專利名稱：汽車空調及其控制方法
汽車空調及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車空調系統(tǒng)，尤其涉及具有傳統(tǒng)發(fā)動機及動力蓄電池的汽車空調。背景技術：
乘客艙傳統(tǒng)的供暖方式是通過發(fā)動機加熱防凍液來供熱的，或理解為發(fā)動機工作 的余熱。所以，一方面乘客艙供暖時需要啟動發(fā)動機，另一方面，供暖的能力也受制于發(fā)動 機的狀態(tài)。在寒冷的季節(jié)，當冷車啟動發(fā)動機后，若立即開空調暖風，因為發(fā)動機防凍液的 水溫基本和環(huán)境溫度相當，你就會感覺吹的是冷風。正確方法，需要讓發(fā)動機運轉一段時間 后再打開空調，因此導致制暖太慢。根據(jù)一項統(tǒng)計數(shù)字顯示，引擎機件部份的磨損，有超過百分之九十的比例是在冷 車發(fā)動后三分鐘內造成的。其原因包括，引擎在未達工作溫度之前(大約在攝氏90-110度 之間)，其供油系統(tǒng)因溫度尚低，均無法有效地將汽油完全氣化(相信大家都知道，液體溫 度上升到沸點就氣化了)。在汽油尚未氣化而呈液狀時，不容易燃燒而發(fā)動引擎。此時就要 靠阻風門的作用，阻止部份空氣進入汽缸，以提升汽油/空氣的混合比，并提高引擎轉速使 引擎不致熄火。當達到正常工作溫度后，自動阻風門自然會因機械的動作而恢復正常狀態(tài)； 而手動阻風門的車子務必記得將阻風門放回，否則因油/氣混合比過高，不但浪費汽油，馬 力不足，而且汽油燃燒不完全會冒黑煙。一具冷引擎要達到正常工作溫度約需七八分到十 幾分鐘不等，依車種不同而定，而在這段時間中，需要進行所謂的暖車，不宜高速行駛。傳統(tǒng)汽車空調制冷的壓縮機通常通過皮帶與發(fā)動機連接起來的，壓縮機的轉速與 發(fā)動機的轉速有一個固定的傳動比，壓縮機的性能也直接受到發(fā)動機狀態(tài)的影響，怠速時， 發(fā)動機的轉速最低，壓縮機的轉速也處于最低狀態(tài)，所以空調制冷效果在怠速時最差，怠速 時的空調性能成為整個空調性能的瓶頸。

發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題包括對汽車有效供暖的問題以及縮短動力系統(tǒng)的暖車 時間的問題。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的以上問題而提供一種汽車空調，其包括發(fā)動機、對 發(fā)動機進行降溫的發(fā)動機散熱器、利用所述發(fā)動機產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱 量的空調供暖器以及加熱器，所述加熱器可選擇地對發(fā)動機和空調供暖器提供熱量。根據(jù)本發(fā)明的一方面，根據(jù)本發(fā)明的汽車空調包括發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，所述發(fā)動 機熱管理系統(tǒng)包括用導管連通的發(fā)動機散熱器、發(fā)動機、泵、空調供暖器及在其中流動的冷 卻液，冷卻液可在泵的驅動下流動，并可通過空調供暖器與需要被供暖的空間進行熱交換 而供暖，在泵的驅動下，冷卻液至少可以選擇性地按照兩種循環(huán)流動第一循環(huán)，冷卻液通 過所述導管在所述發(fā)動機散熱器和發(fā)動機之中流動；第二循環(huán)，冷卻液通過所述導管在所 述發(fā)動機、加熱器及空調供暖器之中流動，其中所述加熱器可以對流過其中的冷卻液加熱。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述加熱器是電加熱器，優(yōu)選地是正溫度系數(shù)電加熱器。一般地，在動力蓄電池電荷充足時，所述電加熱器是被動力蓄電池提供能量?？蛇x地，所述 電加熱器是利用發(fā)動機的機械能轉化產(chǎn)生的電能加熱，可充分利用發(fā)動機多余的機械能。 可選地，還可設置風扇，將空調供暖器散發(fā)的熱量吹向需要被供暖的乘客艙?？蛇x地，所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括換向閥，通過所述換向閥使冷卻液在第一循 環(huán)和第二循環(huán)之間切換。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，根據(jù)本發(fā)明的汽車空調，還包括與所述發(fā)動機熱管理系 統(tǒng)相對獨立的空調制冷系統(tǒng)，所述空調制冷系統(tǒng)包括用導管連通的壓縮機、空調冷凝器、膨 脹閥、蒸發(fā)器及在其中流動的制冷劑。優(yōu)選地，所述壓縮機由所述發(fā)動機以外的動力源驅 動，并且優(yōu)選由蓄電池供電的電動壓縮機。本發(fā)明還提供一種汽車空調控制方法，其包括提供對發(fā)動機進行降溫的發(fā)動機散 熱器并提供利用所述發(fā)動機產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量的空調供暖器，還包 括提供加熱器，可選擇地控制所述加熱器對發(fā)動機和空調供暖器提供熱量。優(yōu)選地，該控制方法提供包括發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括用 導管連通的發(fā)動機散熱器、發(fā)動機、泵、空調供暖器及在其中流動的冷卻液，冷卻液可在泵 的驅動下流動，并可通過空調供暖器與需要被供暖的空間進行熱交換而供暖，通過控制泵 的驅動及控制路徑的選擇，可以選擇性地使冷卻液至少按照兩種循環(huán)流動第一循環(huán)，冷卻 液通過所述導管在所述發(fā)動機散熱器和發(fā)動機之中流動；第二循環(huán)，冷卻液通過所述導管 在所述發(fā)動機、加熱器及空調供暖器之中流動，其中所述加熱器可以對流過其中的冷卻液 加熱。優(yōu)選地，發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括換向閥，通過控制所述換向閥使冷卻液在第一循 環(huán)和第二循環(huán)之間切換，更優(yōu)選地，換向閥可以被智能地控制。所述加熱器是電加熱器，可 以利用不受發(fā)動機影響的動力蓄電池驅動。根據(jù)本發(fā)明控制方法的一方面，還包括提供與所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)相對獨立的 空調制冷系統(tǒng)，所述空調制冷系統(tǒng)包括用導管連通的壓縮機、空調冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器 及在其中流動的制冷劑，所述壓縮機是由蓄電池供電的電動壓縮機，其在不受發(fā)動機運行 情況的影響下，控制壓縮機的運行。根據(jù)本發(fā)明的汽車空調及其控制方法，在發(fā)動機供暖能力足夠時，由傳統(tǒng)的發(fā)動 機防凍液加熱器供暖，節(jié)約能源。在特殊的情況下，可同時用發(fā)動機和加熱器加熱，兩種效 果綜合在一起，其供暖能力將提高數(shù)倍，迅速滿足使用者的供暖要求。在不需要啟動發(fā)動機 的情況下，還可以通過加熱器單獨加熱來供暖，沒有汽油消耗，更加環(huán)保，而且提高了能源 利用率。對長時間未啟動的冷車，不宜高負載地行駛，可以利用加熱器加熱來進行暖車，使 汽車動力系統(tǒng)很快進入較佳運行狀態(tài)，減少不必要的磨損。以下通過參考附圖詳細說明優(yōu)選的具體實施方式
，更明顯地揭露本發(fā)明的其他方 面和特征。但是應當知道，該附圖僅僅為解釋目的而設計，不作為本發(fā)明的范圍的限定，因 為范圍的限定應當參考附加的權利要求。還應當知道，除非特別指出，附圖僅僅力圖概念地 說明此處描述的結構和流程，不必要依比例繪制。

圖1是本發(fā)明的汽車空調的系統(tǒng)結構示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具 體實施方式做詳細的說明。請參閱圖1所示，本發(fā)明汽車空調包括空調制冷系統(tǒng)1及發(fā)動機熱管理系統(tǒng)2。空調制冷系統(tǒng)1包括電動壓縮機11、空調冷凝器12、膨脹閥(ThermalExpansion Valve，TXV)13、位于乘客艙的蒸發(fā)器14、導管15及制冷劑(未圖示)。在本實施方式中，制 冷劑為一種制冷劑。其中電動壓縮機11、空調冷凝器12、膨脹閥13以及蒸發(fā)器14 通過導管15依次連通。本發(fā)明優(yōu)選采用由蓄電池供電的電動壓縮機11，可以用清潔的電 能驅動，不污染環(huán)境，但本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明也可以采用發(fā)動機驅動，甚至可采用其 他發(fā)動機以外的動力源驅動的壓縮機。膨脹閥13起到節(jié)流降壓的作用，經(jīng)空調冷凝器12 冷凝后的高壓制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥13時，因受阻而使壓力下降，導致部分制冷劑液體氣 化，同時吸收氣化潛熱，其本身溫度也相應降低，成為低溫低壓的濕蒸汽，然后進入蒸發(fā)器 14，從而對乘客艙進行制冷。發(fā)動機熱管理系統(tǒng)2包括發(fā)動機21、換向閥22、對發(fā)動機21進行降溫的發(fā)動機散 熱器 23、泵 24、PTC(Positive Temperature Coefficient，正溫度系數(shù))加熱器 25、通常位 于乘客艙的空調供暖器26、導管27及發(fā)動機冷卻液(未圖示)。其中，發(fā)動機21、換向閥22、 發(fā)動機散熱器23以及泵M通過導管27依次連通形成第一循環(huán)通路，PTC加熱器25、換向 閥22、發(fā)動機21、泵M以及空調供暖器沈通過導管27依次連通形成第二循環(huán)通路?？照{ 供暖器26利用發(fā)動機21產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量，或者利用PTC加熱器 25產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量。在本實施方式中，PTC加熱器25是液體PTC 電加熱器，但本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明亦可采用其他電加熱器或非電驅動其他加熱器，例 如，太陽能加熱器等。PTC加熱器25可選擇性地對發(fā)動機21和空調供暖器沈提供熱量。 本發(fā)明的PTC加熱器25可以是利用發(fā)動機的機械能轉化產(chǎn)生的電能加熱。其中冷卻液，優(yōu) 選為防凍液，以便在寒冷的環(huán)境中仍然可能正常工作。在本實施方案中，泵M是電動水泵，冷卻液可在泵M的驅動下流動，并可通過空 調供暖器26與需要被供暖的空間進行熱交換而供暖，在泵M的驅動下，冷卻液至少可以選 擇性地按照兩種循環(huán)流動第一循環(huán)，冷卻液通過導管27在發(fā)動機散熱器23和發(fā)動機21 之中流動；第二循環(huán)，冷卻液通過導管27在發(fā)動機21、PTC加熱器25及空調供暖器沈之中 流動，其中PTC加熱器可以對流過其中的冷卻液加熱。換向閥22，可以是節(jié)溫器或電子換向 閥。通過換向閥22使冷卻液在第一循環(huán)和第二循環(huán)之間切換。一般地，在動力蓄電池電荷充足時，PTC加熱器25是由動力蓄電池提供能量?？?選地，PTC加熱器25是利用發(fā)動機21的機械能轉化產(chǎn)生的電能加熱，可充分利用發(fā)動機21 多余的機械能。在本發(fā)明的其他實施方式中，在靠近空調供暖器沈處可設置風扇28，將空調供暖 器26散發(fā)的熱量吹向需要被供暖的乘客艙。在本發(fā)明的其他實施方式中，在靠近發(fā)動機散熱器23處可設置風扇四，風扇四用 于促進發(fā)動機散熱器23周圍環(huán)境空氣的流通，促進發(fā)動機散熱器23與環(huán)境空氣的熱交換， 增加散熱效果。
相比傳統(tǒng)汽車空調制冷及供暖系統(tǒng)，該混合動力的空調制冷及供暖系統(tǒng)設計，能 根據(jù)乘員的需要來提供冷或熱，而且能高能效比地快速供冷或供熱。傳統(tǒng)皮帶壓縮機在發(fā)動機轉速高而空調制冷需求小的時候，可能會提供過多的冷 量，此時需通過冷熱混合風來調節(jié)，這種冷熱混風將導致能量浪費。電動壓縮機的動力源是 使用高壓電，避免了直接使用發(fā)動機燃燒汽油來供能，這沒有廢氣排放，而且能源利用效率 更高。根據(jù)本發(fā)明的汽車空調，在發(fā)動機供暖能力足夠時，由發(fā)動機冷卻液加熱供暖，可 充分利用余熱，提高能源利用率。在本實施方案中，PTC加熱器25可選擇地在至少三種工 況下工作第一種工況，在車輛冷啟動時，乘客希望車內盡快暖起來，這時通過HCU (Hybrid Control Unit，混合動力整車控制器)和EMS (Engine Management System，發(fā)動機控制系 統(tǒng))控制，加大發(fā)動機21的噴油量，控制發(fā)動機21在較大的負荷下工作；這樣，一方面冷卻 液從發(fā)動機21帶來更多的熱，另一方面發(fā)動機多余的機械功可以發(fā)電，并利用這些電能給 PTC加熱器25加熱，以上兩種效果綜合在一起，其供暖能力將提高數(shù)倍。第二種工況，可以 通過BCU(BatteryControl Unit，電池控制系統(tǒng))判斷蓄電池電荷的電量，如果判斷蓄電池 電荷足夠多時，可以通過蓄電池驅動PTC加熱器25單獨來給乘客艙加熱，而不需要啟動發(fā) 動機來供暖，所以節(jié)省了汽油，不僅提高了效率，而且更環(huán)保。第三種工況，對長時間未啟動 的冷車，不宜高速行駛，在蓄電池電荷充分的情況下，可以利用PTC加熱器25加熱來進行暖 車，使汽車動力系統(tǒng)很快進入較佳運行狀態(tài)，減少不必要的磨損。這情況下，可根據(jù)乘客的 需要選擇性地控制風扇觀的啟動，從而實現(xiàn)是否對乘客艙輸送暖氣。以上對本發(fā)明所提供的汽車空調進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā) 明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其 核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應用 范圍上均會有改變的空間。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的 保護范圍以所附權利要求的限定為準。
權利要求
1.一種汽車空調，其包括發(fā)動機、對發(fā)動機進行降溫的發(fā)動機散熱器及利用所述發(fā)動 機產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量的空調供暖器，其特征在于其還包括加熱器， 所述加熱器可選擇地對發(fā)動機和空調供暖器提供熱量。
2.根據(jù)權利要求1所述的汽車空調，其包括發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，所述發(fā)動機熱管理系 統(tǒng)包括用導管連通的發(fā)動機散熱器、發(fā)動機、泵、空調供暖器及在其中流動的冷卻液，冷卻 液可在泵的驅動下流動，并可通過空調供暖器與需要被供暖的空間進行熱交換而供暖，在 泵的驅動下，冷卻液至少可以選擇性地按照兩種循環(huán)流動第一循環(huán)，冷卻液通過所述導管在所述發(fā)動機散熱器和發(fā)動機之中流動；第二循環(huán)，冷卻液通過所述導管在所述發(fā)動機、加熱器及空調供暖器之中流動，其中所 述加熱器可以對流過其中的冷卻液加熱。
3.根據(jù)權利要求2所述的汽車空調，其中，所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括換向閥，通過所 述換向閥使冷卻液在第一循環(huán)和第二循環(huán)之間切換。
4.根據(jù)權利要求1所述的汽車空調，其中，所述加熱器是電加熱器。
5.根據(jù)權利要求4所述的汽車空調，其中，所述加熱器是正溫度系數(shù)電加熱器。
6.根據(jù)權利要求1所述的汽車空調，其還包括與所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)相對獨立的空 調制冷系統(tǒng)，所述空調制冷系統(tǒng)包括用導管連通的壓縮機、空調冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器及 在其中流動的制冷劑。
7.根據(jù)權利要求6所述的汽車空調，其中，所述壓縮機由所述發(fā)動機以外的動力源驅動。
8.根據(jù)權利要求6所述的汽車空調，其中，所述壓縮機是由蓄電池供電的電動壓縮機。
9.根據(jù)權利要求2所述的汽車空調，其還包括風扇，將空調供暖器散發(fā)的熱量吹向需 要被供暖的乘客艙。
10.根據(jù)權利要求4所述的汽車空調，其中，所述電加熱器是利用發(fā)動機的機械能轉化 產(chǎn)生的電能加熱。
11.一種汽車空調控制方法，其包括提供對發(fā)動機進行降溫的發(fā)動機散熱器并提供利 用所述發(fā)動機產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量的空調供暖器，其特征在于還包 括提供加熱器，可選擇地控制所述加熱器對發(fā)動機和空調供暖器提供熱量。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其提供包括發(fā)動機熱管理系統(tǒng)，所述發(fā)動機熱管理 系統(tǒng)包括用導管連通的發(fā)動機散熱器、發(fā)動機、泵、空調供暖器及在其中流動的冷卻液，冷 卻液可在泵的驅動下流動，并可通過空調供暖器與需要被供暖的空間進行熱交換而供暖， 通過控制泵的驅動及控制路徑的選擇，可以選擇性地使冷卻液至少按照兩種循環(huán)流動第一循環(huán)，冷卻液通過所述導管在所述發(fā)動機散熱器和發(fā)動機之中流動；第二循環(huán)，冷卻液通過所述導管在所述發(fā)動機、加熱器及空調供暖器之中流動，其中所 述加熱器可以對流過其中的冷卻液加熱。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中，所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)包括換向閥，通過控制 所述換向閥使冷卻液在第一循環(huán)和第二循環(huán)之間切換。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述加熱器是電加熱器。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其還包括提供與所述發(fā)動機熱管理系統(tǒng)相對獨立的 空調制冷系統(tǒng)，所述空調制冷系統(tǒng)包括用導管連通的壓縮機、空調冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器及在其中流動的制冷劑，所述壓縮機是由蓄電池供電的電動壓縮機，其在不受發(fā)動機運行 情況的影響下，控制壓縮機的運行。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車空調及其控制方法，該汽車空調包括發(fā)動機、對發(fā)動機進行降溫的發(fā)動機散熱器、利用發(fā)動機產(chǎn)生的熱量向需要被供暖的空間提供熱量的空調供暖器以及加熱器，加熱器可選擇性地對發(fā)動機和空調供暖器提供熱量。當發(fā)動機供暖能力足夠時，由傳統(tǒng)的發(fā)動機防凍液加熱供暖；當發(fā)動機供暖能力不足時，可同時用發(fā)動機和加熱器加熱，兩種效果綜合在一起，其供暖能力將提高數(shù)倍；當在不需要啟動發(fā)動機的情況下，還可以通過加熱器單獨加熱來供暖，沒有汽油消耗，更加環(huán)保，而且提高了能源利用率。
文檔編號B60H1/32GK102101426SQ20091020145
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者趙鵬程 申請人:上海汽車集團股份有限公司