專利名稱：用于具有能選擇交流市電或由發(fā)動機帶動的發(fā)電機來驅(qū)動致冷劑壓縮機的機動車輛上的 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致冷系統(tǒng)，尤其是涉及用于機動車輛(例如冷凍車)致冷系統(tǒng)壓縮機的驅(qū)動系統(tǒng)。
為了冷卻、冷藏或冷凍食物、飲料和/或其它物品，在車輛(例如汽車)中設(shè)有冷凍系統(tǒng)。一種專用的車輛，也稱為冷凍車或冷藏車，可用于運輸冷的、冷藏的或冷凍的食物。


圖1示出與本發(fā)明有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中一個致冷系統(tǒng)的方框圖。該致冷系統(tǒng)100包括致冷劑回路200，它由以下各部件組成用于壓縮致冷劑的第一壓縮機201，冷凝器202，容器-干燥器203，膨脹閥204，用于冷卻冷凍室(未示出)的蒸發(fā)器205，以及用于把致冷劑回路各部件的出口與致冷劑回路中各相鄰部件的入口相連接的管件206。第一壓縮機201配有電磁離合器211，借助該電磁離合器211的間歇工作，壓縮機201經(jīng)過皮帶102接受來自汽車發(fā)動機101的驅(qū)動力，從而使汽車發(fā)動機101通過電磁離合器211間歇地驅(qū)動第一壓縮機201。
致冷系統(tǒng)100還包括所謂備用設(shè)備110，它包括第二壓縮機111，以及經(jīng)皮帶113帶動第二壓縮機111用的三相電動機112。第二壓縮機111的出口111a經(jīng)管件206與第一壓縮機201和冷凝器202之間的管件相連接。第二壓縮機111的入口111b經(jīng)管件206與蒸發(fā)器205和第一壓縮機201之間的管件相連接。三相電動機112經(jīng)電源盒115與交流市電電源114相連接。電源盒115起著變壓器和整流器雙重作用，用以將電力輸送到裝在致冷劑回路各部件中的電氣設(shè)備(例如蒸發(fā)器的風(fēng)扇電動機(未示出))上。但是，電動機112是直接接收交流市電電力作為其輸入的。
此外，第二壓縮機111也配有電磁離合器116，借助該電磁離合器116的間歇工作，壓縮機111經(jīng)過皮帶113間歇地接受來自電動機112的驅(qū)動力，從而使電動機112通過電磁離合器116間歇地帶動第二壓縮機111。
于是，冷凍室內(nèi)的溫度控制是通過電磁離合器211或116的間歇工作而實現(xiàn)的。
在以這種方式構(gòu)成的致冷系統(tǒng)中，在汽車開動期間，只有汽車發(fā)動機驅(qū)動的第一壓縮機201工作，以使致冷劑經(jīng)致冷劑回路200而循環(huán)。反之，在汽車停車期間，例如當(dāng)司機夜里睡覺時，只有電動機112驅(qū)動的第二壓縮機111工作，而第一壓縮機201不工作。
另外，在這項現(xiàn)有技術(shù)中，額外配置備用設(shè)備110的第二壓縮機111使致冷劑回路的管路變得很復(fù)雜。
再有，因為在汽車開動時，冷卻劑壓縮機是由轉(zhuǎn)速經(jīng)常變化的發(fā)動機驅(qū)動，所以冷凍室的溫度是難以精確控制的。
為了消除這些缺陷，提出了另一種致冷系統(tǒng)，這種致冷系統(tǒng)包括一個致冷劑回路，它包括一臺壓縮機，壓縮機有一臺三相電動機和一個由該三相電動機帶動的壓縮機構(gòu)。電動機和壓縮機構(gòu)密封地裝在一個外殼內(nèi)。在這種致冷系統(tǒng)中，在汽車開動期間，壓縮機的電動機與汽車發(fā)動機帶動的汽車發(fā)電機連接，以獲取交流電力。因此，這時是由發(fā)電機交流電驅(qū)動的電動機帶動壓縮機工作。另一方面，在汽車停車期間，壓縮機的電動機不是與汽車發(fā)電機連接，而是與交流市電電源相連，以便接受來自交流電源的交流市電電力。因而，壓縮機的壓縮機構(gòu)是由交流市電電力驅(qū)動的電動機帶動的。此外，冷凍室的溫度是通過發(fā)電機或交流市電電源的通、斷操作而進行控制的。亦即是，冷凍室的溫度是通過轉(zhuǎn)速保持在一定值的電動機的間歇運轉(zhuǎn)而進行控制的。
然而，因為冷凍室的溫度是由轉(zhuǎn)速保持在一定值的電動機的間歇運轉(zhuǎn)而進行控制的，對冷凍室的溫度進行精確控制仍然很困難。
因此，本發(fā)明的一個目的是要對冷凍室的溫度進行精確的控制。本發(fā)明的另一個目的是當(dāng)壓縮機由汽車發(fā)電機的交流電所驅(qū)動的電動機帶動時，降低汽車發(fā)動機的耗油量。
為了達到本發(fā)明的這些目的，本發(fā)明提供了一種用于驅(qū)動機動車輛中致冷系統(tǒng)的致冷劑壓縮機的系統(tǒng)，它包括一臺裝在所述車輛上由發(fā)動機所帶動的發(fā)出交流電力的發(fā)電機，該發(fā)電機含有由直流供電的場線圈;
選擇裝置，它具有與所述發(fā)電機相耦接以便接受由所述發(fā)電機發(fā)出的交流電力的第一輸入端子;與交流市電電源相連接，以便接受交流電力的第二輸入端子;以及一個輸出端子;所述選擇裝置選擇所述交流發(fā)電機發(fā)出的交流電和所述交流市電電源的交流電之一作為所選定的交流電源，并將所選定的交流電力輸送到所述輸出端子上;
與所述選擇裝置的輸出端子耦接的整流裝置，用以將所述選定的交流電整流而產(chǎn)生直流電力;
一臺由所述直流電力驅(qū)動的、與所述致冷劑壓縮機機構(gòu)配接的直流電動機;
用于檢測裝在所述車輛上的冷凍室實際溫度的傳感裝置，該傳感裝置產(chǎn)生表示所述檢測到的冷凍室實際溫度的第一信號;
用于設(shè)定所述冷凍室溫度的設(shè)定裝置，該設(shè)定裝置產(chǎn)生表示所述冷凍室設(shè)定溫度的第二信號;
與所述傳感裝置、設(shè)定裝置和選擇裝置相耦接，以接收所述第一、第二信號以及第三信號的運算裝置;所述第三信號表示出所述發(fā)電機發(fā)出的交流電作為選定的交流電力而輸送到所述輸出端子，或者表示出所述交流市電電源的交流電作為選定的交流電力而輸送到所述輸出端子;所述運算裝置計算出所述冷凍室的實際溫度與所述冷凍室的設(shè)定溫度之差，并由此產(chǎn)生表示所述冷凍室的實際溫度與所述冷凍室的設(shè)定溫度之間的該差值的第四信號;所述運算裝置還與所述直流電動機耦接，以接收表示所述直流電動機的轉(zhuǎn)速的第六信號，使得所述運算裝置參照所述第六信號而產(chǎn)生所述第四信號;
與所述運算裝置耦接用以接收所述第三和第四信號的電流控制裝置，所述占空因數(shù)控制裝置還與所述發(fā)電機耦接，以便響應(yīng)所述第四信號的變化而控制所述直流的電流強度值;
與所述運算裝置耦接用以接收所述第三和第四信號的占空因數(shù)控制裝置，所述占空因數(shù)控制裝置包括產(chǎn)生作為第五信號的脈沖的脈沖裝置;當(dāng)所述占空因數(shù)控制裝置接收到所述第三信號是表示所述交流市電電源的交流電力被輸送到所述輸出端子時，該占空因數(shù)值隨所述第四信號的變化而改變;當(dāng)所述占空因數(shù)控制裝置接收到所述第三信號是表示由所述發(fā)電機產(chǎn)生的交流電力被輸送到所述輸出端子時，所述占空因數(shù)值保持為100%;
與所述占空因數(shù)控制裝置相耦接用于接收所述第五信號的傳輸裝置，該傳輸裝置把所述直流電力間歇地傳輸給所述直流電動機，其間歇量隨所述占空因數(shù)值的變化而改變;所述傳輸裝置與所述電流控制裝置耦接，以傳送表示所述直流電力的電壓的第七信號，使得所述電流控制裝置根據(jù)所述第四信號的變化以及參照所述第七信號而控制所述電動機驅(qū)動電流的電流強度值。
圖1是根據(jù)一項現(xiàn)有技術(shù)的致冷系統(tǒng)的示意圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的致冷系統(tǒng)的示意圖;
圖3是用于控制致冷系統(tǒng)中致冷劑壓縮機的無刷直流電動機轉(zhuǎn)速的一種控制系統(tǒng)的方框圖;
圖4是表示汽車發(fā)電機發(fā)出的電力與致冷劑壓縮機的無刷直流電動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖;
圖5是表示當(dāng)汽車發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持在某一定值時汽車發(fā)電機所發(fā)出的交流電力的伏-安特性和汽車發(fā)電機的發(fā)電效率的曲線圖;
圖6是表示占空因數(shù)電路所產(chǎn)生的占空因數(shù)信號值與致冷劑壓縮機的無刷直流電動機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的致冷系統(tǒng)的示意框圖。圖中，用相同的標(biāo)號表示與圖1中相對應(yīng)的部件，因而略去了其實質(zhì)性的說明。
參照圖2，致冷系統(tǒng)10包括致冷劑回路20，它包括壓縮機21，冷凝器202，容器-干燥器203，膨脹閥204，蒸發(fā)器205和管件206。壓縮機21包括無刷直流電動機21a以及由電動機21a帶動的渦旋形壓縮機構(gòu)21b。電動機21a和壓縮機構(gòu)21b密封地安裝在一個外殼(未示出)內(nèi)。無刷直流電動機21a連在含有整流裝置(未示出)的電路30中。電路30進一步連接到含有電磁裝置(未示出)的電磁轉(zhuǎn)換開關(guān)50的端子50a上。發(fā)電機40裝在汽車發(fā)動機部位，由汽車發(fā)動機101通過皮帶41帶動。發(fā)電機40與開關(guān)50的端子50b連接。插頭61則與開關(guān)50的端子50c連接。在汽車停車期間，插頭61插入交流市電電源60，使電磁裝置被激勵，從而使端子50a與端子50c相連接，結(jié)果將交流市電電力輸送到電路30中。另一方面，在汽車開動期間，插頭61與交流市電電源60脫開，使得電磁裝置不受激勵，從而使端子50a與端子50c分離，同時如圖2所示的那樣與端子50b相連，于是，發(fā)電機40所發(fā)出的交流電力被輸送到電路30中。
這樣，依據(jù)插頭61與交流市電電源的分離和連接，由發(fā)電機40所發(fā)出的交流電力和交流市電電力被選擇性地輸送到電路30中，并在其內(nèi)進行整流。在電路30中經(jīng)過整流的電力被間歇地輸送到壓縮機21的無刷直流電動機21a中，其間歇量隨著后文將提到的占空因數(shù)信號值的變化而改變。
溫度傳感器71裝在冷凍室(未示出)內(nèi)，用以檢測冷凍室的實際溫度;溫度傳感器71與運算電路70相連接，以便將表示冷凍室實際溫度的第一信號由此送到運算電路70上。用于設(shè)定冷凍室一定溫度的裝置72也與運算電路70相連接，以便將表示冷凍室設(shè)定溫度的第二信號由此傳送到運算電路70上。運算電路70還與占空因數(shù)控制電路80和電流控制電路90相連接，以將下文將提到的第三信號和第四信號由此傳送到電路80和90的每一個中。運算電路70還進一步與電磁轉(zhuǎn)換開關(guān)50相連接，以接收來自開關(guān)50的第三信號。第三信號表示開關(guān)50的電磁裝置是否被激勵。占空因數(shù)控制電路80還與電路30連接，以將下文將提到的占空因數(shù)信號由此傳送到電路30中。電流控制電路90還與發(fā)電機40的場線圈(未示出)連接，以及還進一步與例如直流電池的直流電源相連接，用以由此對發(fā)電機40的場線圈輸送電流強度可變的直流電。
另外，參照圖3，運算電路70接收分別來自溫度傳感器71、溫度設(shè)定裝置72和電磁轉(zhuǎn)換開關(guān)50的第一，第二和第三信號。當(dāng)運算電路70收到這三種信號時，就將第一和第二信號進行比較，以計算出表示實際溫度與設(shè)定溫度之差的第四信號。其后，第三信號和第四信號由此傳送到電流控制電路90和占空因數(shù)控制電路80中。占空因數(shù)控制電路80包括一個脈沖裝置，用以產(chǎn)生作為第五信號的脈沖。
當(dāng)占空因數(shù)控制電路80接收到表示轉(zhuǎn)換開關(guān)50的電磁裝置未被激勵的第三信號時，占空因數(shù)控制電路80就產(chǎn)生使占空因數(shù)保持為100%的作為第五信號的脈沖，然后由此將此第五信號傳送到電路30中。當(dāng)電路30收到來自占空因數(shù)控制電路80的占空因數(shù)為100%的信號時，來自發(fā)電機40并經(jīng)電路30整流的電力就連續(xù)不斷地傳送到無刷直流電動機21a中。
同時，電流控制電路90響應(yīng)第四信號的變化，控制從直流電源91輸送給電機40場線圈的直流電的電流強度。因此，按照從直流電源91輸送來的直流電的電流強度的大小，發(fā)電機40可發(fā)出不同大小的交流電力，亦即是，發(fā)電機40能響應(yīng)第四信號的變化而發(fā)出不同的交流電力。各種交流電力被輸送到電路30中，以便為相應(yīng)的整流電力。因而，如圖4所示，壓縮機21的無刷直流電動機的轉(zhuǎn)速可同發(fā)電機40所發(fā)出的交流電力大小成正比。
在壓縮機21的無刷直流電動機21a被驅(qū)動時，表示電動機21a轉(zhuǎn)速的第六信號從電動機21a經(jīng)一導(dǎo)線(圖2中未示出)而反饋到運算電路70中。由此，運算電路70參照第六信號而計算出第四信號。此外，表示整流后電力電壓的第七信號從電路30經(jīng)一導(dǎo)線(圖2中未示出)而反饋到電流控制電路90中。于是，根據(jù)第四信號的變化并參照第七信號，電路90可控制從直源電源91輸送到發(fā)電機40場線圈的直流電的電流強度。
圖5是表示當(dāng)發(fā)電機40的轉(zhuǎn)速保持在某一定值時，汽車發(fā)電機40所發(fā)出的交流電力的優(yōu)-安特性和汽車發(fā)電機40的發(fā)電效率的曲線圖。該圖中，曲線A、B和C表示在從直流電源91輸送到發(fā)電機40場線圈的直流電的某三個電流強度的每種情況下，由發(fā)電機40所發(fā)出的交流電力的伏-安特性。而曲線A′、B′和C′表示在上述三個電流強度的每種情況下，發(fā)電機40的發(fā)電效率。形成曲線C和C′的電流強度大于形成曲線B和B′的電流強度，后者又大于形成曲線A和A′的電流強度。
參照圖5，在上述三種電流強度的每種情況下，當(dāng)所發(fā)出的交流電力的值為G時，發(fā)電機40的發(fā)電效率分別變?yōu)棣?，η2和η3。具體地說，對應(yīng)于曲線A的G點的發(fā)電機40的發(fā)電效率比對應(yīng)于曲線C的G點的發(fā)電機40的發(fā)電效率高△η，亦即高(η1-η3)。因此，通過有選擇地改變從直流電源91輸送到發(fā)電機40場線圈的直流電的電流強度，汽車發(fā)電機40總是能以最佳的發(fā)電效率發(fā)出交流電力。于是，為了在發(fā)電機40運行期間，讓發(fā)電機40總是能以最佳的發(fā)電效率發(fā)出交流電力，電流控制電路90被設(shè)計成能控制從直流電源91輸送到發(fā)電機40場線圈的直流電的電流強度。
結(jié)果，在由汽車發(fā)電機40經(jīng)電路30整流的電力去驅(qū)動壓縮機21的無刷直流電動機21a時，就有效地降低了汽車發(fā)動機的耗油量。
當(dāng)插頭61插入交流市電電源60時，亦即電磁轉(zhuǎn)換開關(guān)50的電磁裝置受到激勵而將交流市電電力輸送給電路30時，占空因數(shù)控制電路80接收來自運算電路70的表示電磁裝置受到激勵的第三信號。同時，占空因數(shù)控制電路80也接收到來自運算電路70的第四信號。當(dāng)占空因數(shù)控制電路80接收到來自運算電路70的表示電磁裝置受到激勵的第三信號時，占空因數(shù)控制電路80就產(chǎn)生作為第五信號的、其值隨第四信號的變化而變化的占空因數(shù)信號，然后由此將第五信號輸送給電路30。當(dāng)電路30接收到來自占空因數(shù)控制電路80的占空因數(shù)信號的各種值時，就使經(jīng)過整流的電力從電路30間歇地輸送到無刷直流電動機21a上，其間歇量隨占空因數(shù)信號的變化而變化。因此，如圖6所示，無刷直流電動機21a的轉(zhuǎn)速隨占空因數(shù)信號值的變化而變化。
這樣，無論在汽車停車期間還是在汽車開動期間，壓縮機21的輸出都隨壓縮機21的無刷直流電動機21a的轉(zhuǎn)速變化而改變。據(jù)此，借助改變壓縮機21的無刷直流電動機21a的轉(zhuǎn)速而控制冷凍室的溫度，就可使冷凍室的溫度受到精確控制。
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動機動車輛中致冷系統(tǒng)的冷凍劑壓縮的系統(tǒng)，它包括一臺裝在所述車輛上由發(fā)動機所帶動的發(fā)出交流電力的發(fā)電機，該發(fā)電機含有由直流供電的場線圈；選擇裝置，它具有與所述發(fā)電機相耦接以便接受由所述發(fā)電機發(fā)出的交流電力的第一輸入端子；與交流市電電源相連接，以便接受交流電力的第二輸入端子；以及一個輸出端子；所述選擇裝置選擇所述交流發(fā)電機發(fā)出的交流電和所述交流市電電源的交流電之一作為所選定的交流電源，并將所選定的交流電力輸送到所述輸出端子上；與所述選擇裝置的輸出端子耦接的整流裝置，用以將所述選定的交流電整流而產(chǎn)生直流電力；一臺由所述直流電力驅(qū)動的、與所述致冷劑壓縮機機構(gòu)配接的直流電動機；用于檢測裝在所述車輛上的冷凍室實際溫度的傳感裝置，該傳感裝置產(chǎn)生表示所述檢測到的冷凍室實際溫度的第一信號；用于設(shè)定所述冷凍室溫度的設(shè)定裝置，該設(shè)定裝置產(chǎn)生表示所述冷凍室設(shè)定溫度的第二信號；與所述傳感裝置、設(shè)定裝置和選擇裝置相耦接，以接收所述第一、第二信號以及第三信號的運算裝置；所述第三信號表示出所述發(fā)電機發(fā)出的交流電作為選定的交流電力而輸送到所述輸出端子，或者表示出所述交流市電電源的交流電作為選定的交流電力而輸送到所述輸出端子；所述運算裝置計算出所述冷凍室的實際溫度與所述冷凍室的設(shè)定溫度之差，并由此產(chǎn)生表示所述冷凍室的實際溫度與所述冷凍室的設(shè)定溫度之間的該差值的第四信號；所述運算裝置還與所述直流電動機耦接，以接收表示所述直流電動機的轉(zhuǎn)速的第六信號，使得所述運算裝置參照所述第六信號而產(chǎn)生所述第四信號；與所述運算裝置耦接用以接收所述第三和第四信號的電流控制裝置，所述電流控制裝置還與所述發(fā)電機耦接，以便響應(yīng)所述第四信號的變化而控制所述直流的電流強度值；與所述運算裝置耦接用以接收所述第三和第四信號的占空因數(shù)控制裝置，所述占空因數(shù)控制裝置包括產(chǎn)生作為第五信號的脈沖的脈沖裝置；當(dāng)所述占空因數(shù)控制裝置接收到所述第三信號是表示所述交流市電電源的交流電力被輸送到所述輸出端子時，該占空因數(shù)值隨所述第四信號的變化而改變；當(dāng)所述占空因數(shù)控制裝置接收到所述第三信號是表示由所述發(fā)電機產(chǎn)生的交流電力被輸送到所述輸出端子時，所述占空因數(shù)值保持為100%；與所述占空因數(shù)控制裝置相耦接用于接收所述第五信號的傳輸裝置，該傳輸裝置把所述直流電力間歇地傳輸給所述直流電動機，其間歇量隨所述占空因數(shù)值的變化而改變；所述傳輸裝置與所述電流控制裝置耦接，以傳送表示所述直流電力的電壓的第七信號，使得所述電流控制裝置根據(jù)所述第四信號的變化以及參照所述第七信號而控制所述電動機驅(qū)動電流的電流強度值。
全文摘要
一種致冷系統(tǒng)，包括用于冷凍車輛的冷凍室的致冷劑壓縮機，該壓縮機是裝有無刷直流電動機作為其驅(qū)動器的密封型壓縮機。車輛的發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)出交流電，然后經(jīng)整流而產(chǎn)生直流電以驅(qū)動電動機。還設(shè)有一個開關(guān)，在發(fā)動機停機時，將其切換到交流市電電源上，再經(jīng)整流而獲得直流電，從而能利用市電來驅(qū)動壓縮機。為了精確控制冷凍室溫度，在發(fā)動機開動時，控制發(fā)電機的交流發(fā)電量；而停機時，控制輸?shù)诫妱訖C的經(jīng)整流的市電輸電量。
文檔編號F25D3/06GK1047381SQ90103740
公開日1990年11月28日 申請日期1990年5月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月19日
發(fā)明者礒部敏美, 坂野理一 申請人:三電有限公司