專利名稱：一種電動汽車空調系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車空調系統及其控制方法，特別是一種電動汽車空調系統及其 控制方法。
背景技術：
目前，由于大量燃油汽車的應用，已經產生并正在引發嚴重的環境和人類生存問 題。大氣污染，全球變暖，以及地球石油資源的迅速遞減，使得電動汽車、混合動力汽車和燃 料電池汽車被公認為代替傳統車輛的必然趨勢。然而，電動汽車的舒適性還需要進一步改 善和提升。中國專利申請第200510021304. 7號揭示的一種電動車空調系統包括電源供應 裝置、電機、制冷壓縮機、冷凝器、電子膨脹閥、蒸發器、控制器和溫度傳感器，電源通過控制 器提共給電機，電機和制冷壓縮機之間采用花鍵連接。雖然該技術方案能夠通過控制器采 集車內溫度，來控制壓縮機的轉速和膨脹閥的開度，一定程度上降低了空調系統的能耗，保 證了電動車的續航里程。但是，其仍存在一些問題一方面是它將低壓信息(溫度信息、電 子膨脹閥開度控制信息)和電機所需的車載高壓電源的控制放在一個模塊而產生的安全 問題；另一方面，它通過采集的溫度信息與已經存儲在控制器中的設定值的差值，來調節壓 縮機的轉速和膨脹閥的開度，不能因人而調節，很難滿足高舒適性的要求；此外，對于已經 和車載電池高壓相聯系的空調系統，沒有相應的保護和故障診斷等功能，不夠安全，也不方 便售后維修，而且這種單一制冷的空調系統已不能滿足乘員舒適性的要求。中國專利申請第200510027576.8號揭示的一種電動汽車熱泵型空調系統，雖然 該技術方案能夠使電動汽車在沒有發動機余熱的情況下，提供寒冷天氣時的車輛采暖需 求。但類似該技術的熱泵空調系統，其缺點也尤為突出，即當在低溫(o°c以下)環境下制熱 時，室外冷凝器(充當蒸發器)極易結霜，影響換熱效果。綜上，目前的解決方案都存在不足，本領域急需一種安全、可靠、高效率的電動汽 車空調解決方案。

發明內容
本發明的目的在于提供一種電動汽車用的冷暖一體式的自動空調系統，在節約能 耗、保證電動汽車續航里程的同時，最大限度地提高乘員的舒適性。本發明的另一目的是提供一種電動汽車空調系統的控制方法。具體技術方案如下一種電動汽車空調系統，包括電源、車輛管理系統、空調控制器，其特征在于其還 具有冷循環系統、熱循環系統、電動壓縮機控制器和燃油加熱器控制器，其中所述冷循環系 統由電動壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發器芯依次連接組成，所述熱循環系統由燃油加 熱器、水泵、膨脹水箱和加熱器芯依次連接組成。優選地，所述電動壓縮機控制器處于電源和電動壓縮機之間，電動壓縮機的高壓
4控制和空調常規控制分開，當出現過壓、欠壓或過流等故障時，電動壓縮機控制器將該故障 信息發送給空調控制器，以保護電動壓縮機。優選地，所述燃油加熱器控制器能夠檢測到燃油加熱器內部電熱塞、溫控器等部 件的故障，并反饋給空調控制器，以保護燃油加熱器。優選地，所述故障信息，能夠使用診斷儀通過整車的診斷口讀取相應的故障代碼。優選地，車輛管理系統為電動汽車整車管理控制單元，車輛管理系統和空調控制 器之間可以進行CAN通訊，CAN信息的內容包括允許壓縮機工作的使能信息、車速信息、空 調系統工作狀態信息、壓縮機實時功率信息、車外環境溫度信息和空調系統的故障與診斷 fn息等。優選地，當整車制冷量需求高時，電動壓縮機和鼓風機以較高的速度運轉；當整車 制冷量需求低時，電動壓縮機和鼓風機以較低的速度運轉，以減少制冷工況時的能耗。優選地，車輛管理系統能夠在車載動力電池電壓低于一定值時，通過CAN信息，發 送無效的使能信號給空調控制器，空調控制器接收到該信息后，禁止空調壓縮機的開啟，用 于保證車輛不過度放電。優選地，所述電動汽車空調系統還包括室內溫度傳感器和車外溫度傳感器，分別 檢測車內溫度和車外環境溫度信息，并傳送給空調控制器，空調控制器將結合用戶操作空 調控制面板的設定信息實現對壓縮機和鼓風機轉速的自動調節，以獲得合適的空調出風溫度。優選地，用戶可以使用定時器/遙控器遠距離啟動燃油加熱系統，以滿足用戶在 寒冷冬季時的暖車需求。一種電動汽車空調系統控制方法，其特征在于，包括如下步驟空調控制器接收車 輛管理系統發出的使能信息；空調控制器接收室內溫度傳感器、車外溫度傳感器和壓力開 關測得的車內溫度信息、車外溫度信息和空調系統壓力信息；空調控制器接收用戶設定信 息和遙控器/定時器信息；空調控制器根據上述信息，當滿足制冷條件時，則發送有效的壓 縮機請求信號和調速信號給電動壓縮機控制器；當滿足制熱條件時，則發送有效的制熱請 求信號給燃油加熱器控制器；如果條件不滿足，則發送無效的制冷或制熱請求信號，空調系 統不工作；當出現過壓、欠壓或過流等故障時，電動壓縮機控制器將該故障信息發送給空調 控制器，以保護電動壓縮機；燃油加熱器控制器能夠檢測到燃油加熱器內部電熱塞、溫控器 等部件的故障，并反饋給空調控制器，以保護燃油加熱器；所述故障信息，能夠使用診斷儀 通過整車的診斷口讀取相應的故障代碼。與目前現有技術相比，本發明具有如下顯著優點1.本發明電動汽車空調系統能夠在不引起車載動力電池過度放電的情況下，通過 自動調節壓縮機轉速、鼓風機轉速和燃油加熱器的功率，獲得較高的舒適性。2.本發明電動汽車空調系統將壓縮機的高壓控制部分與空調系統的低壓控制部 分分開，增強了系統的電氣安全性。3.本發明電動汽車空調系統具備故障診斷功能，方便售后維修和服務。


圖1是本發明的電動汽車空調系統的功能模塊圖。
圖2是本發明的電動汽車空調系統的控制方法的流程圖
具體實施例方式下面根據附圖對本發明進行詳細描述，其為本發明多種實施方式中的一種優選實 施例。如圖1所示為本發明的電動汽車空調系統的功能模塊圖。本發明電動汽車冷暖一 體式的自動空調系統包括壓力開關1、電源2、電動壓縮機控制器3、電動壓縮機4、冷卻風 扇5、冷凝器6、熱力膨脹閥7、蒸發器芯8、加熱器芯9、燃油加熱器10及燃油加熱器控制器 12、排氣消音器11、燃油泵13、燃油箱14、定時器/遙控器15、膨脹水箱16、水泵17、鼓風機 18、空調控制器19及空調控制面板20、車外溫度傳感器21、室內溫度傳感器22和車輛管理 系統23。車輛管理系統23為電動汽車整車管理控制單元，車輛管理系統和空調控制器19 之間可以進行CAN通訊，CAN信息的內容主要包括允許壓縮機工作的使能信息、車速信息、 空調系統工作狀態信息、壓縮機實時功率信息、車外環境溫度信息和空調系統的故障與診 斷信息等等。室內溫度傳感器22和車外溫度傳感器21分別用于檢測車內溫度和車外環境溫 度信息，并傳送給空調控制器19，空調控制器19將結合用戶操作空調控制面板的設定信息 (如溫度、出風模式等)實現對壓縮機4和鼓風機18轉速的自動調節，以獲得合適的空調出 風溫度。空調控制器19和空調控制面板20可以集成于一體。壓力開關1能夠自動監測空調系統的內部壓力，根據空調系統的內部壓力，空調 控制器19或空調控制器通過車輛管理系統23能夠自動調節冷卻風扇的轉速。定時器/遙控器可以實現對燃油加熱器進行定時和遙控開啟的功能。電動壓縮機控制器3具備故障保護和反饋功能，當出現過壓、欠壓或過流等故障 時，電動壓縮機控制器3以定義對應的PWM信號將該故障信息發送給空調控制器19，空調控 制器19進行編碼、存儲。空調控制器19可以對燃油加熱器12、室內溫度傳感器22、車外溫度傳感器21、鼓 風機18等空調系統的故障信息進行的診斷、編碼和存儲。上述故障信息，能夠使用診斷儀通過整車的診斷口讀取相應的故障代碼。燃油加熱器10使用的燃料為汽油或柴油，燃油加熱器控制器12可以和燃油加熱 器本體進行集成。電源1為車載336V的高壓動力電池，為電動汽車車載動力電池電源，通過電動壓 縮機控制器3為電動壓縮機4提供驅動電源。電動壓縮機控制器3處于電源和電動壓縮機 之間，電動壓縮機4、冷凝器6、熱力膨脹閥7和蒸發器芯8依次連接組成制冷循環系統。空 調控制器19接收車外溫度傳感器21和室內溫度傳感器22采集的信息，并結合用戶操作空 調控制面板20所設定的溫度信息，經過計算分析后，發出與整車冷負荷需求對應的PWM信 號給電動壓縮機控制器3，進而調節電動壓縮機4的轉速，同時，空調控制器19通過調速模 塊(圖1中未畫出)控制鼓風機18的轉速，以適應整車所需的冷負荷要求。當整車制冷量 需求高時，電動壓縮機4和鼓風機18以較高的速度運轉；當整車制冷量需求低時，電動壓 縮機4和鼓風機18以較低的速度運轉，有效地節約了電動汽車空調系統在制冷工況時的能^^ ο本發明的電動汽車空調系統的電動壓縮機控制器3能夠檢測到過壓、欠壓和過流 等故障，并以定義對應的不同占可比的PWM信號反饋給空調控制器19，起到保護電動壓縮 機4的功能。本發明的電動汽車空調系統的燃油加熱器控制器12能夠檢測到燃油加熱器10內 部電熱塞、溫控器等部件的故障，并以定義對應的不同占可比的PWM信號反饋給空調控制 器19，起到保護燃油加熱器10的功能。本發明的電動汽車空調系統的空調控制器19對上述故障信息進行編碼存儲，通 過整車診斷接口可以讀取相關的故障代碼。本發明的電動汽車空調系中，車輛管理系統23能夠在車載動力電池電壓低于一 定值時，通過CAN信息，發送無效的使能信號給空調控制器19，空調控制器19接收到該信息 后，禁止空調壓縮機的開啟，用于保證車輛不過度放電。當空調系統壓力較低時，由車輛管理系統控制冷卻風扇低速運行，此方案的好處 在于車輛管理系統可以在不開空調的情況下，根據車輛需要，自行開啟冷卻風扇低速運 轉；當空調系統壓力升高到中壓時，由空調控制器直接控制冷卻風扇高速運行。本發明的電動汽車空調系統中，冷卻風扇5的低速運行由車輛管理系統23控制， 其高速運行由空調控制器19通過壓力開關1控制。本發明的電動汽車空調系統中，將電動壓縮機4的高壓控制和空調常規控制分 開，提高了空調系統的電氣安全性。蒸發器芯和加熱器芯布置在同一裝置中，可以是普通燃油汽車空調系統的制冷、 加熱和通風總成裝置(通常稱之為HVAC總成)。本發明的電動汽車空調系統中，燃油箱14、燃油泵13和燃油加熱器10依次組成 燃料供給系統；燃油加熱器10、水泵17、膨脹水箱16和加熱器芯9依次連接組成制熱循環 系統；燃燒后的廢氣經排氣管和排氣消音器11排出。燃油加熱器進水口布置有水溫傳感 器，能夠自動監測通過加熱器芯換熱后的熱水溫度，根據該溫度信息，通過燃油加熱器控制 器12可以實現燃油加熱器功率的自動調節，以適應整車冷負荷的變化，節約燃油消耗。燃 油加熱器還包括進氣風扇及風扇電機。本發明的電動汽車空調系統中，可以使用定時器/遙控器15遠距離啟動燃油加熱 系統，以滿足用戶在寒冷冬季時的暖車需求，進一步提高乘員的舒適性。如圖2所示為本發明的電動汽車空調系統的控制方法的流程圖，其包括以下步 驟步驟210 空調控制面板20接收用戶對空調溫度、出風模式和風量大小等的設定 信息，并將該信息傳遞給空調控制器19 ；步驟211 車輛管理系統23以CAN通信的方式，發送使能信息給空調控制器19，以 決定是否允許高能耗電動壓縮機的開啟；步驟212 室內溫度傳感器22感應車內溫度信息、車外溫度傳感器21感應車外環 境溫度信息，壓力開關1感應空調系統內的壓力信息，并將這些信息傳遞給空調控制器19 ； 當用戶使用遙控器/定時器進行遙控定時啟動燃油加熱系統時，空調控制器19也接收該信 息；
7
步驟220 空調控制器19接收用戶對空調控制面板的上述設定信息、整車使能信 息、車內外溫度傳感器信息，以及遙控/定時信息。空調控制器19完成分析與判斷，當滿足 制冷條件時，則發送有效的壓縮機請求信號和PWM調速信號給電動壓縮機控制器3 ；當滿足 制熱條件時，則發送有效的制熱請求信號給燃油加熱器控制器12 ；如果條件不滿足，則發 送無效的制冷或制熱請求信號，空調系統不工作。步驟230 電動壓縮機控制器3接收到空調控制器19發送的有效的請求信息和 PWM調速信息，完成電動壓縮機4的啟動和調速；電動壓縮機4的轉速由PWM信號的占空比 決定，PWM信號的占空比是和用戶設定溫度與室內溫度信息的差值一一對應的；同時，由空 調控制器19實現對冷卻風扇5的高低速控制，以滿足制冷工況時冷凝器的換熱需求；同時，空調鼓風機18由空調控制器19根據用戶對空調控制面板20的設置運轉。 在空調設定為AUTO狀態時，空調控制器19能夠根據用戶的設定溫度信息與室內溫度信息 的差值，自動調節鼓風機18的轉速。步驟232 通過上述對電動壓縮機的啟/停和調速控制，實現空調系統制冷量的調 節，以滿足用戶對空調系統的制冷需求；步驟240 燃油加熱器控制器12接收到空調控制器19發送的有效的請求信息，完 成燃油加熱器10的啟動和水泵17與燃油泵13的調節；同時，空調鼓風機18由空調控制器19根據用戶對空調控制面板20的設置運轉。 在空調設定為AUTO狀態時，空調控制器19能夠根據用戶的設定溫度信息與室內溫度信息 的差值，自動調節鼓風機18的轉速。步驟242 通過上述對燃油加熱器10的啟/停和水泵17與燃油泵13的控制，實 現空調系統制熱功率的調節，滿足用戶對空調系統的制熱需求；此外，本發明的電動汽車空調系統的控制方法的流程圖中，還包括故障信息的診 斷流程，圖2中的虛線表示空調系統故障信息的傳遞步驟和方向。當制冷系統出現電動壓縮機堵轉、過壓、過流等故障時，可以通過電動壓縮機控制 器3反饋給空調控制器19，空調控制器19對故障信息存儲、編碼，并以CAN信息的形式通過 整車診斷口輸出；當制熱系統出現燃油加熱器過熱、電熱塞損壞、水泵和油泵不工作等故障時，可以 通過燃油加熱器控制器12反饋給空調控制器19，空調控制器19對故障信息存儲、編碼，并 以CAN信息的形式通過整車診斷口輸出；當車內外溫度傳感器、鼓風機和各風門控制電機出現故障時，空調控制器19也會 對該故障信息存儲、編碼，并以CAN信息的形式通過整車診斷口輸出。上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式 的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進直接應用 于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
8
權利要求
一種電動汽車空調系統，包括電源、車輛管理系統、空調控制器，其特征在于其還具有冷循環系統、熱循環系統、電動壓縮機控制器和燃油加熱器控制器，其中所述冷循環系統由電動壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發器芯依次連接組成，所述熱循環系統由燃油加熱器、水泵、膨脹水箱和加熱器芯依次連接組成。
2.如權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特征在于，所述電動壓縮機控制器處于 電源和電動壓縮機之間，電動壓縮機的高壓控制和空調常規控制分開，當出現過壓、欠壓或 過流等故障時，電動壓縮機控制器將該故障信息發送給空調控制器，以保護電動壓縮機。
3.如權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特征在于，所述燃油加熱器控制器能夠 檢測到燃油加熱器內部電熱塞、溫控器等部件的故障，并反饋給空調控制器，以保護燃油加 熱器。
4.如權利要求2、3所述的電動汽車空調系統，其特征在于，所述故障信息，能夠使用診 斷儀通過整車的診斷口讀取相應的故障代碼。
5.如權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特征在于，車輛管理系統為電動汽車整 車管理控制單元，車輛管理系統和空調控制器之間可以進行CAN通訊，CAN信息的內容包括 允許壓縮機工作的使能信息、車速信息、空調系統工作狀態信息、壓縮機實時功率信息、車 外環境溫度信息和空調系統的故障與診斷信息等。
6.如權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特征在于，當整車制冷量需求高時，電動 壓縮機和鼓風機以較高的速度運轉；當整車制冷量需求低時，電動壓縮機和鼓風機以較低 的速度運轉，以減少制冷工況時的能耗。
7.如權利要求1所述的電動汽車空調系統，其特征在于，車輛管理系統能夠在車載動 力電池電壓低于一定值時，通過CAN信息，發送無效的使能信號給空調控制器，空調控制器 接收到該信息后，禁止空調壓縮機的開啟，用于保證車輛不過度放電。
8.如權利要求1-7所述的電動汽車空調系統，其特征在于，所述電動汽車空調系統還 包括室內溫度傳感器和車外溫度傳感器，分別檢測車內溫度和車外環境溫度信息，并傳送 給空調控制器，空調控制器將結合用戶操作空調控制面板的設定信息實現對壓縮機和鼓風 機轉速的自動調節，以獲得合適的空調出風溫度。
9.如權利要求1-7所述的電動汽車空調系統，其特征在于，用戶可以使用定時器/遙控 器遠距離啟動燃油加熱系統，以滿足用戶在寒冷冬季時的暖車需求。
10.一種電動汽車空調系統控制方法，其特征在于，包括如下步驟空調控制器接收車輛管理系統發出的使能信息；空調控制器接收室內溫度傳感器、車外溫度傳感器和壓力開關測得的車內溫度信息、 車外溫度信息和空調系統壓力信息；空調控制器接收用戶設定信息和遙控器/定時器信息；空調控制器根據上述信息，當滿足制冷條件時，則發送有效的壓縮機請求信號和調速 信號給電動壓縮機控制器；當滿足制熱條件時，則發送有效的制熱請求信號給燃油加熱器 控制器；如果條件不滿足，則發送無效的制冷或制熱請求信號，空調系統不工作；當出現過壓、欠壓或過流等故障時，電動壓縮機控制器將該故障信息發送給空調控制 器，以保護電動壓縮機；燃油加熱器控制器能夠檢測到燃油加熱器內部電熱塞、溫控器等部件的故障，并反饋給空調控制器，以保護燃油加熱器；所述故障信息，能夠使用診斷儀通過 整車的診斷口讀取相應的故障代碼。
全文摘要
本發明設計一種電動汽車空調系統，包括電源、車輛管理系統、空調控制器，其特征在于其還具有冷循環系統、熱循環系統、電動壓縮機控制器和燃油加熱器控制器，其中所述冷循環系統由電動壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和蒸發器芯依次連接組成，所述熱循環系統由燃油加熱器、水泵、膨脹水箱和加熱器芯依次連接組成。
文檔編號F24F11/02GK101913314SQ20101024650
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者張志文, 張雷, 楊澤光, 洪偉 申請人:奇瑞汽車股份有限公司