具有空调系统的混合动力车辆及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆，尤其是针对空调精心设计的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]车辆用空调被设置为提高乘客舒适度的装置，已经得到了很好的发展。空调作为车辆电附件，其效率和性能的研发一直集中于空调装置本身，如提高压缩机效率或者冷凝剂的升级等。针对空调效率的提升，完全可以从空调与发动机的配合入手。
[0003]参考空调压缩机的工作特性，压缩机制冷量随着其转速增加而增加，但制冷系数会随着转速的增加而变低，即其制冷效率随着转速呈现降低的趋势。但是传统车辆的机械空调，尤其是客车或城市公交车用空调，一般由发动机驱动，空调压缩机转速与发动机转速相同或呈一固定变比关系。考虑到空调压缩机的效率，我们更希望其工作在一高效转速范围内，如700-1000rpm，这样有利于能量的利用。城市公交车辆发动机并不总是以恒定转速运行，其根据工况转速时高时低，在节能车辆是甚至会出现怠速停机。如果空调压缩机完全依赖于发动机，则意味着其工作区间呈现转速时高时低，某些工况下甚至不能工作。而且，公共车辆并不需要特别高的制冷量，只需要压缩机在较低的转速范围内工作即可，既能维持车内凉爽的温度，又能使压缩机高效利用能量。现有技术中能够解决这一问题的方案主要是采用电动空调，虽然电动空调可以通过电机驱动来改变压缩机转速，但是电动空调成本较高，额外的电动机安装给车辆布置提出了更高的要求，并不是最佳的解决方案。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种具有空调系统的混合动力车辆，使用扭矩分配机构对发动机和电动机输出的扭矩进行合理分配，保持空调压缩机在预定的转速和功率范围内工作，有效减少因为压缩机低效工作损耗的能量。
[0005]本发明提供一种具有空调系统的混合动力车辆，具有发动机，具有发动机轴；电动机，具有电动机驱动轴；空调压缩机，具有压缩机轴；扭矩分配机构，三个转动构件，分别与所述发动机轴、电动机驱动轴、空调压缩机轴连接，进行扭矩传递；
[0006]所述发动机轴与所述变速机构输入轴之间设置有扭矩传递装置，所述扭矩传递装置包括选择性地断开发动机轴和电动机轴之间扭矩传递的离合部件。
[0007]作为本发明的一种实施方式，所述扭矩传递装置包括安装于发动机轴的驱动皮带轮，安装于扭矩分配机构的电控离合器皮带轮，和围绕驱动皮带轮和离合器皮带轮安装的驱动皮带。
[0008]作为本发明的另一种实施方式，所述扭矩分配机构为行星齿轮组构件，所述三个转动构件分别为太阳轮、行星架和齿圈。
[0009]进一步，所述发动机轴与太阳轮延伸轴相连，所述电机轴与所述齿圈相连，所述空调压缩机与所述行星架相连。
[0010]或者，所述发动机与行星架延伸轴相连，所述电动机与所述齿圈相连，所述空调压缩机与所述太阳轮相连。
[0011]又或者，包括锁止机构，设置于所述扭矩分配机构，选择性地锁止与所述空调压缩机驱动轴连接的转动构件。
[0012]还提供一种用于运行混合动力车辆空调的方法，所述的车辆包括发动机、扭矩分配装置、用于连接发动机和变速装置的离合皮带传动装置、连接于变速装置的电动机以及连接于扭矩分配装置的压缩机，包括以下步骤:
[0013](a)使扭矩分配装置的连接于离合器皮带轮，使驱动皮带轮安装在发动机轴上，以及使驱动皮带围绕驱动皮带轮和离合皮带轮安装以在其间传递扭矩；使电动机驱动轴连接于扭矩分配装置；
[0014](b)根据对空调的需求选择步骤(c)或步骤⑷；
[0015](c)接合离合器皮带轮，从发动机向空调压缩机传递扭矩；
[0016](d)接合离合器皮带轮，从电动机向空调压缩机传递扭矩。
[0017](e)不需要空调时，断开离合器皮带轮，并且不使用电动机向空调压缩机传递扭矩。
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的第一种实施例。
[0019]图2是本发明提供的第二种实施例。
[0020]附图标记如下:
[0021]100是本发明的空调装置，10是发动机，11是发动机轴，20是驱动皮带轮，21是从动皮带轮，22是驱动皮带,30是电动机,31是电动机轴,40是空调压缩机,41是压缩机驱动轴，50是其它空调构件，61是齿圈，62是行星架，63是太阳轮，64是太阳轮延伸轴，70是制动装置。
【具体实施方式】
[0022]如本发明的发明主题，本发明提供的是一种混合动力车辆方案，尤其是针对混合动力车辆中空调的驱动方案。
[0023]图1给出了用于混合动力系统中空调驱动部分结构的示意图。该部分整体用100来标示。包括发动机10，该发动机可以是传统车辆的内燃机，也可以是混合动力车辆的内燃机，在本系统中用于驱动空调压缩机。发动机轴11，可以是曲轴等，从发动机延伸而出，能够传递发动机输出的动力。具有电动机30，部分情况下用于驱动空调压缩机，从电动机延伸出电动机轴31。还具有一扭矩分配机构，具有三个可转动构件，其中两个构件分别连接至发动机轴、电动机驱动轴，用于接收从发动机和/或者电动机输出的扭矩；另一构件连接于空调压缩机驱动轴，用于调节由发动机或者电动机输出到空调压缩机的扭矩。为了描述方便，本发明中发动机10是由皮带起动型(BSG)的发动机，具有驱动皮带轮20，安装于发动机轴11。具有从动皮带轮21，安装于扭矩分配机构其中一构件的延伸轴，围绕驱动皮带轮20与从动皮带轮21安装有驱动皮带。从动皮带轮21设置成电控离合器皮带轮，即能够将发动机轴11选择性地接合扭矩分配机构的其中一转动构件，发动机10运行时其扭矩通过驱动皮带轮20、驱动皮带22、从动皮带轮21可以传递至扭矩分配机构，最终作用于空调压缩机。上述电动机30的电动机轴31连接于扭矩分配机构的三个转动构件中的一个，当电动机启动时，其扭矩可通过扭矩分配机构传递至空调压缩机。
[0024]需要说明的是，上述的皮带轮和驱动皮带装置的组合并不是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员容易理解除皮带起动型(BSG)发动机外，其它类型扭矩传递装置，只要具有能够实现选择性地断开发动机轴和电动机轴之间扭矩传递的离合部件的装置都可以看成是本发明的变型。为了描述方便，本说明书中都会以皮带起动型(BSG)发动机为例，对本发明的详细内容进行说明。
[0025]本发明中扭矩分配机构具有三个相互连接的转动构件，分别连接发动机轴11、电动机轴31和压缩机驱动轴41。具有三个相互连接的转动构件的扭矩分配机构可以是平行轴变速器，也可以是类似于行星齿轮组的构件。行星齿轮组机构作为本发明一种优选的变速机构模式，被配置如下:构成行星齿轮组的三个转动构件彼此持续转动连接，分别被称为太阳轮63、行星架62和齿圈61。在图1所示的实施例中，太阳轮63设置有延伸轴64，其连接至从动皮带轮21，齿圈被连接至电动机轴31，行星架被连接至空调压缩机驱动轴41。
[0026]在本发明的另一种实施例中，行星齿轮组机构的三个转动构件以不同于实施例1的方式连接至发动机、电动机和空调压缩机。本发明未用附图示出该实施方式，但是可以理解，可以将皮带从动轮与行星架的延伸轴相连，电动机轴与齿圈相连，空调压缩机驱动轴与所述太阳轮相连。
[0027]空调压缩机40可以是常规电