用于操作車輛空調(diào)系統(tǒng)的方法和車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及一種用于操作車輛加熱、通風(fēng)和冷卻空調(diào)系統(tǒng)的方法和車輛，該車輛具有發(fā)動機(jī)和控制單元，該發(fā)動機(jī)提供發(fā)動機(jī)開啟操作和發(fā)動機(jī)關(guān)閉操作，該控制單元用于發(fā)動機(jī)關(guān)閉時的、所述空調(diào)系統(tǒng)的由定時器控制的激活和溫度控制。
【背景技術(shù)】
[0002]商業(yè)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(fù)以保持交通安全來說至關(guān)重要。因此，現(xiàn)代商業(yè)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(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)，其為駕駛員提供了舒適的環(huán)境。
[0003]在車輛駐車時提供空氣調(diào)節(jié)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(tǒng)?？紤]到有限的附加功能，該方案相當(dāng)昂貴。
[0004]美國申請US 4，934，158描述了一種車輛空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在發(fā)動機(jī)開啟或關(guān)閉的情況下工作。這允許在不運行車輛發(fā)動機(jī)的情況下操作單個空調(diào)系統(tǒng)。
[0005]為了在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時運行空調(diào)系統(tǒng)，電驅(qū)動AC-壓縮機(jī)被安裝成與標(biāo)準(zhǔn)安裝的由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的機(jī)械式AC-壓縮機(jī)并聯(lián)。當(dāng)發(fā)動機(jī)被關(guān)閉時，可以借助于電纜(岸電)對電驅(qū)動式壓縮機(jī)供電。
[0006]不幸的是，岸電并非經(jīng)?？捎糜谏虡I(yè)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(qū)動式AC-壓縮機(jī)供電。
[0007]使用這種HVAC系統(tǒng)時與車輛電池中存儲的能量有關(guān)的問題是:當(dāng)將駐停在陽光下的車輛的內(nèi)部溫度冷卻到舒適的水平時，能量消耗是相當(dāng)高的，譬如在數(shù)百瓦的范圍內(nèi)持續(xù)一段相當(dāng)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(yōu)先用于發(fā)動機(jī)起動。而且，經(jīng)由車輛發(fā)電機(jī)充電系統(tǒng)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(fā)動機(jī)關(guān)閉的狀況下操作車輛中的HVAC系統(tǒng)的節(jié)能方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種操作車輛加熱、通風(fēng)和冷卻空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方法，該車輛具有發(fā)動機(jī)和控制單元，該發(fā)動機(jī)提供發(fā)動機(jī)開啟操作或發(fā)動機(jī)關(guān)閉操作，該控制單元用于發(fā)動機(jī)關(guān)閉時的、所述空調(diào)系統(tǒng)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(shè)定目標(biāo)時間以及與所述目標(biāo)時間相關(guān)的目標(biāo)溫度。
[0010]根據(jù)本發(fā)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(fēng)和冷卻空調(diào)系統(tǒng)的方法來實現(xiàn)，該車輛具有發(fā)動機(jī)和控制單元，該發(fā)動機(jī)提供發(fā)動機(jī)開啟操作和發(fā)動機(jī)關(guān)閉操作，該控制單元用于發(fā)動機(jī)關(guān)閉時的、所述空調(diào)系統(tǒng)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(shè)定目標(biāo)時間以及與所述目標(biāo)時間相關(guān)的目標(biāo)溫度，該方法包括:如果目標(biāo)溫度比內(nèi)部溫度低且環(huán)境空氣溫度比內(nèi)部溫度低，則在所述設(shè)定的目標(biāo)時間之前，用環(huán)境空氣對車輛的內(nèi)部艙室通風(fēng)一段時間。
[0011]本發(fā)明基于這樣的理解，即:環(huán)境空氣的溫度通常比車輛的內(nèi)部艙室的溫度低，從而允許在HVAC系統(tǒng)的耗能的冷卻功能激活之前將環(huán)境空氣用于內(nèi)部艙室的通風(fēng)。因此，可以在不損害功能的情況下節(jié)省能量。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)內(nèi)部溫度接近環(huán)境空氣溫度時，可以結(jié)束所述環(huán)境空氣的通風(fēng)時段。
[0013]優(yōu)選的是，僅當(dāng)通風(fēng)時段在所述目標(biāo)時間之前已經(jīng)結(jié)束且內(nèi)部溫度高于目標(biāo)溫度時，才激活空調(diào)系統(tǒng)冷卻功能一段時間?？梢栽趦?nèi)部溫度接近目標(biāo)溫度時禁用該空調(diào)冷卻功能。
[0014]根據(jù)本發(fā)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(tǒng)的操作模式，以最小化能量消耗。該HVAC系統(tǒng)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(jù)環(huán)境溫度選擇最佳操作模式，以使能量消耗最小化。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，僅操作所述空調(diào)系統(tǒng)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(zhí)行本發(fā)明的加熱、通風(fēng)和冷卻空調(diào)系統(tǒng)的車輛設(shè)置有控制單元，該控制單元用于發(fā)動機(jī)關(guān)閉時的、所述空調(diào)系統(tǒng)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(nèi)部艙室溫度的傳感器及用于環(huán)境空氣溫度的傳感器通信。根據(jù)本發(fā)明的具有HVAC系統(tǒng)的集成有控制單元(該控制單元具有傳感器且在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時進(jìn)行由定時器控制的激活)的車輛可設(shè)有比具有在發(fā)動機(jī)開啟時使用的普通HVAC系統(tǒng)和在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時使用的單獨AC系統(tǒng)的車輛更多的功能。優(yōu)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(jù)本發(fā)明的又一方面，該控制單元設(shè)有軟件，該軟件用于電池充電狀態(tài)的自動控制并用于調(diào)節(jié)內(nèi)部通風(fēng)、冷卻輸出和風(fēng)扇速度，以便以最小的電能浪費來達(dá)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(tǒng)通信)的該集成方案允許控制單元的軟件調(diào)節(jié)通風(fēng)、冷卻輸出和風(fēng)扇速度，以便以最小的能量浪費來實現(xiàn)車輛中的所期望的舒適水平。優(yōu)選地，該控制單元的定時器也集成到該HVAC系統(tǒng)中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，該HVAC系統(tǒng)的電驅(qū)動式冷凝器冷卻風(fēng)扇適于供應(yīng)冷卻空氣，以在車輛發(fā)動機(jī)運行時支持發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇。由大動力消耗的發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流可能并非總是必需的，在這些狀況下，電驅(qū)動式冷凝器冷卻風(fēng)扇可用于產(chǎn)生發(fā)動機(jī)冷卻所需的空氣流。
[0019]優(yōu)選地，該控制單元適于定期地打開環(huán)境空氣入口，以避免車輛內(nèi)部中的二氧化碳積聚。
【附圖說明】
[0020]下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中:
[0021]圖1是適于利用根據(jù)本發(fā)明的方法的HVAC系統(tǒng)的示意圖；并且
[0022]圖2是卡車駕駛室的示意圖，其具有用環(huán)境空氣對卡車駕駛室內(nèi)部通風(fēng)的裝置。
【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明的具有以下所述的進(jìn)一步展開的實施例僅應(yīng)被視為示例，并非以任何方式限制由專利權(quán)利要求書提供的保護(hù)范圍。這種布置結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。
[0024]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的適于在車輛中使用的HVAC系統(tǒng)的基本布局。機(jī)械式AC-壓縮機(jī)10安裝在車輛的發(fā)動機(jī)上，并例如由發(fā)動機(jī)的皮帶傳動裝置驅(qū)動。壓縮機(jī)10從位于車輛的駕駛室或乘員艙內(nèi)的HVAC單元中的蒸發(fā)器11吸入氣態(tài)制冷劑，并在高溫和高壓下將該氣態(tài)制冷劑泵送到冷凝器12，在冷凝器12中，該氣態(tài)制冷劑在熱傳遞到環(huán)境期間冷凝成液體。在該氣態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器11并在從借助于電驅(qū)動式鼓風(fēng)扇流過蒸發(fā)器11的環(huán)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(fā)器11和壓縮機(jī)10 (蓄積器)之間。該HVAC系統(tǒng)中的部件彼此通過特殊的管道和軟管連接。
[0026]當(dāng)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(yīng)的，并在較低速度或沒有速度的情況下通過車輛的發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇15。對于卡車，該風(fēng)扇通常由發(fā)動機(jī)驅(qū)動并在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時不能工作。
[0027]電驅(qū)動式AC-壓縮機(jī)16通過管道和軟管并聯(lián)連接到卡車的機(jī)械驅(qū)動式AC-壓縮機(jī)10。壓縮機(jī)16可以與最初被設(shè)計用于混合動力客車的壓縮機(jī)是相同的類型，或者與用于固定冷卻或熱泵系統(tǒng)的壓縮機(jī)(封閉式壓縮機(jī))是相同的類型。
[0028]電驅(qū)動式風(fēng)扇17位于車輛的標(biāo)準(zhǔn)冷凝器12的前方，以在發(fā)動機(jī)關(guān)閉的狀況下提供冷凝器冷卻(因為發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇15 (如果它不是電驅(qū)動的)不能發(fā)揮作用)。
[0029]電驅(qū)動式風(fēng)扇17也可用于在正常AC操作下(當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時)將冷卻空氣流供應(yīng)到冷凝器12，以避免發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇15的運行，該發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇15通常需要更多的動力來實現(xiàn)流過冷凝器12的相同空氣流。
[0030]在溫度和發(fā)動機(jī)動力較低的情況下，這些風(fēng)扇也可有助于對發(fā)動機(jī)散熱器和增壓空氣冷卻器進(jìn)行冷卻，該發(fā)動機(jī)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(jī)10、16 二者的后方或在電驅(qū)動式壓縮機(jī)16的后方，以避免氣態(tài)制冷劑冷凝成可積聚在非活動的壓縮機(jī)中的液體。
[0032]上述示意性地描述的HVAC系統(tǒng)由氣候控制單元18控制?？刂茊卧?8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(jiān)測制冷劑回路中的壓力水平。該控制單元18的軟件經(jīng)由以下裝置接收輸入數(shù)據(jù):
[0033]-用于定時器設(shè)定的溫度的操作者輸入顯示器；
[0034]-環(huán)境溫度傳感器；
[0035]-內(nèi)部/駕駛室溫度傳感器；
[0036]-發(fā)動機(jī)狀態(tài)傳感器；以及
[0037]-電池充電狀態(tài)傳感器。
[0038]電逆變器單元19將來自電源的電力轉(zhuǎn)換或反轉(zhuǎn)成用于電驅(qū)動式壓縮機(jī)16的相關(guān)電