专利名称：车辆的空气调节系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种空气调节系统及其控制方法，其中配置了一用于驱动车辆的发动机和一由一电动机驱动的压缩机。
一蓄电池或该电动机的一电源由一发电机充电，发电机由发动机启动。在发动机停止过程中，电动机驱动压缩机时，蓄电池内的电量减少。由于蓄电池内的电量减少，发动机开始向蓄电池充电。因此，由于上述控制一空气调节系统的程序没有考虑燃油效率，其在短期内使怠速停止控制装置或改善燃油效率的装置不能有效地运行。据此，考虑到电动机的能量消耗，需要电动机驱动压缩机。
在一混合式压缩机中，由发动机和电动机中的一个驱动，由于电动机需要产生相当于发动机的驱动力，电动机变得相当得大，并且不能安装在一发动机室中。顺便说说，如果压缩机的驱动能源只有电动机，那么那些组件的布置不只限于发动机室内，而可以布置在一行李箱内。于是，在这种混合式压缩机中，通常采用小的电动机。因此，由于电动机驱动压缩机，所以，不能允许电动机过载。
根据本发明，一车辆的空气调节系统包括一制冷回路和一发动机，该系统包括一蓄电池，一压缩机，一电动机和一负载扭矩控制装置。该蓄电池供应电能。压缩机操作压缩空调系统的制冷气体。电动机与蓄电池电连接。电动机由电力驱动，并且当电动机通电时，电动机为驱动压缩机而被操作连接。在电动机驱动压缩机的过程中，负载扭矩控制装置响应发动机工况，控制压缩机负载扭矩处于一预定值之下。
因此，当电动机驱动压缩机，而发动机停止时，电动机能耗减少，并且电动机负载降低。
本发明也提供一种用于控制车辆空调系统的方法，该车辆有一发动机，该系统包括在一制冷回路中的一压缩机和一驱动该压缩机的电动机。该方法包括感应发动机工况，一旦感应到发动机的一给定工况，就保持压缩机负载处于一预定值之下。
发明的其它方面和优点将结合附图从下面的说明变得明白，其中通过实施例说明本发明的原理。
最佳实施方式的详细说明现在描述本发明的第一至第四实施方式，并说明第二至第四实施方式与第一实施方式的区别。
图1中的左侧和右侧分别与前端和后端相应。
本发明的第一实施方式将参照图1至3进行说明。图1和2表示一车辆的空气调节系统。如图1所示，一电动发电机MG通过一动力传递装置PT与一内燃机Eg操作相连。一旋转斜盘式变容压缩机CP构成一制冷回路(一制冷循环)，它与电动发电机MG相连。
如图2所示，该车辆配置了一空气调节器ECU 81和一发动机ECU 82。空气调节器ECU 81控制动力传递装置PT，电动发电机MG和压缩机CP。发动机ECU 82控制发动机Eg的操作，如发动/停止控制和输出控制。每一个ECU81、82是一具有一计算机的电控单元。空气调节器ECU 81和发动机ECU 82互相连接，以便彼此联系。
驱动电路83、84、85与空气调节器ECU 81连接。驱动电路83驱动力传递装置PT。驱动电路84由一反相器和一换流器构成，其驱动电动发电机MG。驱动电路85驱动压缩机CP。每个驱动电路83，84，85被置于将在下面进行描述的驱动物和一蓄电池86间的一供电电路中。
例如，当车辆遇到红灯停止后，发动机处于空转状态时，发动机ECU 82控制一怠速停止，并自动使发动机停止，而无需操作者操作点火装置(无图示)。例如，当车速为0，并且空转超过一预定时间，发动机Eg自动停止。发动机ECU82传递发动机Eg的怠速停止信息到空气调节器ECU 81。
如图1所示，一电动机室12定义在电动发电机MG的电动机壳体11内。一驱动轴13穿过电动机室12，可旋转地支承在电动机壳体11上，并延伸穿过电动机壳体11。驱动轴13通过动力传递装置PT操作连接到发动机Eg。
一磁铁14在电动机室12内固定到驱动轴13，以便与驱动轴13一体地转动。多个缠有线圈15的定子铁心16固定到电动机壳体11的内周面上，这样能围绕磁铁14。
如图2所示，当空气调节器ECU 81指示驱动电路84向线圈15供给电流时，线圈由蓄电池86提供的电流激励，并且驱动轴13转动。于是，电动发电机MG起一电动机的作用。
相反，当空气调节器ECU 81指示驱动电路84向蓄电池86充电时，线圈15通过发动机Eg驱动驱动轴13而产生电能，并且将电能蓄积在蓄电池86中。
也就是说，由于空气调节器ECU 81的指示，蓄电池86和电动发电机MG间的电能回路通过驱动电路84，从供电电路向充电电路转换，并从充电电路向供电电路转换。供电电路将蓄电池86的电能供给电动发电机MG。充电电路将电动发电机MG的电能供给蓄电池86。
如图1所示，在电动发电机MG中，一凸起部17从电动机壳体11的前端延伸。作为一旋转件的转子18经一向心止推轴承19支承在凸起部17上，并通过一皮带20与发动机Eg操作相连。
在电动发动机MG中，一轮毂21固定到电动机壳体11外的驱动轴13的突出部上。一电枢22弹性地支承在轮毂21的一片簧21a上。一线圈23固定到电动机壳体11的前端，并处于转子18内。
如图2所示，当空气调节器ECU 81指示驱动电路83接通线圈23时，电流从蓄电池86供给线圈23。因此，电枢22抵抗片簧21a的推力，并与转子18压触，然后转子18和电枢22彼此连接，这是构成动力传递装置PT的一电磁离合器的连接。于是，发动机Eg产生的驱动力传递给电动发电机MG和压缩机CP。电磁离合器连接发动机Eg和电动发电机MG间的动力。
在这种状态中，当空气调节器ECU 81指示驱动电路83断开线圈23时，线圈23无电流。因此，电枢22在片簧21a的推力下移动，并离开转子18，然后转子18和电枢22彼此分离，这是电磁离合器的脱离。于是，发动机Eg和电动发电机MG间，以及发动机Eg和压缩机CP间的动力传递路径被切断。当动力传递装置PT断开时，发动机Eg产生的驱动力不能传递到电动发电机MG和压缩机CP，并且电动发电机MG产生的驱动力也不能传递到发动机Eg。
如图1所示，压缩机CP的一壳体24与电动发电机MG的壳体11的后端连接。一曲柄腔25作为一控制箱，限定在壳体24内。一驱动轴26经过曲柄腔25，可旋转地支承在壳体24上。驱动轴25从壳体24凸出的前端连接到电动发电机MG的驱动轴13的后端，以便与驱动轴13一起转动。于是，两个驱动轴13，26起一个驱动轴的作用。
一凸轮盘27在曲柄腔25内固定到驱动轴26上，以便与驱动轴26一起转动。曲柄腔25内放有一旋转斜盘28。该旋转斜盘28可滑动地倾斜地支承在驱动轴26上。一铰接装置29插入凸轮盘27和旋转斜盘28间。于是，旋转斜盘28经该铰接装置29连接到凸轮盘27上，并由驱动轴26支承，这样旋转斜盘28与凸轮盘27、驱动轴26同步转动，并且通过滑动该斜盘相对驱动轴26沿驱动轴轴线方向倾斜。
多个缸径24a(图1只图示出1个)限定在壳体24内，以便围绕驱动轴26。单头活塞30容纳在相关的缸径24a内，以作往复运动。缸径24a的前后开口由设置在壳体24内的活塞30和阀板总成31封闭。压缩室32的容积随活塞30的往复运动而变化，其限定在缸径24a内。每一活塞30经一对蹄片33与旋转斜盘28的周边相啮合。于是，因旋转斜盘28的转动而产生的驱动轴26的转动由经蹄片33转变为活塞30的往复运动。
一吸气室34和一排气室35相对阀板总成31限定在壳体24后侧。吸入口36和吸入阀37形成在阀板总成31上。排出口38和排出阀39形成在阀板总成31上。通过将活塞30从上止点移到下止点，吸气室34内的制冷气体经吸入口36和吸入阀37被抽入到压缩室32中。通过将活塞30从下止点移到上止点，抽入缸径1a的制冷气体被压缩达到一预定压力值，并经排出口38和排出阀39排入一排气室35。
壳体24配置了一放气通道65和一输送通道66。放气通道65使曲柄腔25和吸气室34相互连通。输送通道66使排气室35曲柄腔25连通。一控制阀CV布置在壳体24内的输送通道66内。
通过调节控制阀CV的开口尺寸，可以控制经输送通道66导入曲柄腔25的排出的制冷气体与从曲柄腔25释放的制冷气体间量的差值，这样曲柄腔25的压力被确定。曲柄腔25内施加到活塞30上的压力和压缩室32内施加到活塞30上的压力间的差值，根据曲柄腔25内压力的变化而变化。从而，活塞30的冲程被调节，压缩机CP的排出量也被调节。
例如，当控制阀CV的开口尺寸减少时，曲柄腔25内的压力减少。当曲柄腔25内的压力减少时，旋转斜盘28相对垂直于驱动轴26轴线的一平面的倾角增大，并且压缩机CP的排量增加。
相反，当控制阀CV的开口尺寸增大时，曲柄腔25内的压力增大。当曲柄腔25内的压力增大时，旋转斜盘28的倾角减少，并且压缩机CP的排量减少。此外，旋转斜盘28的最小倾角和压缩机CP的最小排量都不是零。
如图1所示，制冷回路或制冷循环由压缩机CP和一外部制冷回路70构成。外部制冷回路70由一冷凝器71，一膨胀阀72和一蒸发器73构成。
在制冷回路中，一单向阀74布置在压缩机CP的排气室35和冷凝器71间的制冷路径内。当排气室35内的压力低于预定压力值时，单向阀74阻塞制冷路径，并使制冷气体不能流过外部制冷回路70。
单向阀74采用一种能机械地测出阀两表面间的压差的阀。也可以采用一种电磁阀，其由空气调节器ECU 81根据一传感器所检测的排气压力值(无图示)来控制。另外，单向阀74采用一种能机械连接旋转斜盘28的最小倾角的阀。
在排气室35内有一第一压力检测点P1。在制冷路径内有一第二压力检测点P2，其以一预定的间隔远离第一压力检测点P1，并朝向冷凝器71(第一压力检测点P1的下游)。第一压力检测点P1和控制阀CV经一第一压力导入通道68相互连通，它由图3中示出。第二压力检测点P2和控制阀CV经一第二压力导入通道69相互连通，它在图3中示出。
如图3所示，一阀室42，一连通通道43和一压力感应室44限定在控制阀CV的一阀壳41中。一杆45布置在阀室42和连通通道43内，以便使阀沿杆的轴向(图3中的竖直方向)移动。当杆45的顶端插入连通通道43时，连通通道43和压力感应室44彼此分离，并不相连通。阀室42经一输送通道66与排气室35连通，该输送通道66处于控制阀CV的上游。连通通道43经处于控制阀CV下游的输送通道66与曲柄腔25连通。阀室42和连通通道43构成输送通道66的一部分。
形成在杆45中间的一阀体46位于阀室42内。在阀室42和连通通道43间设置了一台阶，台阶构成一阀座，并且连通通道43构成一种阀洞。当杆45从最低位置(图3所示的一位置)向阀体46与阀座47接触的最高位置移动时，连通通道43被阻塞。即，杆45的阀体46起调节控制阀CV开口大小和调节流经输送通道66的制冷气体量的作用。
一由波纹管制成的压力感应件48处于压力感应室44内。压力感应室48的顶端固定到阀壳41上。杆45的顶端安装在压力感应件48的底端。压力感应室44被分割成压力感应件48内的第一压力室49和压力感应件48外的第二压力室50，压力感应室是圆筒形的，其一端有一开口。第一压力检测点P1的压力PdH经第一压力导入通道68施加到第一压力室49，第二压力检测点P2的压力PdL经第二压力导入通道69施加到第二压力室50。压力感应件48和压力感应室44感应第一和第二压力检测点间的压差。
电磁致动器51，作为用于改变设定的压差的装置，布置在阀壳41的底部。该电磁致动器51在壳体41的中心设置一圆筒52，该圆筒的一端有一开口。一中心柱53安装在圆筒52内，并固定到圆筒52的上开口端。由于中心柱53安装在圆筒52内，所以在圆筒52的底部限定了一柱塞室54。
一柱塞56位于柱塞室54中，以便能沿柱塞56轴向移动。穿过中心柱53的中心钻出沿中心柱53轴向延伸的一导向孔57，并且杆45的下侧布置在该导向孔57内，以便沿杆45的轴向移动。杆45的底端与柱塞56的顶端相接触。
一推动柱塞56的卷簧60布置在柱塞室54内，并处于圆筒52的一内周面和柱塞56之间。弹簧60使柱塞56向杆45移动。同时，根据压力感应件48或一波纹管弹簧48的弹簧作用，杆45向柱塞56运动。因此，柱塞56和杆45一体地上下移动。此外，波纹管弹簧48的推动力大于弹簧60的推动力。
为了环绕中心柱53和柱塞56，一线圈61缠在圆筒52的外周面的上。如图2所示，空气调节器ECU 81根据一信息检测器87所检测的信息发出一指示，驱动电路85根据该指示从蓄电池86向线圈61供电。此外，信息检测器87由一空气调节器开关88、一检测客舱温度的温度传感器89和设定客舱内目标温度的温度设定装置90构成，其中空气调节器开关由乘客通过打开或关闭空气调节系统来操纵。
当电路85供给线圈61电流时，电磁力或与电流强度相应的电磁引力在柱塞56和中心柱53间产生。电磁力经柱塞56传递到杆45。此外，供给线圈61的电能通过调节所施加的电压的大小来控制，并且脉冲宽度调制控制装置，或一PWM控制装置用于调节所施加的电压的大小。
在控制阀CV中，杆45的阀体部46的位置或控制阀CV的开口大小如下确定。
如图3所示，当线圈61无电流供应(负载率＝0％)，波纹管弹簧48的推力决定杆45的位置。因此，杆45处于一最低位置，并且阀体46完全打开连通通道43。曲柄腔25内的压力达到一最大值，并且曲柄腔25内施加到活塞30上的压力和压缩室32内施加到活塞30上的压力间的差值增大。这使旋转斜盘28的倾斜最小，并且压缩机CP的排量最小。
当压缩机CP的排量最小时，施加到毗连排气室35的单向阀74上压力变小，低于预定压力值，单向阀74关闭。于是，制冷气体不能向外部制冷回路70流动。因此，即使压缩机CP继续压缩制冷气体，空气调节器也不会使客舱变冷。
旋转斜盘28的最小倾角不是0。因此，即使压缩机CP的排量是最小，制冷气体继续从吸气室34抽出进入压缩室32，并被压缩，然后从压缩室32排入排气室35。于是，压缩机CP内的内部制冷回路由排气室35，输送通道66，曲柄腔25，放气通道65，吸气室34，压缩室32和排气室35这一顺序构成。同样，包含在制冷气体内的润滑剂在压缩机CP内的这个回路中循环。因此，润滑剂没有排出压缩机CP，并且保持每个滑动表面的润滑，如旋转斜盘28的滑动表面和蹄片33的滑动表面。
在控制阀CV中，当线圈61被供给电流时，其负载率在负载率的可变范围内等于或大于一最小负载率(＞0％)，电磁力和弹簧60的向上的推力大于波纹管48的向下的推力，这使杆45向上移动。在这种状态下，电磁力和弹簧60附加的向上推力与波纹管48和附加的由压差ΔPd(＝PdH-PdL)决定的向下的推力相互作用。所以，阀体46相对阀座47的位置由电磁力和弹簧60产生的向上的力和波纹管48产生的向下的力间的差值来决定。
例如，当发动机Eg的速度下降，并且制冷回路中的制冷气体的流速减慢时，基于压差ΔPd的向下的力减小。于是，杆45的阀体46向上移动，连通通道43的开口尺寸变小。曲柄腔25的压力趋于减少。因此，旋转斜盘28沿增加旋转斜盘28倾角的方向倾斜，并且压缩机CP的排量增大。当压缩机CP的排量增大时，制冷回路中的制冷气体的流速增大，并且压差ΔPd增大。
相反，当发动机Eg的转速增大，并且制冷回路中的制冷气体流速增大时，基于压差ΔPd的向下力增大。于是杆45的阀体部46向下移动，并且连通通通道43的开口尺寸增大。曲柄腔25内的压力趋于增大。因此，旋转斜盘28沿减少旋转斜盘28倾角的方向倾斜，并且压缩机CP的排量减少。当压缩机CP的排量减少时，制冷回路中的制冷气体的流速减慢，并且压差ΔPd变小。
例如，当通过增大负载率或供给线圈61的电流使向上的电磁力增大时，杆45的阀体部46向上移动，并且连通通道43的开口尺寸减小。压缩机CP的排量增大。于是，制冷回路中的制冷气体的流速增大，并且压差ΔPd增大。
相反，当向上的电磁力通过减少负载率或供给线圈61的电流而减少时，杆45的阀体部46向下移动，并且连通通道43的开口尺寸增大。压缩机CP的排量减少。于是，制冷回路中的制冷气体的流速减慢，并且压差ΔPd变小。
换言之，控制阀CV根据压差ΔPd的变化机械地确定杆45的阀体部46的位置，以便保持由负载率或供给线圈61的电流所确定的设定压差。同样，设定压差能通过调节负载率而外部改变。
当发动机Eg起动时，空气调节器ECU 81连接动力传递装置PT，并将蓄电池8和电动发电机MG间的电路切换成充电电路。于是，电动发电机MG和压缩机CP由发动机Eg所传递来的驱动力带动。电动发电机MG产生电能，并向蓄电池86充电。压缩机CP压缩制冷气体。
在发动机Eg工作时，开关88关闭时，空气调节器ECU 81停止向控制阀CV的线圈61供给电流，并使压缩机CP内的制冷气体循环。
动力传递装置PT断开或压缩机CP停止可以与开关88的关闭相应。但是，当动力传递装置PT断开时，发动机Eg不会驱动电动发电机MG。结果，蓄电池86没有被充电，并且蓄电池86内的电能减少。由于蓄电池86向电气设备而不是电动发电机MG供电，那么当蓄电池在可充电状态或发动机Eg工作时而蓄电池86没有被充电，这不是好的，考虑到对于发动机Eg的怠速停止控制，最好尽可能完全地给蓄电池86充电，怠速停止控制将在下面描述。
接收到发动机ECU 82的的一怠速停止信号，空气调节器ECU 81断开动力传递装置PT。于是，电动发电机MG和压缩机CP从发动Eg断开。一根据从信息检测器87传递来的信息判断到需要空气调节(空气冷却)，空气调节器ECU 81指示驱动电路84向电动发电机MG供给电能。于是，电动发电机MG起动，并且压缩机CP由电动发电机MG驱动。在发动机Eg停止过程中车厢内的空调也工作。
此时，空气调节器ECU 81指示驱动电路84，使电动发电机MG以一恒定速度旋转，例如1000rpm的速度。当冷却负载变化时，为了使控制阀CV的线圈61通电，空气调节器ECU 81改变负载率。即，根据冷却负载的变化量改变制冷回路中的制冷气体的流速(每单位时间从压缩机CP排出的制冷气体量)，这不是通过改变电动发电机MG的速度来调节的，而是通过改变压缩机CP的排量(每转从压缩机排出的制冷气体量)来调节的。
在本实施例中，当电动发电机MG在发动机Eg停止过程中驱动压缩机CP时，压缩机CP的负载扭矩保持在预定值之下(例如电动发电机MG的最大输出扭矩)。
换言之，当电动发电机MG驱动压缩机CP时，空气调节器ECU 81控制驱动电路85去设定最大负载率或设定供给控制阀CV的电流，即设定的压差，并且根据信息检测器87传递的信号改变负载率，该负载率不大于最大负载率。也就是说，当根据从信息检测器87传递来的信息计算出的负载率大于最大负载率时，空气调节器ECU 81传递该最大负载率到驱动电路85，而不传递计算出的负载率。例如，最大负载率设定为负载率变化范畴内的一中间值。
如上所述，制冷回路中的制冷气体的流速或单位时间从压缩机CP排出的制冷气体量相应于压差ΔPd，并且从压缩机CP排出的制冷气体量是一物理量，其反映了压缩机CP的负载扭矩。于是，设定的最大负载率或设定的压差相应于单位时间从压缩机CP排出的制冷气体的设定的最大量或压缩机CP的设定的最大负载率。因此，电动发电机MG不能在超过一设计负载时驱动。
本发明会获得下面的有益效果。
(1)当电动发电机MG在发动机Eg停止过程中驱动压缩机CP时，压缩机CP的负载扭矩保持在预定值之下。于是，抑制了电动发电机MG内电能的过度损耗，并且节省了蓄电池86的电能。因此，在发动机Eg怠速停止控制过程中，只为给蓄电池86充电而重新起动发动机Eg的时间延迟了。于是，高水平地实现了保持车厢内的空气调节和改善燃油经济性的怠速停止控制。此外，由于没有驱动电动发电机MG的过度负载作用在蓄电池86上，因此蓄电池86的寿命变长。
而且，由于压缩机CP的负载扭矩设定成负载扭矩不会超过电动发电机MG的设定负载，这样电动发电机MG尺寸变小。由于电动发电机MG变小，所以电动发电机MG容易适用于现有车辆，并且还适用于只有发动机Eg驱动压缩机CP的发动机室。即，当电动发电机MG驱动压缩机CP时，保持压缩机CP的负载扭矩处于预定值之下，对于控制由发动机Eg驱动的混合式压缩机CP是同样有效的。
(2)为了保持压缩机CP的负载扭矩处于预定值之下，制冷回路中的制冷气体的流速保持在一预定值之下。于是，因为不需要一昂贵的用于直接检测压缩机CP的负载扭矩的负载扭矩检测器，所以空气调节系统成本低。
(3)一变排量式压缩机用作本实施例的压缩机CP。于是，制冷回路中的制冷气体流速变化，而没有改变电动发电机MG的速度，并且电动发电机MG的驱动装置，即，驱动电路84和空气调节器ECU 81，被简化。
(4)控制阀CV根据压差ΔPd的变化量自发地调节压缩机CP的排量，这样保持了由负载率确定或供给线圈61的电流确定的设定的压差。即，控制阀CV直接控制制冷气体的流速，该流速反映了压缩机CP的负载扭矩。于是，保持单位时间从压缩机CP排出的制冷气体量或单位时间制冷气体的流速处于一预定值之下被精确地响应控制，而不必使用检测制冷气体流速的传感器。
(5)压缩机CP和电动发电机MG组合成一体。于是，当空调系统安装到车辆上时，压缩机CP和电动发电机MG容易操纵。
(6)压缩机CP和电动发电机MG串联布置，这样两个驱动轴13、26形成一个驱动轴。于是，不需要在驱动轴13、26间传递动力的动力传递装置，如一皮带或一皮带轮，并且结构简化。
本发明的一第二实施例将在此参照图4进行描述。如图4所示，一车辆的空调系统包括电动发电机MG和与发电机MG分开的压缩机CP。电动发电机MG的驱动轴13和压缩机CP的驱动轴26通过一皮带轮皮带装置76操作彼此连接，以便彼此同步转动。皮带轮皮带装置76通过一电磁离合器77操作连接到发动机Eg上。皮带轮皮带装置76和电磁离合器77构成本实施例的动力传递装置PT。电磁离合器77由来自空气调节器ECU 81的信号被启动(连接或断开)，其与第一实施例中的动力传递装置PT的电磁离合器相同。
第二实施例可获得第一实施例中(1)至(4)段的有利效果。电动发电机MG和压缩机CP彼此分开，与电动发电机MG和压缩机CP彼此组合成一体相比，Eg的布置有更多的选择，并且尤其适宜于布置在一小的发动机室中。
本发明的一第三实施例将参照图5在此描述。如图5所示，一车辆的空气调节系统包括一电动机M和与电动机M分开的一发电机G。电动机M和发电机G操作连接发动机Eg。一电磁离合器78布置在一动力传递路径内，处于电动机M和发动机Eg之间。
压缩机CP只由电动机M驱动。换言之，当车舱需要空气调节时，空气调节器ECU 81(图2所示)指示一驱动电路79以一恒定速度驱动电动机M，而无论发动机Eg是否工作。同时，空气调节器ECU 81断开电磁离合器78，防止电动机M将动力传递到发动机Eg。
电动机M也用于起动发动机Eg或转动曲轴。换言之，当发动机Eg起动时，空气调节器ECU 81根据起动发动机Eg的信号连接电磁离合器78，并指示驱动电路79向电动机M供电，其中信号从发动机ECU 82传来。同时，空气调节ECU 81停止向控制阀CV线圈61供给电流，使压缩机CP的排量最小，以便平稳地起动发动机Eg。即，如果空气调节在起动发动机Eg时正在工作，那么空气调节器ECU81首先停止空气调节并起动发动机Eg，当空气调节在发动机Eg停止过程中或发电机G停止过程中正在工作时，压缩机CP的负载扭矩被保持在预定值之处，同第一实施例。
本实施例可获得第二实施例所获得的有利效果。
本发明的一第四实施例在此将参照图6描述。如图6所示，在上述第一实施例中，电动发电机MG的电动机壳体11被拆下，并且动力传递装置PT被布置在压缩机CP的壳体24上。电磁离合器，如线圈23被拆除，并且一单向离合器95插入转子18和轮毂21之间。于是，驱动力传递装置PT的驱动电路83(如图2)从空调系统的一控制系统拆下。电动发电机MG处于动力传递装置PT内，并操作连接到轮毂21上。
由于单向离合器95阻塞从轮毂21到转子18的动力传递，由电动发电机MG产生的驱动力不会传递到发动机Eg。同时，单向离合器95允许动力从转子18传递到轮毂21。因此，在发动机工作时，由发动机Eg产生的驱动力经转子18和轮毂21传递到压缩机CP和电动发电机MG。
第四实施例可获得第一实施例中(1)至(5)段的有利效果。另外，电动发电机MG位于布置在压缩机CP的壳体24上的动力传递装置PT内。换言之，由于电动发电机MG安装在动力传递装置PT内的有限空间中，电动发电机还可以相当小并且相当节能。于是，在这种状态中，由于电动发电机MG驱动压缩机CP时，压缩机CP的负载扭矩保持在预定值之下，那么电动发电机MG象电动机一样确保了稳定工作。
本发明不仅限于上述实施例，而是可以改进为下面的实例。
为了保持压缩机CP的负载扭矩，供给电动机(在第一、第二和第四实施例中的电动发电机MG，第三实施例中的电动机M)的电流值保持在一预定值之下。供给电动机MG或M的电流值反映电动机MG或M的输出扭矩，即压缩机CP的负载扭矩。用这种方式，由于不需要昂贵的用于直接检测压缩机CP的负载扭矩的负载扭矩检测器，因此空调系统的成本降低。
另外，例如，供给电动机MG或M的电流值是通过驱动电路84内的一传感器来检测的，并且所检测的电流值的信息传递给空气调节器ECU 81。空气调节器ECU 81比较来自驱动电路84所检测的电流值和预定值。当所检测的电流值大于预定值时，空气调节器ECU 81判断压缩机CP的负载扭矩过大，并且指示驱动电路85减少负载率，或减少供给线圈61的电流，即，减少压缩机CP的负载扭矩的设定压差的单位量。
当控制阀CV的设定压差的单位量减少时，压缩机CP的排量稍有减少，并且压缩机CP的负载扭矩也稍有减少。当压缩机CP的负载扭矩减少时，供给电动机MG或M的电流值减少。用这种方式，供给电动机MG或M的电流值保持在预定值之下，结果保持压缩机CP的负载扭矩处于预定值之下。
此外，预定值可以与电动机MG或M的最大输出扭矩相应。尤其是，如果电动机MG或M被设计成当供给电流为40安培，驱动速度为1000rpm时输出最大扭矩的话，该预定值为40安培，该速度是上述由驱动电路84保持的恒定速度。
供给电动机MG或M的电流的上限值被设定，如，在上述另一实施例中的40安培。为了保持压缩机CP的负载扭矩处于预定值之下，电动机MG或M的速度保持在预定值之上。在电动机由上限电流驱动过程中，电动机MG或M的速度的信息反映电动机MG或M的输出，即压缩机CP的负载扭矩。用这种方式，由于不需要一昂贵的直接检测压缩机CP负载扭矩的负载扭矩检测器，因此空气调节系统的成本降低。
另外，例如，在驱动电路84中设置一调节器，这样供给电动机MG或M的电流值不会超过上限值。电动机MG或M的速度通过布置在驱动电路84中的传感器检测，并且检测到的速度信息传递到空气调节器ECU 81。空气调节器ECU 81比较从驱动电路84传来的检测到的速度信息和预定值，如800rpm。如果检测到的速度信息小于预定值，空气调节器ECU 81判断压缩机CP的负载扭矩过大，并指示驱动电路85减少负载率或供给控制阀CV的线圈61的电流，即减少压缩机CP的负载扭矩的设定压差的单位量。
当控制阀CV的设定压差的单位量减少时，压缩机CP的排量稍有减少，并且压缩机CP的负载扭矩也稍有减少。当压缩机CP的负载扭矩减少时，电动机MG或M的速度变快。用这种方式，电动机MG或M的速度保持在预定值之上，结果保持压缩机CP的负载扭矩处于预定值之下。
一车辆的空调系统设置一检测压缩机CP的负载扭矩的负载扭矩检测器。当空气调节在发动机Eg停止期间工作时，空气调节器ECU 81在一范围内改变负载率或供给控制阀CV的线圈61的电流，其中在该范围内由负载扭矩检测器检测的扭矩不大于预定值。
一摇摆板式变排量压缩机可以用作压缩机CP。
一旋转式的压缩机，如一涡卷式压缩机可以用作压缩机CP。
一定排量压缩机可以用作压缩机CP。因此，从压缩机CP排出的制冷气体量或每循环排量是恒定的。于是，第一、第二和第四实施例中的电动发动机MG或第三实施例中的电动机M在发动机Eg停止过程中驱动压缩机CP时，通过控制电动发电机MG或电动机M的速度使压缩机CP的负载扭矩保持在预定值之下。
另外，在上述实施例中，一车辆的空气调节系统设置用于检测压缩机CP的负载扭矩的负载扭矩检测器。电动发电机MG和电动机M的速度在一范围内变化，即在发动机Eg停止过程中，在传感器检测的扭矩不超出预定值的范围内。同样，一车辆的空气调节系统还设置一用于检测制冷回路内排出压力区的压力的压力传感器。电动发电机MG和电动机M的速度在一范围内变化，即在发动机Eg停止的过程中，在压力传感器所检测的压力不超出预定压力值的范围内。此外，在排出压力区内的压力是一反映压缩机CP的负载扭矩的物理量。
一车辆的空气调节系统设置一用于检测发动机Eg速度或检测反映发动机Eg速度的物理量(如驱动轴26的速度)的传感器。如果从传感传来的信息相应于速度为零的状态，空气调节器ECU 81本身判断发动机Eg是处于怠速停止状态。
在发动机Eg停止过程中，压缩机CP的最大负载扭矩可以根据蓄电池86内剩下的电能变化。例如，当蓄电池86内剩下的电能较多时，最大负载扭矩提高。当蓄电池86内剩下的电能较少时，最大负载扭矩降低。
在发动机Eg工作过程中，空气调节也正在工作。在这种状态中，当发动机Eg切换到怠速停止时，空气调节器81在发动机Eg停止前使压缩机CP的排量最小，并在使排量最小后断开动力传递装置PT，然后起动电动发电机MG。用这种方式，由于压缩机CP的负载扭矩最小，电动发电机MG平稳地起动，并且抑制了起动电动发电机MG时电能的过度消耗。
在发动机Eg工作时，空气调节也正在工作。在这种状态中，当发动机Eg切换到怠速停止时，空气调节器81在发动机Eg停止前起动电动发电机MG，并在电动发电机MG起动后断开动力传递装置PT。用这种方式，通过接收发动机Eg的驱动力，电动发电机MG平稳地起动，并且抑制了起动电动发电机MG时电能的过度消耗。
根据第一实施例，压缩机CP操作连接发动机Eg，并在动力传递路径中处于电动发电机MG的下游。本发明不仅限于上述实施例，压缩机CP可以操作连接到发动机Eg，并在动力传递路径中置于电动发电机MG的上游。换言之，压缩机CP和电动发电机MG可以换位。
第一压力监测点P1可以置于吸入压力区，该区域位于蒸发器73和吸气室34间，包括蒸发器73和吸气室34，并且第二压力监测点P2可以置于第一压力监测点P1的吸入压力区的下游。
第一压力监测点P1可以置于排出压力区，该区域位于排气室35和冷凝器71间，包括排气室35和冷凝器71，并且第二压力监测点P2可以置于吸入压力区。
第一压力监测点P1可以置于排出压力区，并且第二压力监测点P2可以置于曲柄腔25内，或第二压力监测点P2可以置于曲柄腔25内，第一压力监测点P1可以置于吸入压力区。
换言之，如上所述第一和第二压力监测点P1，P2可以布置在制冷循环中，该循环是制冷循环的主循环，并且制冷循环由外部制冷回路70中的蒸发器73，吸气室34、压缩室32、排气室35和外部制冷回路70中的冷凝器71按这个顺序构成。另外，第一和第二压力监测点P1，P2的位置不仅限于制冷循环中的高压区和/或低压区，而是第一和第二压力监测点P1、P2可以布置在作为构成控制排量的一制冷回路的中间压力区的曲柄腔25中，并且该制冷回路由输送通道66、曲柄腔25和放气通道65按这个顺序构成。该制冷回路被认为是一副制冷回路。
控制阀CV的阀室42可以经连通通道43和输送通道66的上游部分与排气室35连通。即，连通通道43可以限定在阀室42的上游输送通道66内。因此，连通通道43和毗连连通通道43的第二压力室50间的压差减少，并且在连通通道43和第二压力室50内压差抑制了彼此施加压力。结果，准确地控制了排量。
除压缩机CP外，其它的转动装置可以操作连接到电动发电机MG或电动机M上。例如，用于辅助制动的液压泵，用于动力转向的液压泵，用于空气悬架的空气泵，用于在一冷却装置中冷却发动机Eg的冷却液循环泵，电动发电机MG，电动机M和蓄电池50，无论哪一种从外部输入驱动力而驱动的装置可以操作连接到电动发电机MG或电动机M。
本发明也适用于由一混合发动机驱动的车辆。
根据本发明，考虑到发动机的停止，在发动机停止过程中，压缩机由电动机适宜地驱动。
因此，本实例和实施方式只是示例性的，并无限制性，并且本发明不仅限于在此给出的细节，而是可以在附带的权利要求的范围内进行改进。
权利要求
1.一种车辆的空气调节系统，具有一制冷回路和一发动机，包括一供应电能的蓄电池；一压缩机，为空气调节系统压缩制冷气体；一电动机，电力地连接到蓄电池上，该电动机由电力驱动，当电动机通电时，其被操作连接，驱动压缩机；一负载扭矩控制装置，响应发动机工况，在电动机驱动压缩机时，控制压缩机的负载扭矩处于一预定值之下。
2.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，还包括一发电机，工作的连接到发动机，并由该发动机驱动，产生电能，向蓄电池充电；其中电动机由蓄电池供给的电能驱动。
3.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机是一变排量压缩机，负载扭矩控制装置通过控制压缩机的排量使负载扭矩保持在预定值之下。
4.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，负载扭矩控制装置通过保持单位时间从压缩机排出的制冷气体量在预定制冷气体量之下而使压缩机负载扭矩保持在预定值之下。
5.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，负载扭矩控制装置通过保持供给电动机的电流值于一预定值之下而使压缩机负载扭矩保持在预定值之下。
6.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，设定供给电动机的电流值的上限，并且该负载扭矩控制装置通过保持电动机的速度于预定值之上而使压缩机负载扭矩保持在预定值之下。
7.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机是具有一控制室的一变容压缩机，压缩机的排量随控制室的压力变化而变化，控制室的压力通过调节一控制阀的开口大小而变化，控制阀包括一压力感应装置，用于机械地检测处于制冷回路中的第一和第二压力监测点间的压差；一阀体，由压力感应装置移动，这样压缩机的排量被调节，反向改变所检测压差相对一设定的压差的变化；一装置，由一外部命令通过调节作用在阀体上的力，改变在控制阀内的设定压差；其中控制阀改变设定的压差。
8.根据权利要求7的空气调节系统，其特征在于，第一和第二压力监测点处于一排出压力区。
9.根据权利要求7的空气调节系统，其特征在于，第一和第二压力监测点处于一吸入压力区。
10.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，发动机停止包括由怠速停止控制引起的发动机自动停止的状态。
11.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机操作连接到发动机上，在发动机工作过程中，压缩机的一动力源是发动机，并且在发动机停止过程中，压缩机的动力源是电动机。
12.根据权利要求11的空气调节系统，其特征在于，还包括一动力传递装置，连接到压缩机的壳体上，容纳电动机，包括接收发动机动力的一旋转件。
13.根据权利要求12的空气调节系统，其特征在于，动力传递装置至少包括用于连接和断开发动机和电动机间的动力传递路径的装置。
14.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机的动力源只有电动机。
15.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机和电动机组合为一体。
16.根据权利要求1的空气调节系统，其特征在于，压缩机和电动机彼此分开。
17.一种控制车辆空气调节系统的方法，车辆包括一发动机，该系统包括一制冷回路内的压缩机，和用于驱动压缩机的电动机，该方法包括步骤感应发动机的工况一感应到发动机的一给定工况，保持压缩机的负载扭矩处于一预定值之下。
18.根据权利要求17的空气控制车辆空气调节系统的方法，其特征在于，保持负载扭矩的步骤包括控制压缩机的排量。
19.根据权利要求17的空气控制车辆空气调节系统的方法，其特征在于保持负载扭矩的步骤包括保持每单位时间从压缩机排出的制冷气体量处于预定制冷气体量之下。
20.根据权利要求17的空气控制车辆空气调节系统的方法，其特征在于保持负载扭矩的步骤包括保持供给电动机的电流值于一预定值之下。
21.根据权利要求17的空气控制车辆空气调节系统的方法，其特征在于保持负载扭矩的步骤包括设定供给电动机的电流值的上限；保持电动机的速度于一预定值之上。
22.根据权利要求17的空气控制车辆空气调节系统的方法，其特征在于第一和第二压力监测点处于制冷回路中，压缩机包括一控制阀和一控制室，控制阀包括一阀体，压缩机的排量根据控制室内压力来调节，控制室内的压力根据控制阀的开口大小而变化，控制阀的开口大小根据第一和第二压力监测点间的压差而变化，并且保持负载扭矩的步骤包括一感应到发动机的给定的工况，就判断作用在阀体上的力的大小；通过力和压差调节控制阀的开口大小；并改变控制室内的压力。
全文摘要
一种车辆的空气调节系统,包括一制冷回路和一发动机,具有一蓄电池,一压缩机,一电动机和一负载扭矩控制装置。蓄电池提供电能。压缩机操作压缩空气调节系统的制冷气体。电动机由电能驱动,当电动机通电时,电动机操作连接并且驱动压缩机。负载扭矩控制装置响应发动机的工况,当电动机驱动压缩机时,控制压缩机的负载扭矩处于一预定值之下。
文档编号B60H1/32GK1369390SQ0210474
公开日2002年9月18日 申请日期2002年1月8日 优先权日2001年1月9日
发明者水藤健, 木村一哉, 松原亮, 川口真广, 大立泰治, 安谷屋拓, 家冈升一, 福嶋茂男, 金井明信 申请人:株式会社丰田自动织机