jīng)由能夠通過離合器31機械地鏈接到桿110的皮帶和帶輪30驅動。這里有必要強調的是，混合動力空調壓縮機的該架構與圖I的壓縮機不同在于，其僅實施單個壓縮腔室和可被發(fā)動機或電馬達等同驅動的單個桿，而不是具有獨立桿的兩個分立壓縮腔室。在名義操作期間，壓縮腔室100的桿110被發(fā)動機驅動，帶輪30通過離合器31聯(lián)接到桿110。壓縮腔室的容量則在接近最大容量(例如，例如IOOcm3的量級)的值的較高區(qū)間中被選擇。在這些條件下，混合動力壓縮機10’能夠確保車輛車艙內部的最優(yōu)舒適度水平，無論外部溫度、陽光和相對濕度程度。 但是，可以發(fā)生的是，正如圖I的具有兩個腔室的混合動力壓縮機10—樣，空調壓縮機10’不再由車輛的發(fā)動機驅動，且因此，空調回路停止操作并不再確保維持車艙內部的舒適溫度。如上所見，這是在由“停止和起動”類型的自動停止和重新起動功能確定的發(fā)動機停止階段期間，或在車輛加速請求階段期間的情況。為了確保這些情形下空調的持續(xù)性，電馬達20在發(fā)動機對壓縮機10’的驅動停止階段期間開始操作。換句話說，可以考慮電馬達20隨后在其驅動壓縮腔室100方面用其自身替代發(fā)動機。當然，優(yōu)選地，發(fā)動機與壓縮桿110解除接合。上面已述，要由電馬達20在操作期間提供的制冷功率較低。因此，相對于名義操作條件，壓縮腔室100的容量可以被減少至處于約最小容量(例如20cm3)的容量的較低區(qū)間中的值。當然，容量的較高和較低區(qū)間可以被簡單地僅僅簡化為最大和最小容量。壓縮腔室110則以二元方式在這兩種容量之間切換，這取決于用于腔室的桿的動力驅動件是發(fā)動機還是電馬達。關于電馬達所請求的功率較低的情況，可以設想使用具有或不具有電刷的電馬達，其由低電壓直流電流(特別是由車輛的12V網(wǎng)絡提供)供電，電流源可以是電池40或者裝備有或不裝備有儲存電容器的額外單元。在實際方式中，可變容量壓縮腔室100可以由具有葉片的常規(guī)壓縮腔室體現(xiàn)，其進入體積(對應于容量)可以在例如20cm3的最小值和例如IOOcm3的最大值之間通過改變腔室中進入孔的位置而被調節(jié)。正如圖I的混合動力壓縮機10 —樣，可以通過實施用于管理混合動力壓縮機10’的方法而避免電馬達20必須提供因抵抗扭矩而增加的扭矩，所述抵抗扭矩由制冷劑流體壓力在空調回路停止時的重新布置而造成，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對壓縮桿110的驅動中斷階段、包括將壓縮腔室100的容量從容量的較高區(qū)間切換至容量的較低區(qū)間、和包括在發(fā)動機對壓縮桿110的驅動中斷開始之前起動電馬達20。無論發(fā)動機對壓縮機10’的驅動中斷是由于“停止和起動”功能確定的自動停止還是由于加速請求，發(fā)動機對壓縮桿110的驅動和電馬達20的驅動之間的轉變借助離合器31通過將帶輪30與壓縮桿110解除聯(lián)接而執(zhí)行。根據(jù)圖4，通過在發(fā)動機與壓縮桿110的實際解除聯(lián)接之前起動電馬達，獲得期望的用于使電馬達20開始操作的預先執(zhí)行。
用于檢測發(fā)動機停止或加速請求的裝置與用于圖I的壓縮機10的那些相同，都是通過預先起動信號控制電馬達20的情況。
權利要求
1.一種用于管理帶發(fā)動機的機動車輛的空調回路的混合動力壓縮機(10 ;10’ )的方法，所述混合動力壓縮機能夠，一方面被所述發(fā)動機驅動，另一方面在發(fā)動機對壓縮機(10 ；10’ )的驅動中斷階段期間被電馬達(20)驅動，其特征在于，所述方法包括，在驅動中斷期間，在所述驅動中斷開始之前起動所述電馬達(20)。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述混合動力壓縮機(10)包括第一制冷劑流體壓縮腔室(101)和第二制冷劑流體壓縮腔室(102)，所述第一制冷劑流體壓縮腔室(101)包括能夠被所述發(fā)動機驅動的第一壓縮桿(111)，所述第二制冷劑流體壓縮腔室(102)包括能夠被所述電馬達(20)驅動的第二壓縮桿(112)，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對第一壓縮桿(111)的驅動中斷階段、包括將制冷劑流體從第一壓縮腔室(101)切換至第二壓縮腔室(102)，和包括在發(fā)動機對第一壓縮桿(111)的驅動中斷開始之前起動電馬達(20)。
3.如權利要求I所述的方法，其中，所述混合動力壓縮機(10’)包括可變容量制冷劑流體壓縮腔室(100)，所述可變容量制冷劑流體壓縮腔室包括能夠在容量的較高區(qū)間中被所 述發(fā)動機驅動和在容量的較低區(qū)間中被所述電馬達(20)驅動的單個壓縮桿(110)，所述方法包括多個步驟，所述多個步驟包括預先檢測發(fā)動機對壓縮桿(110)的驅動中斷階段、包括將壓縮腔室(100)的容量從容量的較高區(qū)間切換至容量的較低區(qū)間，和包括在發(fā)動機對壓縮桿(110 )的驅動中斷開始之前起動電馬達(20 )。
4.如權利要求2所述的方法，其中，所述驅動中斷是發(fā)動機停止。
5.如權利要求4所述的方法，其中，所述發(fā)動機停止是由車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動(“停止和起動”)功能確定的自動停止。
6.如權利要求2和3中的任一項所述的方法，其中，所述驅動中斷是發(fā)動機與混合動力壓縮機(10 ;10’ )的壓縮桿(101 ；100)的解除聯(lián)接。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述發(fā)動機的解除聯(lián)接由車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動(“停止和起動”)功能確定。
8.如權利要求6所述的方法，其中，所述發(fā)動機的解除聯(lián)接由車輛加速請求確定。
9.如權利要求I至7中的任一項所述的方法，其中，所述電馬達(20)在發(fā)動機對混合動力壓縮機(10 ;10’ )的驅動中斷開始之前起動通過用于檢測車輛發(fā)動機的自動停止和重新起動(“停止和起動”)功能的發(fā)動機停止的裝置來執(zhí)行。
10.如權利要求8所述的方法，其中，所述電馬達在發(fā)動機對混合動力壓縮機(10;10’ )的驅動中斷開始之前起動通過用于檢測車輛加速請求的裝置執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種管理用于具有熱機的機動車輛的空調回路的混合動力壓縮機(10)的方法，所述混合動力壓縮機適于，一方面被所述熱機驅動，另一方面在通過熱機對壓縮機(10)的驅動被中斷的階段期間被電馬達(20)驅動。根據(jù)本發(fā)明，在驅動中斷期間，所述方法包括在所述驅動中斷開始之前起動所述電馬達(20)。本發(fā)明可以用于空調機動車輛，所述機動車輛具有熱機并設置有自動停止和重新起動系統(tǒng)。
文檔編號B60H1/32GK102918269SQ201180026911
公開日2013年2月6日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者T.成, P.塞加, L.拉巴斯蒂莫希, M.福里西爾 申請人:法雷奧電機控制系統(tǒng)公司