专利名称：车用空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车用空调系统，具体涉及当车辆处于适当状态时，能够在空调系统中存储冷能或热能，并且在需要时可以使所储存的能量再生，从而节约动力的车用空调系统。
背景技术：
近来，随着降低车辆燃料消耗的发展，在车用空调系统中节约动力的需要提高了。而且在混合式车或电动车中，由于在处于空转时发动机停止工作了(下文中称做“空转停车”)，因此就需要一种能应付这种状况的空调系统。出于这些需要，现有技术是这样处理的，即单独设置一个储冷介质循环系统，当车辆运行时，将冷量储存在储冷介质中，当处于空转停机状态时，空调系统中的冷却模式所需的冷量由储存的冷量来加以补充。此外，另一种现有技术是这样的，其冷量的储存是通过使用位于上游侧的蒸发器产生的冷气来冷却位于下游侧的加热器中心来实现的。所储存的冷量可以适当地释放(例如JP-A-2001-1750)。
然而，在上述单独设置储冷介质循环系统的方法中，需要一个冷量散热器，以实现空调装置中储冷介质和空气之间的热量交换。因此，这里就存在一个问题即这种空调装置与传统的空调装置相比体积和重量都增大了。此外，上述的如JP-A-2001-1750所述的方法中，由于在通常的运转情况时利用蒸发器产生的冷能实现了冷量的储存，因此从节约动力的观点来看这种控制系统不是一种最适宜的控制系统。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种车用空调系统，这种车用空调系统可以有效地实现冷量储存和热量储存，这种能量的储存特别是通过有效地利用车辆的制动力来实现空调装置中储冷介质和空气之间的热量交换，而无需新增加一个冷量辐射器，从而确保在空转停机时的冷却能力并在在空转时节约空调的动力消耗。
该发明目的通过权利要求1所述的车用空调系统来实现。本发明的车用空调系统，包括一个冷却器，该冷却器用于将冷却的空气吹入车内；一个制冷剂循环回路，该循环回路中包括一个用于压缩制冷剂的压缩机，该制冷剂用于冷却所述冷却器；一个加热器，该加热器用于加热吹入车内的空气；一个减速测定装置，该减速测定装置用于检测车辆是否处于减速状态；一个断开机构，该断开机构用于断开发动机冷却水，即在循环回路中断开加热器的入口侧和出口侧或其中之一侧的进出加热器的发动机冷却水，其特征在于当使用所述减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，启动所述断开机构以断开所述发动机冷却水，并利用先经冷却器再通过加热器的空气在加热器中进行冷量或热量的储存。
所述空气调节系统可具有这样的构造即该空调系统具有一个空气混合风门，该空气混合风门用于调节流经所述加热器并被吹入车内的空气量，当通过所述减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，调节所述空气混合风门以使流经所述加热器并被吹入车内的空气量增加。
更进一步的，所述空调系统也可以这样构造，即当通过减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，增加压缩机的运转率或位移量或调低冷却器出口空气温度的目标值。
优选的是在无需加热经过所述冷却器的空气的最大冷却模式时，进行冷能的储存。
进一步的，所述空调系统可具有这样的构造，即该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当通过该空转检测装置检测出车辆处于空转状态或空转停机状态时，空气被引向加热器且储存在其中的冷量被散发出来。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当通过该空转检测装置检测出车辆处于空转状态或空转停机状态时，调节所述空气混合风门使得流过所述加热器的空气量为零或减少。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当车辆停止运转时，如果检测出车辆处于空转停机状态，则调节所述空气混合风门使得经过加热器的空气数量逐渐增加，如果检测出车辆处于空转状态，压缩机的运转率或位移量被减小，冷却器的出口空气温度的目标值被设高且调节所述空气混合风门使得经过加热器的空气量逐渐增加。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即当空气混合风门的开启度被加大时，送风机吹入的空气量增加。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即该空调系统具有一个加热器温度检测装置，该装置用来检测加热器中的冷却水温度；或检测相比断开机构而言，更靠近加热器的一部分冷却水循环回路中的冷却水的温度；或用来检测它的管道表面温度；或用来检测加热器表面温度；或用来检测经过加热器的空气的温度；且在处于最大冷却模式时，当通过所述加热器温度检测装置检测出的温度值为预定值A或更高时，调节所述空气混合风门使得所述空气混合风门的开启度不是预定值B或更高值。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即该空调系统具有一个加热器出口空气温度检测装置，该装置用来检测刚刚经过加热器之后的空气温度，并参考通过冷却器出口空气温度检测装置检测出的温度值和通过加热器出口空气温度检测装置检测出的温度值，确定所述空气混合风门的开启度使得吹入车内的空气温度达到目标送风温度。
本发明也适用于一种再热型空调系统。也就是，本发明的空调系统可被构造为再热型空调系统，其中经过冷却器并吹入车内的所有空气都流入所述加热器，通过调节循环流入所述加热器的冷却水的温度来控制吹入车内的空气的温度，通过调节一个流量调节机构或通过调节一个循环泵的转动速度来调节该循环流入所述加热器的冷却水量。
进一步的，所述空调系统可具有如此构造，即加热器的入口部分和出口部分彼此连通，当提供了储冷介质和储热介质时，介质循环回路能够在加热器中循环发动机冷却水，在该介质回路中具有一个泵用来循环介质，还具有一个介质存储容器以储存介质。介质储存容器与所述加热器构制成一体。
进一步的，所述空调系统可被构造成具有一个热泵系统，该热泵系统能够通过将经压缩机压缩的高温高压制冷剂流入冷却器中，将所述冷却器用做一个加热装置，热量被储存在所述加热器中。
在本发明的车用空调系统中，考虑到制动车辆时释放出能量，将制动能作为冷藏能量储存在加热器中。当车辆处于空转停机时或缺乏冷却能力的时，通过释放出储存的冷量就可能获得需要的冷却能力。进一步的，由于将现有技术中忽略的制动能作为冷却能力的补充，这样就节约了动力。进一步的，本发明的车用空调系统可用现有的空调装置来实现。此外，本发明的车用空调系统可被用在没有空气混合风门的称为再热型的装置中。
因此，在本发明的车用空调系统中，车辆的制动能被有效地储存用于冷量储藏，当车辆处于空转停机状态或缺乏冷却能力时，就有可能通过释放储存的冷量而获得希望的冷却能力。进一步的，甚至当用于加热的热源缺乏时，也有可能通过释放储存的热量而为空调装置补充热源。因此，就为整个空调系统节约了动力。进一步的，由于本发明的空调系统可被应用于现有的装置中，因此可以较容易地实现本发明。
下文中参照附图对本发明优选实施例的具体描述可以使我们进一步理解本发明的特征和优点，其中图1是本发明的一个实施例的车用空调系统的示意图。
图2是图1所示的加热器的示意性的透视图，其中图示了一个围绕着加热器的回路。
图3是另一个加热器的示意性的透视图，其中图示了一个围绕着该加热器的回路。
图4是一个时间表，该时间表表示本发明的车用空调系统中，实施控制的实例。
具体实施例方式
图1示意性地表示了本发明的车用空调系统的构成。在如图1所示的车用空调系统中包括一个用于冷却吹入车内空气的冷却器6(制冷剂蒸发器)，并且在用做冷却回路的制冷剂循环回路1中的制冷剂循环流向冷却器6，从而冷却该冷却器6。在所述制冷剂循环回路1中设有压缩制冷剂的压缩机2、冷凝器3、干燥剂储存器4以及由膨胀阀等构成的节流机构5。风道10(空调装置)入口侧设置的鼓风机9，使吸入的空气经过冷却器6和冷却器6下游位置处的加热器8后成为经过温度调节的空气，并经排气口吹入车内。排气口的形式有调节至相应开启程度的DEF、VENT、FOOT等模式的排气口。空气混合风门7紧挨在加热器8之前设置。通过与绕过加热器8的空气量可通过调节空气混合风门7的开启程度来控制。在冷却器6的出口侧设有冷却器出口空气温度传感器11。在加热器8的出口侧设有加热器出口空气温度传感器12，当空气通过加热器8之后立即检测空气温度。还可以设置加热器温度检测装置代替上述的加热器出口空气温度传感器12，例如检测加热器8中的冷却水温度、或检测比断开机构更靠近加热器8的(下文中将提到)发动机冷却水循环回路部分中的冷却水温度或水管温度、或加热器8表面温度。
如图2和3所示，该空调系统被构造成可使发动机冷却水能经由一个冷却水循环回路13(发动机冷却水循环回路)循环流入加热器8。位于加热器8入口侧的冷却水循环回路13上设置具有开/闭阀的第一断开机构14，在加热器8的出口侧有第二断开机构15。通过这些断开机构，可以在需要时将发动机冷却水自发动机侧向加热器8的循环断开。此外，可通过在加热器8的入口侧的水阀16控制发动机冷却水补充量。
如图2所示，对于加热器8来说，其入口部分和出口部分可以彼此相连通，形成介质循环回路，将加热器8中的发动机冷却水作为储冷介质或储热介质，并使介质进行循环。在介质循环回路17上设置用于使介质循环的泵18和用于储存介质储存容器19。介质循环回路17中最好设置用于检测加热器8中循环的介质温度的温度传感器20，具体的说是在介质储存容器19中设置温度传感器20。尽管如图2所示的实施例中，介质循环回路17中的介质储存容器19与加热器8相分开，然而，也可以使用如图3所示那样将介质储存容器19与加热器8制成一体。这样就可以在需要时将储存在介质储存容器19中的具有预定温度的储冷介质循环进入与冷却水循环回路13断开的加热器8中，释放冷量或热量，从而补充供冷或供暖的需求。
接下来对本发明中车用空调系统的控制进行说明。本发明的控制，具体来说是在处于最大冷却模式时，即无需对通过冷却器6的空气加热时(空气混合风门7的开口程度为MAX COOL状态)实现控制。
其中，最大冷却模式时间的意思是(1)在手动或自动空调中，设定吹气温度的控制杆被移向最冷侧时，或者说是当温度被设定为最低值时；(2)在自动空调中，计算出的所需吹气温度值TaO为冷却器出口温度的检测值或低于该检测值时。TaO表示为了实现车内温度目标值所需要的吹气温度，该温度值由下列方程计算TaO＝f(Tset，Tout，Tin，Rsun，BLV)其中，Tset车内温度设定值 Tout外部空气温度Tin内部空气温度Rsun日照量BLV吹风机电压<断开机构的控制>
当处于最大冷却模式时，位于加热器8的上游和下游位置处的断开机构14和15被断开，以使冷却过发动机的热水不流入加热器8中。下文中的控制指的是在处于最大冷却模式时的控制。
<取决于车辆运行状况的控制>
(1)减速时在减速时调大压缩机2的运转率或位移量。通过这种调节，车辆的制动力可被更大地转化为冷量。此外，空气混合风门7移向MAX HOT(最大热量)侧，冷空气被引入加热器8中，且冷量储存在加热器8中的冷却水中。
(2)停车时对于具有空转停机功能的车辆，由于发动机停止运转，冷却器6温度上升。对于没有空转停机功能的车辆，通过减少压缩机的运转率或位移量改善燃料的消耗。由于在冷却器6中缺乏热源，在车辆停止运转时，只要将空气混合风门转向最大冷量(MAX COOL)状态，就会防至出现加热器8的温度上升的情况。因此，当目标冷却器出口空气温度小于检测出的冷却器出口空气温度时，空气混合风门7被移向最大热量(MAX HOT)侧，且储存在加热器8中的冷量被释放出来。
通过这种控制，补充了缺少的冷却能力。其中，空气混合风门7的开启程度根据下列方程来控制。
SW＝1-(TaO-Th)/(Te-Th)
SW空气混合风门的开启程度(1最大热量MAX HOT，0最大冷量MAX COOL)TaO所需的吹入空气温度Th空气经过加热器后的温度Te空气经过冷却器后的温度此外，当加热器出口空气温度大于目标冷却器出口空气温度时，启动发动机或将压缩机的运转率或位移量增大。
(3)加速时在车辆加速时，为了减小发动机负荷，将压缩机的位移量调小。当发动机从停止运转的状态转换为加速状态时，可以这样控制，即空气混合风门7留在最大热量状态，加热器8中的冷量被释放出来。
(4)车辆匀速行驶如果空气混合风门7总是处于最大热量状态，则空气流动的阻力就会增加。因此，将空气混合风门7移向一个靠近中央的位置，则一部分吹入车内的空气流入加热器8。也就是说，这种调节可以实现使加热器8总是被冷却。在减速时，加热器8被进一步地冷却，这种调节可被用来应付一种较长时间的空转停机情况。
<阻止热空气吹入车内的控制>
当从一种通常的冷却模式转换为最大冷却模式时，加热器8的内部充满了热空气。因此，如果空气混合风门7在减速时被移向最大热量条件，热空气就被吹向车内。因此要检测加热器8的表面温度或加热器出口或入口的管道表面温度等，当检测值为预定值A或更大时，就阻止空气混合风门7的开口程度为预定值B或更大值(其中，在最大热量时的开启度被称为1，在最大冷量时的开启度被称为0)。通过这种控制，由于空气混合风门7的开启度没有超过预定值B，则吹入车内的空气的温度上升值被控制到最小，加热器8可以被适当地冷却。其中，预定值B被设为一个可变值，当加热器的检测温度接近预定值A时，该预定值B更接近1。
<吹入车内的空气量的控制>
当将空气混合风门7移向最大热量侧，使吹入车内的空气量增加时，在空气通道中的阻力增加且通过增加阻力使吹入车内的空气量减少。因此，当空气混合风门的开启度增大时，如果将送风机吹入的空气量调大，就可以阻止吹入车内的空气量减少。
此外，如果空气混合风门7在减速时被移向最大热量侧且空气数量增加，则车辆的制动力可以被更多地转化为冷量。
此外，车辆停止运转的过程中加热器8释放冷量，同时空气混合风门7被移向最大热量侧，如果在这种情况下增加空气量，空转停机时间就可能会变短。因此，尽管其中出现了吹入空气量轻微变少的情况，但是在车辆停止时，仍应停止增加送风机送入空气量的调节。
在本发明中可能存在上述几种不同的控制。附图4是一个表示在不同条件下实施的各种控制的时间表。
此外，如上文所述，本发明可以应用于车辆的再热型空调系统。也就是说，本发明可以应用于这样的一种空调系统，该空调系统中没有空气混合风门，经过冷却器并吹入车内的全部空气都流入上述的加热器中。
进一步的，如上文所述，本发明可以应用于这样的一种车用空调系统，该空调系统中包括一个热泵系统，该热泵系统能够使经压缩机压缩的高温高压制冷剂流入冷却器并能够将该冷却器作为加热装置，而在加热器中储存冷量。
权利要求
1.一种车用空调系统，包括一个冷却器，该冷却器用于将冷却的空气吹入车内；一个制冷剂循环回路，该循环回路中包括一个用于压缩制冷剂的压缩机，该制冷剂用于冷却所述冷却器；一个加热器，该加热器用于加热吹入车内的空气；一个减速测定装置，该减速测定装置用于检测车辆是否处于减速状态；一个断开机构，该断开机构用于断开发动机冷却水，即在循环回路中断开加热器的入口侧和出口侧或其中之一侧的进出加热器的发动机冷却水，其特征在于当使用所述减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，启动所述断开机构以断开所述发动机冷却水，并利用先经冷却器再通过加热器的空气在加热器中进行冷量或热量的储存。
2.一种如权利要求1所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个空气混合风门，该空气混合风门用于调节流经所述加热器并被吹入车内的空气量，当通过所述减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，调节所述空气混合风门以使流经所述加热器并被吹入车内的空气量增加。
3.如权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于当通过减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，增加压缩机的运转率或位移量或调低冷却器出口空气温度的目标值。
4.如权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于在无需加热经过所述冷却器的空气的最大冷却模式时，进行冷能的储存。
5.如权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当通过该空转检测装置检测出车辆处于空转状态或空转停机状态时，空气被引向加热器且储存在其中的冷量被散发出来。
6.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当通过该空转检测装置检测出车辆处于空转状态或空转停机状态时，调节所述空气混合风门使得流过所述加热器的空气量为零或减少。
7.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个空转检测装置，该空转检测装置用于检测车辆是否处于空转状态或空转停机状态，当车辆停止运转时，如果检测出车辆处于空转停机状态，则调节所述空气混合风门使得经过加热器的空气数量逐渐增加，如果检测出车辆处于空转状态，压缩机的运转率或位移量被减小，冷却器的出口空气温度的目标值被设高且调节所述空气混合风门使得经过加热器的空气量逐渐增加。
8.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于当空气混合风门的开启度被加大时，送风机吹入的空气量增加。
9.如权利要求4所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个加热器温度检测装置，该装置用来检测加热器中的冷却水温度；或检测相比断开机构而言，更靠近加热器的一部分冷却水循环回路中的冷却水的温度；或用来检测它的管道表面温度；或用来检测加热器表面温度；或用来检测经过加热器的空气的温度；且在处于最大冷却模式时，当通过所述加热器温度检测装置检测出的温度值为预定值A或更高时，调节所述空气混合风门使得所述空气混合风门的开启度不是预定值B或更高值。
10.如权利要求2所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个加热器出口空气温度检测装置，该装置用来检测刚刚经过加热器之后的空气温度，并参考通过冷却器出口空气温度检测装置检测出的温度值和通过加热器出口空气温度检测装置检测出的温度值，确定所述空气混合风门的开启度使得吹入车内的空气温度达到目标送风温度。
11.如权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述空调系统是再热型空调系统，其中经过冷却器并吹入车内的所有空气都流入所述加热器，通过调节循环流入所述加热器的冷却水的温度来控制吹入车内的空气的温度，通过调节一个流量调节机构或通过调节一个循环泵的转动速度来调节该循环流入所述加热器的冷却水量。
12.如权利要求1或11所述的空调系统，其特征在于加热器的入口部分和出口部分彼此连通，当提供了储冷介质和储热介质时，介质循环回路能够在加热器中循环发动机冷却水，在该介质回路中具有一个泵用来循环介质，还具有一个介质存储容器以储存介质。
13.如权利要求12所述的空调系统，其特征在于所述介质储存容器与所述加热器构制成一体。
14.如权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于该空调系统具有一个热泵系统，该热泵系统能够通过将经压缩机压缩的高温高压制冷剂流入冷却器中，将所述冷却器用做一个加热装置，热量被储存在所述加热器中。
全文摘要
一种车用空调系统，包括一个冷却器、一个具有压缩机的制冷剂循环回路、一个加热器、一个用来检测车辆是否处于减速状态的减速测定装置以及一个切断发动机冷却水进出加热器的断开机构。当使用所述减速测定装置检测出车辆处于减速状态时，启动所述断开机构以断开所述发动机冷却水，并利用先经冷却器再通过加热器的空气在加热器中进行冷量的储存。这种空调系统通过有效地利用车辆的制动力来实现冷量的储存，无需为了实现储冷介质和空气之间的热交换而新增加一个冷量散热器。因此该空调系统能确保在空转停机时的冷却能力，并且在空转时能节约空调的动力消耗。
文档编号B60H1/04GK1513686SQ20031011839
公开日2004年7月21日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者今井智规, 井上敦雄, 雄 申请人:三电有限公司