采用基于内燃机冷却液流量控制的空气再加热的汽车空调系统的控制的制作方法
【专利摘要】一种汽车空调系统(1)，包括：空气冷却回路(4)，其包括流体地连接以在操作期间便于传热流体流过的压缩机(7)、冷凝器(8)、膨胀阀(9)和蒸发器(10)，以及与蒸发器(10)相关联并且可操作以产生通过蒸发器(10)的气流的鼓风机风扇(15)；空气加热回路(5)，其包括：配置成在操作期间让传热流体流过并且靠近蒸发器(10)布置成同样让由与蒸发器(10)相关联的鼓风机风扇(15)所产生的气流流过的液体/空气加热器(16)，和布置成调节传热流体通过加热器(16)的流量的流量调节电磁阀(17)；以及电子控制单元(27)，其配置成接收测量到的蒸发器气温(TEVAP)和设定车厢气温(TCSP)，并且配置成：基于设定车厢气温(TCSP)，在至少特定操作条件下，在测量到的蒸发器气温(TEVAP)展示与所计算的至少一个开/关阈值温度(TT)的给定关系时，切换压缩机(7)的操作条件。
【专利说明】采用基于内燃机冷却液流量控制的空气再加热的汽车空调 系统的控制
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用基于内燃机冷却液流量控制的空气再加热的汽车空调系统的控 制。
【背景技术】
[0002] 众所周知，能够根据通过冷却外部或再循环气流所获得的冷气流以其在被供应给 机动车辆的车厢之前、利用通过由内燃机冷却液所构成的传热流体所释放的热量而被再加 热的方式将汽车空调系统分组成两个类别。
[0003] 在属于第一类别（其被称为"空气混合再加热"）的空调系统中，冷气流通过在装 备有能够要么由鲍登（Bowden)电缆手动地要么由电致动器自动地操作的选择器活门的混 合器中全部地或部分地使它与来自液体/空气热交换器的热气流混合而被再加热，在所述 液体/空气热交换器中内燃机冷却液被使得流动。
[0004] 替代地，在属于第二类别（其被称为"冷却液流量控制再加热"）的空调系统中，冷 气流借助于内燃机冷却液在其中被使得流动的液体/空气热交换器而被直接地再加热，并 且所述内燃机冷却液的流量借助于比例流量调节电磁阀来调节。
[0005] 因为内燃机冷却液被使得通过由内燃机所驱动的泵而流动，所以在上面提到的两 种类别的空调系统中，内燃机冷却液流经受因发动机速度改变引起的流量变化，这因此引 起不希望有的车厢气温变化，这不利于由乘客所感知到的热舒适度。
[0006] 在第一类别的空调系统中，如果它是自动控制的，则内燃机冷却液流量变化对车 厢气温的不希望有的影响通过自动地控制混合器的选择器活门的位置而被完全或者部分 地缓解，然而在第二类别的空调系统中，内燃机冷却液流量变化对车厢气温的不希望有的 影响通过自动地控制用于内燃机冷却液的流量调节电磁阀而被完全或者部分地缓解。
[0007] 然而，在这种第二类别的空调系统中，内燃机冷却液流量变化对车厢气温的不希 望有的影响的有效缓解需要使用流量调节电磁阀，所述流量调节电磁阀尤其在响应速度和 精度方面必须与苛刻的技术规范相容，并且由于这种原因，所述流量调节电磁阀是相对昂 贵的以及因此显著地影响空调系统的最终成本，并且结果，影响机动车辆的最终成本。
[0008] 由于这种原因，其中空气再加热是基于内燃机冷却液流量控制的空调系统比其中 空气再加热是基于空气混合的那些更昂贵，并且因此通常被仅安装在高端机动车辆上，可 是其中空气再加热是基于空气混合的空调系统通常被安装在经济型至中档机动车辆上。
【发明内容】
[0009] 由于各种原因，本 申请人:对于汽车空调系统示出了确定允许成本被降低的解决方 案的意愿，在所述汽车空调系统中空气再加热是基于内燃机冷却液流量控制的，以便导致 它们同样可利用于经济型至中档机动车辆上。
[0010] 本发明的目的在于提供一种汽车空调系统，其中空气再加热是基于内燃机冷却液 流量控制的，并且其中制造成本被充分地降低以证明甚至安装在经济型至中档机动车辆 上。
[0011] 根据本发明，提供了如所附权利要求中所限定的汽车空调系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1示出汽车空调系统的框图；
[0013] 图2示出由图1中所示出的汽车空调系统的电子控制单元所执行的操作的一般功 能框图；
[0014] 图3和4示出根据不同实施方式、由图2中所示出的功能框中的一个所执行的操 作的详细功能框图；以及
[0015] 图5示出图1中所示出的汽车空调系统的量的时间进展。
【具体实施方式】
[0016] 本发明源自检查降低汽车空调系统的成本的可能性的构思，在所述汽车空调系统 中，空气再加热是基于通过使用在响应速度和精度方面具有较低性能、并且因此比迄今在 已知的汽车空调系统中所用的那些更便宜的流量调节比例电磁阀的内燃机冷却液流量控 制的。
[0017] 如将预期的那样，仅仅使用较低性能的内燃机冷却液流量调节电磁阀显然在缓解 内燃机冷却液流量变化对车厢气温的不希望有的影响时导致了降低。
[0018] 然而，通过使用由本 申请人:特别地开发并取得专利的技术解决方案以便在属于第 一类别的空调系统（即，其中冷气流通过将它与热气流混合来再加热的空调系统）中实现 完全不同的目标，即减少这些空调系统的能量消耗，并且结果，减少装配有这些空调系统的 机动车辆的燃料消耗，由本 申请人:所执行的深入研究已导致发现并且实验上验证了内燃 机冷却液流量变化对车厢气温的不希望有的影响然而能够被有效地缓解，或者甚至完全消 除。
[0019] 因此，已经有可能实验上证实这种技术方案在缓解在采用在响应速度和精度方面 具有较低性能的流量调节比例电磁阀时内燃机冷却液流量变化对车厢气温的不希望有的 影响时使得能实现降低的有效补偿。
[0020] 特别地，这种技术解决方案是在本 申请人:的名义下的欧洲专利EP-B1-1 996 417 的主题，其旨在通过引用并入在本文中，并且大体上提供当在空气冷却回路的蒸发器下游 的气温展示与基于由机动车辆的乘客通过使用机动车辆车厢中的传统温度设定装置（旋 钮和按钮）而设置的车厢气温所计算的阈值温度的预定关系时切换空气冷却回路的压缩 机的操作状态（开/关）。
[0021] 特别地，这种技术解决方案设想到压缩机被使得在开/关模式下操作并且在蒸发 器气温上升高于阈值温度时被接通，以避免在蒸发器的表面上的冷凝水冻结并且引起热交 换表面的一部分的阻塞，以及在蒸发器气温下降至阈值温度以下时被切断。取决于是否旨 在在压缩机的接通和切断之间提供滞后，阈值温度可以是用于既接通压缩机且切断压缩机 的仅一个，或者能够被区分并且分成压缩机接通阈值温度和切断阈值温度。
[0022] 而且，不像在上面提到的专利之前的现有技术，阈值温度是不固定的而是根据规 律取决于设定车厢气温，所述规律取决于空调系统是手动控制的（即，装备有通过鲍登电 缆机械地连接到空气混合器的选择器活门的温度调节旋钮）还是自动控制的而不同。
[0023] -般地说，在手动控制的空调系统中，阈值温度随着设定车厢气温在与车厢空气 冷却相对应的值的第一范围内提高而合宜地线性地提高，并且然后随着设定车厢气温在与 车厢空气加热相对应的值的第二范围内提高而合宜地线性地降低。
[0024] 替代地，在自动控制的空调系统中，阈值温度与在出口气温与设定车厢气温之间 的差成反比例地变化，使得它随着该差降低而提高。
[0025] 现在将参考附图对本发明进行详细的描述以使得技术人员能够具体化它并且使 用它。对所描述的实施方式的各种修改将被技术人员容易地了解，并且在不背离如所附权 利要求中所定义的本发明的保护范围的情况下，本文中所描述的通用原理能够被应用于其 它实施方式和应用。因此，本发明不被认为是限于所描述和所图示的实施方式，而是被承认 与本文中所描述并要求保护的原理和特性一致的最广泛的保护范围。
[0026] 图1示出用于机动车辆2(示意性地示出）特别是装备有内燃机3的道路机动车 辆、总体上由附图标记1所参照的空调系统，并且在所述空调系统中，空气再加热是基于内 燃机冷却液流量控制的。
[0027] 特别地，空调系统1大体上包括配置成在调节机动车辆的车厢空气时操作的空气 冷却回路4和空气加热回路5。
[0028] 空气冷却回路4相继地包括由冷却液在其内部流动的管道11所连接的压缩机7、 冷凝器8、膨胀阀9以及蒸发器10,所述冷却液诸如氨、氯甲烷或二氧化硫、诸如氟利昂（例 如R11、R12、R114或R134a)的已知卤代烃，或诸如二氧化碳和诸如丙烷的碳氢化合物的其 它物质。
[0029] 压缩机7是电控型的，并且替换地可以是固定排量型或具有内部控制并且装备有 离合器的可变排量型的；它被布置在发动机舱12中并且通过内燃机3经由皮带（未示出） 来驱动。冷凝器8被同样布置在发动机舱12中，在机动车辆2前面，接近于机动车辆2的 散热器13,以便在机动车辆2正在移动时被冲击散热器13的外部空气冲击。蒸发器10通 常被布置在机动车辆2的车厢6中，靠近使发动机舱12与机动车辆2的车厢6分尚的防火 壁14。
[0030] 压缩机7的任务是压缩在蒸发器10的出口处处于汽态的冷却液，以便提高其温度 和压力。来自压缩机7的冷却液然后被使得流过冷凝器8,其中它产出热量到流过它的空 气，从而冷却下来并且冷凝，以及因此从气态转到液态。冷却液然后被使得流过膨胀阀9,其 中它被进一步冷却并且部分地返回到气相。这时候，冷却液被使得流过蒸发器10,其中它从 流过它的空气吸收热量，所述空气冷却下来并且通过与蒸发器10相关联的鼓风机风扇15 而被吹进机动车辆2的车厢6。以这种方式，冷却液加热，再次转到气态，并且再次被供应给 压缩机7,以这种方式重新开始上面描述的循环。
[0031] 空气加热回路5包括形式为液体/空气热交换器的加热器16,其被布置在机动车 辆2的车厢6内部，靠近空气冷却回路4的蒸发器10,并且在所示出的示例中相对于由与蒸 发器10相关联的鼓风机风扇15所产生的气流的方向被布置在蒸发器10下游，以及通过比 例流量调节电磁阀17被流体上连接到内燃机3,以便接收内燃机3的冷却液的一部分，所 述内燃机3的冷却液的剩余部分被使得通过温控阀流入机动车辆2的散热器13。内燃机3 的冷却液被使得经由通过内燃机3经由皮带（未示出）所驱动的泵19而流入加热器16和 散热器13。最后，散热器13与电动散热器风扇20相关联以在流过散热器13的冷却液与在 机动车3正在移动时冲击散热器13的外部空气之间交换热量。
[0032] 加热回路进一步包括旁通支路21，所述旁通支路21被布置以便绕过加热器16和 流量调节电磁阀17,并且内燃机3的冷却液在流量调节电磁阀17关闭时沿着所述旁通支 路21流动。以这种方式，当流量调节电磁阀17打开时，因此开始流过加热器16的内燃机 3的冷却液已经在稳定温度下，确切地说大体上在与内燃机3相同的温度下，从而避免加热 器16内部不希望有的温度波动并且由此减少空调系统1的响应时间。
[0033] 最后，参考图2,空调系统1包括电子控制系统22,该电子控制系统22包括：
[0034] ?温度传感器23,其被布置在机动车辆2外面，例如，在机动车辆2的两个外部后 视镜（未不出）中的一个上，以输出指不测量到的外部气温T EXT的电信号；
[0035] ?温度传感器24,其相对于由所关联的鼓风机风扇15所产生的气流的方向被布置 在蒸发器10下游，以输出指示测量到的蒸发器气温T EVAP的电信号；
[0036] ?温度传感器25,其被布置在机动车辆2的车厢6内部，例如在机动车辆2的内部 后视镜（未示出）上或在机动车辆2的车顶（未示出）下面、在靠近中央门控灯（未示出） 的位置中，以输出指示测量到的车厢气温T CAB的电信号；
[0037] ?温度传感器26,其被布置在机动车辆2的车厢6内部，接近于空气出口（未示 出），以输出指示测量到的出口气温T OTT的电信号；以及
[0038] ?电子控制单元27,其被配置成接收来自温度传感器21-24的电信号和指示设定 车厢气温T CSP的电信号，所述设定车厢气温TCSP由用户经由在机动车辆2的车厢6中设置的 传统温度设定装置28来设定，并且被编程来基于如参考图2、3以及4在下面在本文中详细 地描述的输入电信号来控制尤其空调系统1的操作，并且特别地控制空气冷却回路4的压 缩机7、流量调节电磁阀17以及与空气加热回路5的蒸发器10相关联的鼓风机风扇15的 操作，图2、3以及4示出了由电子控制单元27所执行的操作的功能框图。
[0039] 特别地，图2、3以及4中所示出的功能框图仅仅地通过非限制性示例的方式来示 出，并且因此它们的功能架构仅将被认为表示所实现的操作，所述实现的操作是表示本发 明的特性的仅有特性。任何其它功能上相当于图2、3以及4中所示出的那些的架构因此将 被认为是落入本发明的保护范围内的替代实施方式。
[0040] 特别地，如图2中示例性地示出的那样，电子控制单元27被编程来实现以下功能 框：
[0041] ?减法器29,其被配置成接收设定车厢气温TKP和所测量到的车厢气温并且输 出基于在设定车厢气温T csp与所测量到的车厢气温TCAB之间的差的车厢气温误差；
[0042] ?比例-积分-微分调节器（PID) 30,其被配置成从减法器29接收车厢气温误差 并且输出对应的控制信号。
[0043] ?判定器31，其被配置成从PID调节器30接收控制信号并且输出用于与蒸发器10 相关联的鼓风机风扇15的电命令（合宜地脉冲宽度调制（PWM))，以及目标出口气温?^ρ， 其被以后面更详细地描述的方式产生；以及
[0044] ?致动器管理器32,其被配置成接收设定车厢气温TffiP、目标出口气温?^ρ、所测量 到的出口气温T OTT、所测量到的外部气温ΤΕΧΤ和所测量到的蒸发器气温TEVAP、以及指示内燃 机3的和空调系统1的操作状态的量（后面更详细地描述），并且输出用于空气冷却回路4 的压缩机7的电开/关命令信号和用于空气加热回路5的流量调节电磁阀17的电调节命 令。
[0045] 关于用于与蒸发器10相关联的鼓风机风扇15的电命令的产生和目标出口气温 ?*Ρ的计算，它们是这样以致使用例如两种类型的策略来实现目标车厢气温TKP，第一类型 的策略在已经使与蒸发器10相关联的鼓风机风扇15的利用最大化之后调节目标出口气温 ?*Ρ，以及第二类型的策略在已经使目标出口气温Tw的调节的效果最大化之后调节与蒸发 器10相关联的鼓风机风扇15的利用。特别地，用于与蒸发器10相关联的鼓风机风扇15 的电命令基于存储的查找表（LUT)而被合宜地产生，所述查找表（LUT)是被构造以便使用 于与蒸发器10相关联的鼓风机风扇15的电命令与来自PID调节器30的每个控制信号相 关联的数据库，所述蒸发器10使在车厢6内部的最佳气流便于达到目标车厢气温T KP。
[0046] 此外，通过不例的方式，基于外部气温ΤΕΧΤ、设定车厢气温Tesp以及存储的查找表 (LUT)来合宜地计算目标出口气温Tw，所述查找表是被构造以便使目标出口气温Tw的分 量与来自PID调节器30的每个控制信号相关联的数据库，以便有助于达到目标车厢气温 TCSP。
[0047] 在图3中通过非限制性示例的方式示出了致动器管理器32的可能的实施方式的 功能框图。
[0048] 根据图3中所示出的，致动器管理器32包括以下功能框：
[0049] ?减法器33,其被配置成接收设定车厢气温TKP和所测量到的外部气温T EXT，并且 输出基于设定车厢气温Tcsp与所测量到的外部气温τΕΧΤ之间的差的气温误差；
[0050] ?比较器34,其被配置成从减法器33接收气温误差并且将它与两个阈值（分别为 下ΤΗ1阈值和上ΤΗ2阈值）相比较，所述两个阈值定义空调系统1的三个不同的操作条件 所对应于的三个不同的气温误差范围Α1、Α2以及A3,分别为下、中以及上气温误差范围，其 后面被更详细地描述并且其中下气温误差范围Α1被定界为低于下阈值ΤΗ1，中气温误差范 围Α2被定界为高于下阈值ΤΗ1并且低于上阈值ΤΗ2,以及上气温误差范围A3被定界为高于 上阈值ΤΗ2。比较器34被进一步配置成输出指示输入气温误差所属于的气温误差范围的选 择命令；
[0051] ?三个控制器35、36以及37,每一个与对应的气温误差范围Al、Α2或A3相关联， 并且每个由专用于为空气加热回路5的流量调节电磁阀17产生电调节命令的控制器级和 专用于为空气冷却回路4的压缩机7产生电开/关命令信号的控制器级形成，其中：
[0052] -第一控制器35被配置成接收目标出口气温TQSI^P所测量到的出口气温TQUT、所测 量到的蒸发器气温T EVAP以及指示空调系统1的操作状态的量，诸如从压缩机7上游和在压 缩机7下游在空气冷却回路4中循环的冷却液的压力和温度，以便防止空调系统1中的故 障，并且输出一对电命令，一个用于流量调节电磁阀17并且另一个用于压缩机7，所述一对 电命令是这样以致使空调系统1在与上述的下温度误差范围A1相对应的操作条件下操作， 其中用于流量调节电磁阀17的电调节命令是这样以致引起流量调节电磁阀17的完全关闭 并且通过实现PID调节器来合宜地产生，然而用于压缩机7的电开/关命令是这样以致使 以目标出口气温Tw与所测量到的出口气温U之间的差最小化；
[0053] -第二控制器36被配置成接收目标出口气温TQSI^P所测量到的出口气温TQUT、所测 量到的蒸发器气温TEVAP、指示空调系统1的操作状态的上述量以及指示内燃机3的操作状 态的量，诸如发动机速度、发动机冷却液温度以及用于流量调节电磁阀17的电调节命令， 它们指示流过流量调节电磁阀17的冷却液中的热量的变化，并且所述冷却液与流量调节 电磁阀17的百分比开口一致地引起所测量到的出口气温T TOT的改变。第二控制器36被进 一步配置成输出一对电命令，一个用于流量调节电磁阀17并且另一个用于压缩机7,所述 一对电命令是这样以致使空调系统1在与上述的中间温度误差范围A2相对应的操作条件 下操作，其中用于流量调节电磁阀17的电调节命令是这样以致使目标出口气温Tw与所测 量到的出口气温T TOT之间的差最小化并且通过实现PID调节器来合宜地产生，然而用于压 缩机7的电开/关命令信号是这样以致使所测量到的出口气温T OTT与校正的目标出口气温 丁胃之间的差最小化，其中目标出口气温?^ρ的校正被产生以便基于存储的查找表（LUT)来 补偿由内燃机速度的改变所引发的所测量到的出口气温T TOT的改变，从而在内燃机速度的 增加的情况下引起蒸发器气温的下降或者在内燃机速度的增加的情况下引起蒸发器气温 的升高，所述查找表（LUT)例如被构造以便基于为压缩机7产生哪一个对应的电开/关命 令信号来使针对目标出口气温和对应的校正应用持续时间的对应校正与用于流量调节 电磁阀17的电调节命令以及内燃机速度和冷却液温度的每个组合相关联；并且
[0054] -第三控制器37被配置成接收目标出口气温Tw和所测量到的出口气温TOTT、所测 量到的蒸发器气温T EVAP以及指示空调系统1的操作状态的上述量，并且输出一对电命令，一 个用于流量调节电磁阀17并且另一个用于压缩机7,所述一对电命令是这样以致使空调系 统1在与上述的上温度误差范围A3相对应的操作条件下操作，其中用于流量调节电磁阀17 的电调节命令通过实现PID调节器来产生并且是这样以致使目标出口气温Tw和所测量到 的出口气温T TOT之间的差最小化，然而用于压缩机7的电开/关命令信号是这样以致对机 动车辆2的车厢6中的空气进行除湿；以及
[0055] ?选择器38,其被配置成接收来自比较器34的选择命令以及来自三个PID控制器 35、36和37的用于压缩机7和用于流量调节电磁阀17的三对电命令，并且配置成基于该选 择命令进行选择并且输出三对电命令中的一对，特别是使空调系统1在与由选择命令所指 示的温度误差范围A1、A2或A3相对应的操作条件下操作的电命令的对。
[0056] 特别地，用于流量调节电磁阀17的电调节命令和用于压缩机7的电开/关命令是 电压信号并且可以是模拟的或数字的，以及在后者情况下，被合宜地脉冲宽度调制（PWM)。
[0057] 此外，如在本 申请人:的名义下的上面提到的专利中所描述的那样，基于所测量到 的蒸发器气温T EVAP与开/关阈值温度Ττ的比较的结果产生了用于压缩机7的电开/关命 令。特别地，每个电开/关命令是这样以致在所测量到的蒸发器气温T EVAP上升高于开/关 阈值温度Ττ时引起压缩机7的接通，并且在所测量到的蒸发器气温T EVAP下降至开/关阈值 温度Ττ以下时引起切断。
[0058] 取决于是否旨在在压缩机7的接通与切断之间提供滞后，开/关阈值温度Ττ可以 是用于既接通压缩机7且切断压缩机7的仅一个，或者能够被区分并且分成用于压缩机7 的接通阈值温度T TW和切断值温度TT(W，并且根据规律是设定车厢气温TffiP的函数，所述规 律取决于空调系统1是手动控制的还是自动控制的而不同。
[0059] 特别地，在手动控制的空调系统1中，开/关阈值温度Ττ随着设定车厢气温T KP在 与车厢空气冷却相对应的值的第一范围内提高而合宜地线性地提高，并且然后随着设定车 厢气温Tcsp在与车厢空气加热相对应的值的第二范围内提高而合宜地线性地降低。
[0060] 替代地，在自动控制的空调系统1中，开/关阈值温度Ττ相对于所测量到的出口气 温T OTT与设定车厢气温TCSP之间的差成反比例地变化，以便随着上述差下降而上升。此外， 开/关阈值温度Τ τ被向下舍入到恒定下地面温度，例如3°C，以便防止蒸发器10冻结，以及 向上舍入到基于存储的查找表（LUT)合宜地计算的上地面温度，所述查找表（LUT)是被构 造以便使对应的上地面温度与所测量到的外部气温T EXT的每个值相关联，以便确保在保蒸 发器10下游的空气具有低于阈值湿度的湿度。
[0061] 图4通过非限制性示例的方式示出致动器管理器32的不同实施方式的功能框图。
[0062] 根据图4中所示出的功能框图，致动器管理器32包括以下功能框：
[0063] ?专用于为流量调节电磁阀17产生电调节命令的第一控制器40,该控制器被配置 成接收目标出口气温Lp和所测量到的出口气温T OT，并且通过合宜地实现PID调节器来输 出用于流量调节电磁阀17的电调节命令并且是这样以致使流量调节电磁阀17将在蒸发器 10下游的空气加热到使目标出口气温Tw与所测量到的出口气温T OT之间的差最小化的程 度；
[0064] ?第一减法器41，其被配置成接收设定车厢气温TKP和所测量到的外部气温T EXT， 并且基于设定车厢气温Tcsp与所测量到的外部气温τΕΧΤ之间的差来输出气温误差；
[0065] ?第二减法器42,其被配置成接收目标出口气温Tw和所测量到的出口气温TTOT并 且基于目标出口气温Tw与所测量到的出口气温之间的差来输出出口气温误差；
[0066] ?比较器43,其被配置成从第一减法器41接收气温误差并且将它与两个阈值（分 别为下ΤΗ1和上ΤΗ2阈值）相比较，所述两个阈值限定空调系统1的三个不同的操作条件 所对应于的三个不同的气温误差范围，分别为下、中以及上气温误差范围，其后面被更详细 地描述并且其中下气温误差范围Α1被定界为低于下阈值ΤΗ1，中气温误差范围Α2被定界 为高于下阈值ΤΗ1并且低于上阈值ΤΗ2,以及上气温误差范围A3被定界为高于上阈值ΤΗ2。 比较器43被进一步地配置成输出指示输入气温误差所属于的气温误差范围的选择命令； [0067] ?存储的查找表44 (LUT)，其被配置成接收来自第二减法器42的出口气温误差、指 示内燃机3的操作状态的上面提到的量、来自第一控制器40的用于流量调节电磁阀17的 电调节命令、以及来自比较器43的选择命令，并且输出针对目标出口气温Tw和关联的校 正应用持续时间的对应校正；
[0068] ?第三减法器45,其被配置成接收目标出口气温TQSP和针对目标出口气温T QSP的校 正，并且输出校正的目标出口气温Τ^ρ ;以及
[0069] ?专用于为压缩机7产生电开/关命令信号的第二控制器46,该控制器被配置成 接收经校正的目标出口气温?^ρ和所测量到的出口气温TTOT以及所测量到的蒸发器气温 TEVAP、所测量到的外部气温TEXT和指示空调系统1的操作状态的上面提到的量，并且输出用 于压缩机7的电开/关命令信号以便使目标出口气温Tw与所测量到的出口气温T OTT之间 的差最小化，以及例如通过使所测量到的蒸发器气温TEVAP要么在内燃机速度的增加的情况 下降低要么在内燃机速度的下降的情况下提高，适当地补偿由内燃机速度的改变所引发的 所测量到的出口气温T OTT的变化。
[0070] 图5示出表示空调系统1的一些量的时间进展的两组图表，所述一些量特别是内 燃机速度和冷却液温度Tcm、所测量到的蒸发器气温T EVAP、所测量到的出口气温TTOT以及用 于流量调节电磁阀17的电调节命令，它们的比较允许本发明的实施方式相对于其中本发 明未被应用（在左边的图表）的情况所呈现的可实现的明显有益效果（在右边的图表）被 了解。
[0071] 特别地，参考图2和4中的功能框图，在其中本发明未被应用的情况下，在内燃机 速度的增加之后，内燃机冷却液流量和温度提高并且流量调节电磁阀17是开着的以及这 导致所测量到的出口气温T TOT提高。随着这种增加，为流量调节电磁阀17产生电调节命令 的PID调节器40使新的设定点被设置，略微关闭流量调节电磁阀17以便再次使目标出口 气温Tw与所测量到的出口气温T OTT之间的差最小化。当内燃机速度的改变是这样以致除 所测量到的出口气温TTOT的变化之外也引起所测量到的车厢气温T CAB的变化时，先前描述 的过程还能够影响压缩机7的调节。在这种情况下，PID调节器30和判定器31使下目标 出口气温U被计算，并且结果，压缩机7被控制成使目标出口气温?^ρ与所测量到的出口 气温之间的差最小化。
[0072] 替代地，在本发明被应用的情况下，在内燃机速度的增加之后，内燃机冷却液流量 和温度提高，查找表44输出针对目标出口气温Tw和对应的校正应用持续时间的对应校 正，以便使蒸发器气温T EVAP降低至与由内燃机速度的改变所引发的出口气温TOTT的变化的 估计一致的值，使得所测量到的出口气温T TOT不受内燃机速度的改变影响。当内燃机速度3 停止改变时，目标出口气温Tw的校正趋于消失，从而在一定时间段内将正确的目标出口气 温?^ρ返回到由判定器31所输出的目标出口气温Tw，在所述时间段内，流量调节电磁阀 17能够补偿蒸发器气温T EVAP的变化使得所测量到的出口气温TOTT未被变更。
[0073] 能够采用本发明实现的优点可从先前的描述直接地了解。
[0074] 特别地，通过允许内燃机冷却液流量变化对车厢气温的不希望有影响通过对空气 冷却回路的压缩机的操作的恰好控制来缓解，本发明使得在响应速度和精度方面具有较低 性能并且因此不太昂贵的流量调节电磁阀能够被用于内燃机冷却液流量控制，从而导致空 调系统的成本被充分地降低以使得能实现它们甚至在经济型和中档机动车辆上的使用。
【权利要求】
1. 一种汽车空调系统（1)，该汽车空调系统包括： ?空气冷却回路（4)，其包括流体地连接以在操作期间让传热流体流过的压缩机（7)、 冷凝器（8)、膨胀阀（9)和蒸发器（10)，以及与所述蒸发器（10)相关联并且可操作以产生 通过所述蒸发器（10)的气流的鼓风机风扇（15); ?空气加热回路（5)，其包括：配置成在操作期间让传热流体流过并且靠近所述蒸发器 (10)布置成同样让由与所述蒸发器（10)相关联的所述鼓风机风扇（15)所产生的所述气流 流过的液体/空气加热器（16)，和布置成调节所述传热流体通过所述加热器（16)的流量的 流量调节电磁阀（17);以及 ?电子控制单元（27)，其配置成接收测量到的蒸发器气温（TEVAP)和设定车厢气温 (W，并且配置成：基于所述设定车厢气温（TKP)，在至少特定操作条件下，在所述测量到 的蒸发器气温（T EVAP)展示与所计算的至少一个开/关阈值温度（Ττ)的给定关系时，切换所 述压缩机（7)的操作条件。
2. 根据权利要求1所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（27)被进一步配置 成： ?接收测量到的车厢气温（Τ_)、测量到的外部气温（ΤΕΧΤ)以及测量到的出口气温 (Τ〇υτ)； ?基于所述设定车厢气温和测量到的车厢气温（TffiP，T_)来计算车厢气温误差； ?通过实现比例-积分-微分调节器，基于所述车厢气温误差来产生控制信号； ?基于所述控制信号来计算目标出口气温（〇;以及 ?基于所述设定车厢气温（TCSP)、所述目标出口气温和测量到的出口气温（Tw，〇、所 述测量到的外部气温（τΕΧΤ)以及所述测量到的蒸发器气温（TEVAP)来产生用于所述空气冷却 回路⑷的所述压缩机（7)的电开/关命令信号和用于所述空气加热回路（5)的所述流量 调节电磁阀（17)的电调节命令。
3. 根据权利要求2所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（27)被进一步配置 成： ?基于所述设定车厢气温（TKP)和所述测量到的外部气温（TEXT)来计算第一气温误差； ?基于所述目标出口气温和测量到的出口气温（Tw，〇来计算第二气温误差； ?将所述第一气温误差与分别为下（TH1)阈值和上（TH2)阈值的两个阈值相比较，所述 两个阈值限定所述空调系统（1)的三个不同的操作条件所对应的三个不同的气温误差范 围，并且基于比较的结果来产生指示所述第一气温误差所属于的所述气温误差范围的选择 命令； ?基于所述第二气温误差、指示装备有所述空调系统（1)的机动车辆（2)的内燃机（3) 的操作状态的量以及所述选择命令来计算针对所述目标出口气温（?*Ρ)的校正； ?基于所述目标出口气温（〇和针对所述目标出口气温所计算的所述校正来计算校 正的目标出口气温Οα^ρ); ?基于所述校正的目标出口气温汀胃)、所述测量到的出口气温（〇、所述测量到的 蒸发器气温（TEVAP)以及所述测量到的外部气温（ΤΕΧΤ)来产生用于所述空气冷却回路（5) 的所述压缩机（7)的电开/关命令信号，以便使所述目标出口气温和测量到的出口气温 (T QSP，〇之间的差最小化。
4. 根据权利要求2或3所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（27)被进一步 配置成： ?基于所述目标出口气温和测量到的出口气温（TQSP，〇并且通过实现比例-积分-微 分调节器（40)来产生用于所述空气加热回路（5)的所述流量调节电磁阀（17)的所述电调 节命令，诸如以使所述流量调节电磁阀（17)将在所述蒸发器（10)下游的空气加热到在所 述目标出口气温和测量到的出口气温（LmO之间的差被最小化的程度。
5. 根据权利要求2至4中任何一项所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元 (27)被进一步配置成： ?基于所述控制信号来产生用于与所述空气冷却回路（4)的所述蒸发器（10)相关联的 所述鼓风机风扇（15)的电命令，以便使气流在所述机动车辆（2)的车厢￠)内部被产生， 诸如以允许达到所述设定车厢气温（U。
6. 根据权利要求5所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（27)被进一步配置 成： ?根据策略来产生用于与所述蒸发器（10)相关联的所述鼓风机风扇（15)的所述电命 令，所述策略在已经使与所述蒸发器（10)相关联的所述鼓风机风扇（15)的利用最大化之 后调节所述目标出口气温（〇,或者所述策略在已经使所述目标出口气温（〇的调节的 效果最大化之后调节与所述蒸发器（10)相关联的所述鼓风机风扇（15)的利用。
7. 根据前述权利要求中任何一项所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（27) 被进一步配置成： ?在手动控制的空调系统（1)中，随着所述设定车厢气温（TesP)在与车厢空气冷却相对 应的值的第一范围内提高而合宜地线性地提高所述开/关阈值温度（Ττ)，并且随着所述设 定车厢气温（T CSP)在与车厢空气加热相对应的值的第二范围内提高而合宜地线性地降低所 述开/关阈值温度（Ττ);以及 ?在自动控制的空调系统（1)中，与所述测量到的出口气温（〇与所述设定车厢气温 (TCSP)之间的差成反比例地改变所述开/关阈值温度（Ττ)，以便随着所述差降低而提高所述 开/关阈值温度。
8. 根据权利要求7所述的汽车空调系统，其中，所述电子控制单元（25)被进一步配置 成： ?将所述开/关阈值温度（Ττ)向下舍入到恒定下地面温度，以便防止所述蒸发器（10) 冻结；以及 ?将所述开/关阈值温度（Ττ)向上舍入到基于所述测量到的外部气温（ΤΕΧΤ)所计算的 上地面温度，以便使在所述蒸发器（10)下游的空气具有低于阈值湿度的湿度。
9. 根据前述权利要求中任何一项所述的汽车空调系统，所述汽车空调系统进一步包括 电子控制系统（20)，所述电子控制系统包括： ?温度传感器（23)，其用来提供指示所述测量到的外部气温（ΤΕΧΤ)的电信号； ?温度传感器（24)，其用来提供指示所述测量到的蒸发器气温（TEVAP)的电信号； ?温度传感器（25)，其用来提供指示所述测量到的车厢气温（Τ_)的电信号； ?温度传感器（26)，其用来提供指示所述测量到的出口气温（〇的电信号；以及 ?所述电子控制单元（27)。
10. -种机动车辆（2)，该机动车辆包括根据前述权利要求中任何一项所述的空调系 统⑴。
11. 一种根据权利要求9的汽车电子控制系统（22)，用于根据权利要求1所述的汽车 空调系统。
12. -种根据权利要求1至8中任何一项所述的汽车电子控制单元（27)，用于根据权 利要求1所述的汽车空调系统。
13. -种软件，该软件可加载在根据权利要求12所述的汽车电子控制单元（27)中，并 且被设计成：当被执行时，使得所述汽车电子控制单元（27)如在权利要求1至8中任何一 项所要求保护的一样被配置。
【文档编号】B60H1/00GK104105611SQ201280069051
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2012年12月5日 优先权日:2011年12月5日
【发明者】R·马尔科, W·法拉利, C·马尔维奇诺, C·丹布罗西奥 申请人:C.R.F.阿西安尼顾问公司