車輛冷卻控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及用于車輛冷卻裝置的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]許多車輛配備有加熱、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)(HVAC)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于加熱或冷卻車輛的車廂空氣，以使車廂空氣的溫度達(dá)到期望的舒適度。HVAC系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組件使用制冷劑從被引入到車廂中的空氣吸收熱然后將熱排放到環(huán)境空氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種車輛包括氣候控制系統(tǒng)。該氣候控制系統(tǒng)包括冷凝器、壓縮機(jī)和回路，該回路將冷凝器與壓縮機(jī)流體連接并且在所述回路中設(shè)置有常開閥。所述車輛還包括控制器，該控制器被配置為:響應(yīng)于車廂冷卻請(qǐng)求，切斷至所述閥的電力而使所述閥打開，以允許流體流經(jīng)所述回路。
[0004]—種控制用于車輛的氣候控制系統(tǒng)的方法包括:響應(yīng)于冷卻車輛的車廂的請(qǐng)求，將設(shè)置在氣候控制系統(tǒng)的流體回路中的常開閥命令為斷電狀態(tài)，以允許流體經(jīng)所述回路流動(dòng)到氣候控制系統(tǒng)的被構(gòu)造成冷卻車廂空氣的蒸發(fā)器。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括:將所述常開閥命令為通電狀態(tài)，以防止流體流經(jīng)所述回路。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括:響應(yīng)于冷卻車輛的輔助單元的請(qǐng)求，命令打開設(shè)置在氣候控制系統(tǒng)的流體回路中的電子膨脹閥，以允許流體經(jīng)所述回路流動(dòng)到氣候控制系統(tǒng)的被構(gòu)造成冷卻輔助單元的流體混合物的蒸發(fā)器。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電子膨脹閥通過馬達(dá)被打開。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括:響應(yīng)于來自設(shè)置在所述回路中的溫度傳感器的溫度信號(hào)小于閾值，命令關(guān)閉電子膨脹閥。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括:響應(yīng)于來自設(shè)置在所述回路中的壓力傳感器的壓力信號(hào)小于閾值，命令關(guān)閉壓縮機(jī)。
[0010]—種車輛氣候控制系統(tǒng)包括冷凝器、壓縮機(jī)以及將冷凝器與壓縮機(jī)流體連接的回路。所述系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述回路中的閥裝置。所述回路包括與電磁閥集成的熱膨脹閥。所述電磁閥具有防止流體流入到蒸發(fā)器中的通電關(guān)閉狀態(tài)和允許流體經(jīng)熱膨脹閥流入到蒸發(fā)器中的斷電打開狀態(tài)。所述蒸發(fā)器用于冷卻車廂。所述系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器被配置為:響應(yīng)于車廂冷卻請(qǐng)求，將所述閥從通電狀態(tài)命令為斷電狀態(tài)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛氣候控制系統(tǒng)，包括:冷凝器、壓縮機(jī)以及將冷凝器與壓縮機(jī)流體連接的回路；閥裝置，設(shè)置在所述回路中并包括與電磁閥集成的熱膨脹閥，所述電磁閥具有防止流體流入到蒸發(fā)器中的通電關(guān)閉狀態(tài)和允許流體經(jīng)熱膨脹閥流入到蒸發(fā)器中的斷電打開狀態(tài)，其中，所述蒸發(fā)器用于冷卻車廂；控制器，被配置為:響應(yīng)于車廂冷卻請(qǐng)求，將所述電磁閥從通電狀態(tài)命令為斷電狀態(tài)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電磁閥是常開閥。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述車輛氣候控制系統(tǒng)還包括第二閥，所述第二閥被構(gòu)造成允許流體流入到第二蒸發(fā)器中。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二閥是熱膨脹閥。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二閥是步進(jìn)馬達(dá)控制的節(jié)流閥。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為:在從設(shè)置在所述回路中的溫度傳感器接收到的溫度信號(hào)小于閾值時(shí)關(guān)閉第二閥。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器還被配置為:在從設(shè)置在所述回路中的壓力傳感器接收到的壓力信號(hào)小于閾值時(shí)命令關(guān)閉壓縮機(jī)。
【附圖說明】
[0018]圖1是車輛的示意圖；
[0019]圖2是示出車輛冷卻系統(tǒng)的操作的圖表；
[0020]圖3是車輛流體回路的圖解視圖；
[0021]圖4是描述車輛冷卻系統(tǒng)的控制邏輯的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在此描述了本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)理解的是，公開的實(shí)施例僅為示例并且其它實(shí)施例可采用多種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此所公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的，參照任一附圖示出和描述的多個(gè)特征可與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖中示出的特征組合以產(chǎn)生未明確示出或描述的實(shí)施例。示出的特征的組合為典型應(yīng)用提供代表性實(shí)施例。然而，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的多種組合和變型可期望用于特定應(yīng)用或?qū)嵤┓绞健?br>[0023]參照?qǐng)D1，示出了車輛10具有車廂12、輔助單元14和冷卻裝置16。冷卻裝置16包括冷凝器、壓縮機(jī)以及將冷凝器與壓縮機(jī)流體連接的回路。該回路被布置成使得當(dāng)請(qǐng)求車廂冷卻時(shí)，制冷劑可流經(jīng)具有集成式切斷閥的熱膨脹閥(以下為“TXV”)。盡管優(yōu)選為集成式切斷閥，但是也可使用與TXV串聯(lián)連接的切斷閥。此外，所述回路被布置成使得當(dāng)請(qǐng)求冷卻輔助單元14時(shí)，制冷劑可流經(jīng)電子膨脹閥(以下為“EXV”)?？刂破?8協(xié)調(diào)經(jīng)過流體回路的制冷劑流。雖然控制器18被示出為一個(gè)控制器，但是控制器18可包括一個(gè)或多個(gè)不同的系統(tǒng)控制器。
[0024]輔助單元14可包括多個(gè)車輛系統(tǒng)中的一個(gè)，諸如牽引電池、牽引馬達(dá)、逆變器、電力電子器件、包括傳動(dòng)電子器件和/或傳動(dòng)流體的傳動(dòng)裝置、渦輪增壓器、機(jī)械增壓器、燃料電池廢氣廢物冷凝器、用于冷卻柴油燃料的裝置或用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的裝置。該列表并不意味著是詳盡的，應(yīng)該理解的是，冷卻裝置16可被用于冷卻可能需要額外冷卻的任何輔助單元。
[0025]在電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛10中，節(jié)省電力會(huì)是重要的。通過節(jié)省電力，輔助單元14能夠運(yùn)行較長的時(shí)間，從而減少了給發(fā)動(dòng)機(jī)加注燃料的需要。這允許車輛10使用較少的燃料來運(yùn)行，因此提高了車輛10的燃料經(jīng)濟(jì)性。節(jié)省電力的一種方式是優(yōu)化冷卻裝置16。例如，具有集成式12V電磁切斷閥的典型的TXV為了打開電磁閥需要大約1A至2A，從而允許制冷劑流經(jīng)TXV并流入到蒸發(fā)器芯中。通過優(yōu)化電磁閥式TXV的控制邏輯來減少其需要被供以電力的次數(shù)，車輛可提高其燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0026]傳統(tǒng)地，電磁閥式TXV在它們通電時(shí)是打開的。這允許通電狀態(tài)(powered state)與TXV的打開位置相關(guān)。當(dāng)TXV處于打開位置時(shí)，制冷劑自由地流入到蒸發(fā)器中。同樣，電磁閥式TXV具有與TXV的關(guān)閉位置相關(guān)的斷電狀態(tài)(non-powered state)。當(dāng)TXV處于關(guān)閉位置時(shí)，沒有制冷劑流經(jīng)它。這允許車輛氣候控制系統(tǒng)改變制冷劑的流動(dòng)方向而使其流向另外的流體回路。在混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中，該另外的流體回路用于冷卻車輛輔助單元14。
[0027]可使用EXV代替TXV來控制用于冷卻輔助單元14的制冷劑的流動(dòng)。EXV可用作制冷劑膨脹閥和切斷閥兩者。EXV可由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，從而當(dāng)馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其位置保持不變。因此，EXV僅在馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)才耗費(fèi)電力。由于EXV僅在馬達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)才耗費(fèi)電力，因此優(yōu)化TXV設(shè)計(jì)和控制邏輯可幫助節(jié)省電力。
[0028]在某些示例中，本公開的目的在于:優(yōu)化TXV的邏輯以節(jié)省電力，同時(shí)仍保持雙流體回路控制系統(tǒng)。雙流體回路控制系統(tǒng)會(huì)需要車輛氣候控制系統(tǒng)中的各個(gè)蒸發(fā)器芯獨(dú)立操作。因此，為了避免蒸發(fā)器芯的意外冷卻，允許制冷劑流向各個(gè)蒸發(fā)器芯的各個(gè)線路可具有制冷劑流切斷功能。
[0029]參照?qǐng)D2，示出了描述TXV和EXV的獨(dú)立操作的圖表。20處的第一象限對(duì)應(yīng)于車廂12和輔助單元14均不需要冷卻的情形。22處的第二象限對(duì)應(yīng)于車廂12需要冷卻而輔助單元14不需要冷卻的情形。24處的第三象限對(duì)應(yīng)于車廂12和輔助單元14均需要冷卻的情形。26處的第四象限對(duì)應(yīng)于車廂12不需要冷卻而輔助單元14需要冷卻的情形。
[0030]傳統(tǒng)地，雙車廂/輔助單元蒸發(fā)器芯氣候系統(tǒng)可僅在象限1、2和3內(nèi)操作。車廂蒸發(fā)器芯系統(tǒng)和輔助單元蒸發(fā)器芯系統(tǒng)的雙操作需要雙制冷劑線路切斷閥，即，TXV電磁閥和EXV。使用與TXV集成的電磁切斷閥連同EXV允許車廂蒸發(fā)器芯系統(tǒng)與輔助單元蒸發(fā)器芯系統(tǒng)獨(dú)立操作。這允許在所有的四個(gè)象限內(nèi)操作。利用獨(dú)立的雙操作氣候控制會(huì)需要針對(duì)每個(gè)流體回路均使用制冷劑線路切斷閥。閥的獨(dú)立雙操作可防止與車廂蒸發(fā)器芯系統(tǒng)和輔助單元蒸發(fā)器芯系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的意外冷卻。這在下面更加詳細(xì)地描述。
[0031]參照?qǐng)D3，示出了冷卻裝置16。冷卻裝置16包括多個(gè)冷卻回路28、30。制冷劑循環(huán)經(jīng)過冷卻回路28、30。制冷劑從冷卻回路28、30吸收熱，冷凝器32將熱排放到環(huán)境空氣。冷卻回路28包括壓縮機(jī)34。低壓低溫制冷劑從蒸發(fā)器36流入到壓縮機(jī)34中。在從蒸發(fā)器36流出時(shí)，低壓低溫制冷劑是蒸氣或過熱氣體。壓縮機(jī)34將該低壓低溫制冷劑壓縮成高壓高溫蒸氣。高壓高溫蒸氣制冷劑經(jīng)過冷凝器32。
[0032]冷凝器32包括風(fēng)扇38。風(fēng)扇38吹動(dòng)環(huán)境空氣穿過冷凝器32。這使得熱從制冷劑傳遞到環(huán)境空氣。在流經(jīng)冷凝器32之后，制冷劑成為高壓高溫液體。制冷劑從冷凝器32流向貯液干燥器40。貯液干燥器40用作過濾器并去除冷卻回路28、30內(nèi)的任何多余的濕氣和污物。貯液干燥器40包含從制冷劑中去除濕氣的干燥劑。冷凝器32和貯液干燥器40可被結(jié)合為一體。
[0033]高壓高溫液態(tài)制冷劑從貯液干燥器流向TXV 42。TXV 42控制進(jìn)入蒸發(fā)器36的制冷劑的流量。流經(jīng)TXV 42的制冷劑的流量取決于在經(jīng)過蒸發(fā)器36之后的制冷劑的溫度。如果離開蒸發(fā)器36的制冷劑的溫度高于閾值，則TXV42允許較多的液態(tài)制冷劑流入到蒸發(fā)器36中。如果離開蒸發(fā)器36的制冷劑的溫度低于閾值，則TXV 42減少流入到蒸發(fā)器36中的制冷劑的量。TXV 42限制制冷劑的流動(dòng)，導(dǎo)致制冷劑的壓力下降。
[0034]TXV 42包括在穩(wěn)態(tài)操作期間保持打開的針閥。針閥的位置或開度與離開蒸發(fā)器36的制冷劑的壓力和溫度有關(guān)。TXV 42的兩個(gè)部件幫助調(diào)節(jié)針閥的位置，這兩個(gè)部件是包括隔膜的熱頭(thermo-head)和彈簧。隔膜的一側(cè)被密封并填充有制冷劑，同時(shí)離開蒸發(fā)器36的過熱制冷劑流過隔膜的另一側(cè)。過熱制冷劑的溫度變化引起隔膜上的壓力變化，從而控制TXV 42的打開和關(guān)閉。由于在TXV 42之前的壓力高于在TXV 42之后的壓力，因此制冷劑流入到蒸發(fā)器36中。
[0035]TXV 42內(nèi)的彈簧進(jìn)一步幫助調(diào)節(jié)針閥的位置。彈簧在閥桿上提供持續(xù)的力，使針閥偏置而處于關(guān)閉位置。彈簧力持續(xù)地限制進(jìn)入蒸發(fā)器36的制冷劑的量。當(dāng)密封的制冷劑作用在隔膜上的壓力大于離開蒸發(fā)器36的過熱制冷劑的壓力與來自彈簧的力的組合時(shí)，TXV 42打開以使制冷劑流增加。制冷劑流的增加降低了離開蒸發(fā)器36的制冷劑的過熱度，此過程重復(fù)進(jìn)行直到達(dá)到平衡狀態(tài)為止。
[0036]盡管描述了塊式TXV 42，但是可使用其他類型的TXV 42。