用于操作車輛空調系統的方法和車輛的制作方法
【技術領域】
[0001]根據權利要求1的前序部分，本發明涉及一種用于操作車輛加熱、通風和冷卻空調系統的方法和車輛，該車輛具有發動機和控制單元，該發動機提供發動機開啟操作和發動機關閉操作，該控制單元用于發動機關閉時的、所述空調系統的由定時器控制的激活和溫度控制。
【背景技術】
[0002]商業長途運輸車輛的駕駛室包括用于休息的睡眠艙。駕駛員的舒適性對于駕駛員有效恢復以保持交通安全來說至關重要。因此，現代商業長途車輛的駕駛室包括許多特征，以使車輛運行期間駕駛員受到的壓力和疲勞最小。這些特征包括加熱、通風和空調(HVAC)系統，其為駕駛員提供了舒適的環境。
[0003]在車輛駐車時提供空氣調節的一種通常方案是添加由車輛電池或由岸電(shorepower)提供動力的單獨的AC系統。考慮到有限的附加功能，該方案相當昂貴。
[0004]美國申請US 4，934，158描述了一種車輛空調系統，該系統可以在發動機開啟或關閉的情況下工作。這允許在不運行車輛發動機的情況下操作單個空調系統。
[0005]為了在發動機關閉時運行空調系統，電驅動AC-壓縮機被安裝成與標準安裝的由發動機驅動的機械式AC-壓縮機并聯。當發動機被關閉時，可以借助于電纜(岸電)對電驅動式壓縮機供電。
[0006]不幸的是，岸電并非經常可用于商業長途車輛。一種明顯的替代方案是用車載電池中存儲的電力對電驅動式AC-壓縮機供電。
[0007]使用這種HVAC系統時與車輛電池中存儲的能量有關的問題是:當將駐停在陽光下的車輛的內部溫度冷卻到舒適的水平時，能量消耗是相當高的，譬如在數百瓦的范圍內持續一段相當長的時間。車載電池沉重而昂貴，因此，儲存在電池中的能量是有限的且需要優先用于發動機起動。而且，經由車輛發電機充電系統給電池重新充電也增加了燃料消耗。
[0008]因此，需要一種用于在發動機關閉的狀況下操作車輛中的HVAC系統的節能方法。

【發明內容】

[0009]因此，本發明的一個目的在于提供一種操作車輛加熱、通風和冷卻空調系統的節能方法，該車輛具有發動機和控制單元，該發動機提供發動機開啟操作或發動機關閉操作，該控制單元用于發動機關閉時的、所述空調系統的由定時器控制的激活和溫度控制，其中，該控制單元允許操作者設定目標時間以及與所述目標時間相關的目標溫度。
[0010]根據本發明的一個方面，上述目的可至少部分地通過操作車輛加熱、通風和冷卻空調系統的方法來實現，該車輛具有發動機和控制單元，該發動機提供發動機開啟操作和發動機關閉操作，該控制單元用于發動機關閉時的、所述空調系統的由定時器控制的激活和溫度控制，其中，該控制單元允許操作者設定目標時間以及與所述目標時間相關的目標溫度，該方法包括:如果目標溫度比內部溫度低且環境空氣溫度比內部溫度低，則在所述設定的目標時間之前，用環境空氣對車輛的內部艙室通風一段時間。
[0011]本發明基于這樣的理解，即:環境空氣的溫度通常比車輛的內部艙室的溫度低，從而允許在HVAC系統的耗能的冷卻功能激活之前將環境空氣用于內部艙室的通風。因此，可以在不損害功能的情況下節省能量。
[0012]根據本發明的實施例，當內部溫度接近環境空氣溫度時，可以結束所述環境空氣的通風時段。
[0013]優選的是，僅當通風時段在所述目標時間之前已經結束且內部溫度高于目標溫度時，才激活空調系統冷卻功能一段時間。可以在內部溫度接近目標溫度時禁用該空調冷卻功能。
[0014]根據本發明的方法的另一方面包括以下步驟:允許控制單元自動選擇HVAC系統的操作模式，以最小化能量消耗。該HVAC系統的由控制單元的定時器控制的操作允許使用軟件，該軟件可根據環境溫度選擇最佳操作模式，以使能量消耗最小化。
[0015]根據本發明的又一個實施例，僅操作所述空調系統冷卻功能，直到所存儲的車輛電力容量被消耗而降低到一定水平。
[0016]具有適于執行本發明的加熱、通風和冷卻空調系統的車輛設置有控制單元，該控制單元用于發動機關閉時的、所述空調系統的由定時器控制的激活和溫度控制，其中，該控制單元與與內部艙室溫度的傳感器及用于環境空氣溫度的傳感器通信。根據本發明的具有HVAC系統的集成有控制單元(該控制單元具有傳感器且在發動機關閉時進行由定時器控制的激活)的車輛可設有比具有在發動機開啟時使用的普通HVAC系統和在發動機關閉時使用的單獨AC系統的車輛更多的功能。優選地，該控制單元與用于所存儲的車輛電力的容量傳感器通信，。
[0017]根據本發明的又一方面，該控制單元設有軟件，該軟件用于電池充電狀態的自動控制并用于調節內部通風、冷卻輸出和風扇速度，以便以最小的電能浪費來達到所要求的溫度。具有HVAC控制單元(該HVAC控制單元與動力管理系統通信)的該集成方案允許控制單元的軟件調節通風、冷卻輸出和風扇速度，以便以最小的能量浪費來實現車輛中的所期望的舒適水平。優選地，該控制單元的定時器也集成到該HVAC系統中。
[0018]根據本發明的又一個實施例，該HVAC系統的電驅動式冷凝器冷卻風扇適于供應冷卻空氣，以在車輛發動機運行時支持發動機冷卻風扇。由大動力消耗的發動機冷卻風扇產生的空氣流可能并非總是必需的，在這些狀況下，電驅動式冷凝器冷卻風扇可用于產生發動機冷卻所需的空氣流。
[0019]優選地，該控制單元適于定期地打開環境空氣入口，以避免車輛內部中的二氧化碳積聚。
【附圖說明】
[0020]下面將參考附圖更詳細地描述本發明，其中:
[0021]圖1是適于利用根據本發明的方法的HVAC系統的示意圖；并且
[0022]圖2是卡車駕駛室的示意圖，其具有用環境空氣對卡車駕駛室內部通風的裝置。
【具體實施方式】
[0023]本發明的具有以下所述的進一步展開的實施例僅應被視為示例，并非以任何方式限制由專利權利要求書提供的保護范圍。這種布置結構適用于所有類型的車輛和船只，但使用了卡車來舉例說明此布置結構。
[0024]圖1示出了根據本發明的適于在車輛中使用的HVAC系統的基本布局。機械式AC-壓縮機10安裝在車輛的發動機上，并例如由發動機的皮帶傳動裝置驅動。壓縮機10從位于車輛的駕駛室或乘員艙內的HVAC單元中的蒸發器11吸入氣態制冷劑，并在高溫和高壓下將該氣態制冷劑泵送到冷凝器12，在冷凝器12中，該氣態制冷劑在熱傳遞到環境期間冷凝成液體。在該氣態制冷劑進入蒸發器11并在從借助于電驅動式鼓風扇流過蒸發器11的環境空氣中吸取熱量期間沸騰成氣體之前，通過膨脹閥13降低壓力。
[0025]取決于膨脹閥的類型，瓶14位于冷凝器12和膨脹閥13 (接收器/干燥器)之間或者如圖1所示地位于蒸發器11和壓縮機10 (蓄積器)之間。該HVAC系統中的部件彼此通過特殊的管道和軟管連接。
[0026]當以一定的速度行駛時，到冷凝器12中的冷卻空氣流通常是通過沖壓(ram)空氣壓力供應的，并在較低速度或沒有速度的情況下通過車輛的發動機冷卻風扇15。對于卡車，該風扇通常由發動機驅動并在發動機關閉時不能工作。
[0027]電驅動式AC-壓縮機16通過管道和軟管并聯連接到卡車的機械驅動式AC-壓縮機10。壓縮機16可以與最初被設計用于混合動力客車的壓縮機是相同的類型，或者與用于固定冷卻或熱泵系統的壓縮機(封閉式壓縮機)是相同的類型。
[0028]電驅動式風扇17位于車輛的標準冷凝器12的前方，以在發動機關閉的狀況下提供冷凝器冷卻(因為發動機冷卻風扇15 (如果它不是電驅動的)不能發揮作用)。
[0029]電驅動式風扇17也可用于在正常AC操作下(當發動機工作時)將冷卻空氣流供應到冷凝器12，以避免發動機冷卻風扇15的運行，該發動機冷卻風扇15通常需要更多的動力來實現流過冷凝器12的相同空氣流。
[0030]在溫度和發動機動力較低的情況下，這些風扇也可有助于對發動機散熱器和增壓空氣冷卻器進行冷卻，該發動機散熱器和增壓空氣冷卻器通常在冷卻空氣流中位于冷凝器12的下游。
[0031]止回閥或單向閥可以安裝在制冷劑回路中，在壓縮機10、16 二者的后方或在電驅動式壓縮機16的后方，以避免氣態制冷劑冷凝成可積聚在非活動的壓縮機中的液體。
[0032]上述示意性地描述的HVAC系統由氣候控制單元18控制。控制單元18與壓力傳感器20通信，該壓力傳感器20使得所述控制單元能夠監測制冷劑回路中的壓力水平。該控制單元18的軟件經由以下裝置接收輸入數據:
[0033]-用于定時器設定的溫度的操作者輸入顯示器；
[0034]-環境溫度傳感器；
[0035]-內部/駕駛室溫度傳感器；
[0036]-發動機狀態傳感器；以及
[0037]-電池充電狀態傳感器。
[0038]電逆變器單元19將來自電源的電力轉換或反轉成用于電驅動式壓縮機16的相關電