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CN104729014B - 用于车辆的空调系统控制方法 - Google Patents

用于车辆的空调系统控制方法 Download PDF

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CN104729014B CN201410432113.9A CN201410432113A CN104729014B CN 104729014 B CN104729014 B CN 104729014B CN 201410432113 A CN201410432113 A CN 201410432113A CN 104729014 B CN104729014 B CN 104729014B
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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的空调系统控制方法。一种控制汽车空调系统的方法包括在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂；循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的冷却水以冷却所述中间冷却器或电气设备；以及通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内，保持车辆怠速或运行的同时控制所述冷却系统中的水泵和冷却风扇的运转速度以及结束控制。

Description

用于车辆的空调系统控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月18日提交的韩国专利申请第10-2013-0158686号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的控制空调系统的方法。更特别地，本发明涉及一种控制汽车空调系统的方法，该方法根据车辆的行驶条件并且根据空调是否运转而通过控制水泵和冷却风扇来最小化空调系统的功耗，并且通过提高冷却性能和降低压力而提高可达到的行驶距离。
背景技术
通常而言，空调装置包括用于加热/冷却车辆内部的空调系统。
在不考虑外部温度的情况下通过将内部温度保持在适合的水平处而将车辆内部维持在期望温度处的那些空调系统利用从压缩机排出的制冷剂加热或冷却车辆内部，并且在通过冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀、蒸发器和压缩机循环的同时通过蒸发器交换热量。
换言之，在空调系统中，通过压缩机压缩的高温和高压制冷剂通过冷凝器冷凝并且在经过贮液干燥器和膨胀阀之后通过蒸发器蒸发来降低内部的温度和湿度。
存在一种用于开发能够基本上代替ICE(内燃机)车辆的环境友好车辆的需求，其更加专注能源效率以及与环境污染相关的问题。这些环境友好车辆通常包括由作为动力源的燃料电池或电力驱动装置的电动车辆以及由发动机和蓄电池驱动的混合动力车辆。
在电动车辆中，除了空调系统之外，冷却电气部件的冷却系统被设置为特定闭合线路，使得放置在车辆前部且为系统供应制冷剂或冷却水的冷却模块是复杂的。
此外，当水冷式冷凝器包含于电动车辆的空调系统中时，用于分别供应冷却水和制冷剂的线路是复杂的，并且系统的运转温度和最大负载条件是不同的，使得当冷却模块在利用冷却风扇和流动空气的气冷式冷凝器中被冷却时，其中一个系统的冷却性能是足够的，但是另一个系统的冷却性能是不足的。
换言之，在相关技术的电动车辆中，由于空调系统被设置为与冷却系统分离的闭合线路，因此，当使用水冷式冷凝器时，在小型发动机室中的布局是复杂的，并且压缩机、冷却风扇和水泵的功耗由于根据行驶条件的冷却性能中的差别而增加，使得电力消耗增加并且可达到的行驶距离缩短。
此外，由于冷却系统和空调系统的最大负载条件是不同的，因此难以将系统控制在最优状态下，使得冷却系统的冷却性能和空调系统的冷却性能并非在其最优水平处。
因此，需要的是一种控制汽车空调系统的方法，其最小化空调系统的功耗并且增加车辆的行驶距离能力。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种控制汽车空调系统的方法，所述方法最小化空调系统的功耗并且通过提高冷却性能和降低压力来增加行驶距离，这可以通过如下方式实现：通过结合用于冷却车辆中电气设备或中间冷却器的冷却系统，利用分开以便分别利用冷却流体和外部空气作为热交换媒介的冷凝器，以及根据车辆的运行状态、空调的压力和电气设备的温度来控制水泵和冷却风扇的运转。
在本发明的一个方面中，一种控制汽车空调系统的方法可以包括在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时通过感测空调的运转而压缩制冷剂；循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的冷却水以冷却所述中间冷却器或电气设备；以及通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内，保持车辆怠速或运行的同时控制所述冷却系统中的水泵和冷却风扇的运转速度以及结束控制，其中水冷式冷凝器利用来自冷却车辆中的中间冷却器或电气设备的冷却系统的冷却水冷凝制冷剂，并且冷却系统的冷却模块中的气冷式冷凝器通过与外部空气热交换来冷凝来自水冷式冷凝器的制冷剂。
在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂可以包括：启动所述车辆的发动机；感测所述空调是否开始运转；以及通过操作压缩机来压缩和循环所述制冷剂。
循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的冷却水以冷却所述中间冷却器或电气设备可以包括：操作所述水泵使得冷却水从所述冷却模块通过所述中间冷却器或电气设备循环；以及通过与外部空气交换热空气，操作所述冷却风扇以冷却所述冷却模块中的高温冷却水，具有通过冷却所述中间冷却器或电气设备而升高的温度的所述冷却水在所述冷却模块中流动。
在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而没有压缩制冷剂时，所述水泵可以根据所述中间冷却器或电气设备的温度来运转。
在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而压缩制冷剂时，所述水泵根据设定为在车辆处于运动中的情况下的所述空调的运转条件的值来运转。
在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而压缩制冷剂时，在怠速时，所述水泵在下述条件下运转，所述条件需要根据所述中间冷却器或电气设备的温度设定的冷却水的流量以及根据在车辆处于运动中的情况下的空调的条件设定的所述冷却水的流量中的较大的流量。
通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备是否位于预定值之内，控制所述冷却系统中的水泵和冷却风扇的运转速度，保持车辆怠速或运行以及结束控制可以包括：确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内；当确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度没有位于预定值之内时，控制所述水泵和所述冷却风扇的运转速度并且返回以循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的所述冷却水，以便冷却所述中间冷却器或电气设备；以及当确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度位于预定值之内时，根据怠速或行驶模式以预定值运转所述水泵和所述冷却风扇并且结束控制。
所述水泵可以为振动泵，并且根据来自发动机控制单元(ECU)的控制信号来控制所述水泵的运转速度，使得循环冷却水的流量得到调节。
当所述车辆为内燃机车辆时使用所述中间冷却器，以及当所述车辆为具有电机的电动车辆或者具有电机和内燃机的混合动力车辆时使用所述电气设备。
当根据本发明的示例性实施方案应用控制汽车空调系统的方法时，能够最小化用于运转空调系统的功耗并且降低用于冷却的功耗。这可以通过如下方式实现：结合用于冷却中间冷却器或电气设备的冷却系统与内燃机车辆的驱动系统或者包括电动车辆和混合动力车辆的环境友好车辆的驱动系统，利用分开以便分别使用冷却流体和外部空气作为热交换媒介的水冷式和气冷式冷凝器，以及根据车辆的运行状态、空调的压力以及中间冷却器或电气设备的温度来控制水泵和冷却风扇的运转。
由于能够根据空调系统的状态和条件来控制水泵和冷却风扇的运转，因此通过降低用于冷却的功耗能够提高空调系统的冷却性能并且增加利用相同动力的行驶距离。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括移动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。如本文所指，混合车辆为具有两个或多个动力源的车辆，例如汽油发动的和电动的车辆。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为显示应用了根据本发明的示例性实施方案的控制汽车空调系统的方法的用于车辆的冷却和空调的系统的配置的框图。
图2为显示了根据本发明的示例性实施方案的应用到用于车辆的冷却和空调的系统的控制汽车空调系统的方法的流程图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施例。
以下，将参考附图来描述本发明的示例性实施方案，使得本发明所属领域的技术人员可以实现该示例性实施方案。图1为显示应用了根据本发明的实施方案的控制汽车空调系统的方法的用于车辆的冷却和空调的系统的配置的框图。如图1中所示，根据本发明示例性实施方案的控制汽车空调系统的方法应用到结合有冷却系统10的空调系统20。首先，基本冷却系统10可以包括通过驱动系统11以及中间冷却器或电气设备12循环冷却水的水泵15，以及包括散热器和用于冷却高温冷却水的冷却风扇17的冷却模块13，其通过与外部空气的热交换来完成冷却。
空调系统20可以包括水冷式冷凝器21和气冷式冷凝器23、压缩机25、膨胀阀27以及蒸发器29；水冷式冷凝器21和气冷式冷凝器23被包括在冷却模块13中；压缩机25将压缩的制冷剂供应至水冷式冷凝器21；膨胀阀27膨胀通过水冷式冷凝器21和气冷式冷凝器23冷凝的制冷剂；蒸发器29蒸发通过膨胀阀27膨胀的制冷剂。
图2为显示了根据本发明的示例性实施方案的应用到用于车辆的冷却和空调的系统的控制汽车空调系统的方法的流程图。
在本发明的一个方面，如图2中所示的控制汽车空调系统的方法可以包括：
系列步骤(A)，系列步骤(A)在启动车辆的发动机之后，在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转来压缩制冷剂。
系列步骤(C)，在如图1所描述而配置的空调系统中，系列步骤(C)通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备12的温度是否位于预定值内，控制水泵15和冷却风扇17的运转速度、保持车辆怠速或运行以及结束控制。
系列步骤(B)，系列步骤(B)操作水泵以循环冷却水以及操作冷却风扇以冷却高温冷却水。
该系列步骤(A)可以包括启动车辆的发动机(S1)，感测空调是否启动(S2)，以及操作压缩机25以压缩和循环制冷剂从而冷却车辆(S3)。
在步骤(B)中，操作水泵15使得冷却水从冷却模块13通过中间冷却器或电气设备12循环(S4)，操作冷却风扇17以通过与外部空气一起送风来冷却在冷却模块13中的高温冷却水，其中该冷却水具有由于冷却经过中间冷却器或电气设备的流体而升高的温度(S5)。
当在系列步骤(A)中空调系统20没有运转时，水泵15可以根据中间冷却器或电气设备12而运转，然而当空调系统20在车辆处于运动中的情况下运转时，其可以根据设定为空调的运转条件的值来运转。
此外，当在系列步骤(A)中空调系统20运转时，在怠速时，水泵15可以在一定条件下运转，所述条件需要根据中间冷却器或电气设备12的温度设定的冷却水的流量以及在车辆处于运动中的情况下设定为空调的条件的冷却水的流量中的较大的流量。
在步骤(C)中，在水泵15和冷却风扇17运转的情况下，确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备12的温度是否位于预定值内。
当确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备12的温度没有位于预定值之内时，也即，在S6中条件没有满足，则控制水泵15和冷却风扇17的运转速度并且返回至系列步骤(B)(S7)。
相反，当确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备12的温度位于预定值之内时，也即，满足了条件，则水泵15和冷却风扇17根据怠速或行驶模式以预定值运转(S8)，并且结束控制。
水泵15可以为振动泵，并且其运转速度根据来自ECU的控制信号得以控制，使得循环冷却水的流量得以调节。
当应用以上描述的控制汽车空调系统的方法的车辆为ICE(内燃机)车辆时，可以使用中间冷却器12，而当其为具有电机的电动车辆或者具有电机和内燃机的混合动力车辆时，可以使用电气设备12。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导以及其各种替换和修改，可以进行很多改变和变化。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种控制汽车空调系统的方法，其中水冷式冷凝器利用来自冷却系统的冷却水冷凝制冷剂，所述冷却系统冷却车辆中的中间冷却器或电气设备，冷却系统的冷却模块中的气冷式冷凝器通过与外部空气的热交换来冷凝来自所述水冷式冷凝器的制冷剂，所述方法包括：
在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂；
循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的冷却水以冷却所述中间冷却器或电气设备；以及
通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内，保持车辆怠速或运行的同时控制所述冷却系统中的水泵和冷却风扇的运转速度以及结束控制，
其中，通过确定车辆速度、空调的压力、冷却水的温度以及中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内，保持车辆怠速或运行的同时控制水泵和冷却风扇的运转速度以及结束控制包括：
确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度是否位于预定值之内；
当确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度没有位于预定值之内时，控制所述水泵和所述冷却风扇的运转速度并且返回以循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的所述冷却水，以便冷却所述中间冷却器或电气设备；以及
当确定所述车辆速度、所述空调的压力、所述冷却水的温度以及所述中间冷却器或电气设备的温度位于预定值之内时，根据怠速或行驶模式以预定值运转所述水泵和所述冷却风扇并且结束控制。
2.根据权利要求1所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂包括：
启动车辆的发动机；
感测空调是否开始运转；以及
通过操作压缩机来压缩和循环制冷剂。
3.根据权利要求1所述的控制汽车空调系统的方法，其中，循环在所述冷却模块中通过与外部空气交换热而冷却的冷却水以冷却所述中间冷却器或电气设备包括：
操作所述水泵使得冷却水从所述冷却模块通过所述中间冷却器或电气设备循环；以及
操作所述冷却风扇以冷却所述冷却模块中的高温冷却水，具有通过冷却所述中间冷却器或电气设备而升高的温度的冷却水在所述冷却模块中流动。
4.根据权利要求3所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而没有压缩制冷剂时，所述水泵根据所述中间冷却器或电气设备的温度来运转。
5.根据权利要求3所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而压缩制冷剂时，所述水泵根据设定为在车辆处于运动中的情况下的所述空调的运转条件的值来运转。
6.根据权利要求5所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂包括：
启动车辆的发动机；
感测空调是否开始运转；以及
通过操作压缩机来压缩和循环制冷剂。
7.根据权利要求3所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，当所述空调系统通过感测空调的运转而压缩制冷剂时，在怠速时，所述水泵在下述条件下运转，所述条件需要根据所述中间冷却器或电气设备的温度设定的冷却水的流量以及根据在车辆处于运动中的情况下的空调的条件设定的所述冷却水的流量中的较大的流量。
8.根据权利要求7所述的控制汽车空调系统的方法，其中，在启动车辆的发动机之后在驱动车辆的同时，通过感测空调的运转而压缩制冷剂包括：
启动车辆的发动机；
感测空调是否开始运转；以及
通过操作压缩机来压缩和循环制冷剂。
9.根据权利要求1所述的控制汽车空调系统的方法，其中，所述水泵为振动泵，并且根据来自发动机控制单元的控制信号来控制所述水泵的运转速度，使得循环冷却水的流量得到调节。
10.根据权利要求1所述的控制汽车空调系统的方法，其中，当所述车辆为内燃机车辆时使用中间冷却器，以及
当所述车辆为具有电机的电动车辆或者具有电机和内燃机的混合动力车辆时使用电气设备。
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