空调压缩机离合器电力管理 【技术领域】
本发明总的涉及车辆供热、通风和空调(HVAC)系统中所使用的空调(A/C)压缩机，更具体地说，涉及这样的空调压缩机中所采用的压缩机离合器的控制。
背景技术
存在相当大的动力来改进机动车辆中燃油经济性。降低燃油经济性的一种车辆操作是空调。空调压缩机的运行消耗大量的能量。因此，希望降低为操作空调压缩机所消耗的能量。
【发明内容】
一个实施例构思一种用于控制输入至压缩机离合器的电力的方法，其中该离合器选择性地驱动车辆HVAC系统中的空调压缩机，该方法包括以下步骤：确定将压缩机离合器从压缩机离合器非接合位置移动至完全接合位置所需的第一电力水平；对压缩机离合器施加第一电力水平以使压缩机离合器移动至完全接合位置；确定将压缩机离合器维持在完全接合位置所需的第二电力水平，第二电力水平低于第一电力水平；以及对压缩机离合器施加第二电力水平以将压缩机离合器维持在完全接合位置。
一个实施例构思一种车辆HVAC系统，该车辆HVAC系统可包括空调压缩机、选择性地使空调压缩机与驱动转矩源相接合的压缩机离合器、HVAC舒适控制模块和发动机控制单元。该车辆HVAC系统还可包括空调离合器电压控制器，其接收来自HVAC舒适控制模块和发动机控制单元的输入，并且将零电压引向压缩机离合器用于离合器脱离接合，以及根据车辆工作情况为压缩机离合器提供不同水平的电压用于达到以及维持离合器完全接合。
实施例的优点是降低用于维持压缩机离合器的电力，从而减少用于在空调模式下操作HVAC系统的总电力。这可改进车辆的燃油经济性。该改进的压缩机离合器控制还可改善对接合时离合器打滑的控制，这可改善压缩机的使用寿命并减少离合器接合期间的噪声。
【附图说明】
图1为空调压缩机和离合器控制的示意图。
图2是示出可被用于空调压缩机离合器控制的车辆操作输入的示意图。
图3A和3B为示出空调压缩机离合器的控制方法的流程图。
图4A为示出可被用于在图3A和3B所示的方法中的空调离合器电压与压缩机转矩的相对关系的曲线图。
图4B是与图4A类似的曲线图，但示出替代的空调离合器电压和压缩机转矩的相对关系的曲线图。
【具体实施方式】
现参照图1，示出总体以20表示的HVAC系统的一部分和发动机控制单元22。HVAC系统20包括HVAC舒适控制模块24和空调离合器电压控制器26。HVAC舒适控制模块24与发动机控制单元22和空调离合器电压控制器26进行通信，空调离合器电压控制器26也与发动机控制单元22进行通信。空调离合器电压控制器26控制输入到压缩机离合器30的电压。
压缩机离合器30是电磁离合器，其中线圈中的磁通提供为接合离合器30并将离合器30保持在接合位置所需的力。为了驱动压缩机32，压缩机离合器30选择性地使空调(制冷)压缩机32与转矩源(未示出)连接。转矩源例如可以为由内燃机(未示出)所驱动的传动带(未示出)。压缩机32可以为定排量压缩机或压缩机容量受外部控制的外部变排量压缩机(与压缩机容量受内部控制并且不使用压缩机离合器的内部变排量压缩机相反)。
图2示出可被用于空调压缩机离合器控制的车辆操作输入。系统输入36可由HVAC舒适控制模块和发动机控制单元接收和使用。蒸发器温度设定点38、环境温度测量值40、HVAC模块鼓风机速度42、设定用于HVAC系统的外界空气/再循环模式44以及压缩机排放压力46是典型的HVAC系统输入。发动机速度48、车辆速度50以及发动机风扇速度52是典型的发动机控制单元输入。接收作为系统输入36的这些值的读数可使用各种常规系统和传感器来得到。接下来系统输入36在空调转矩估计算法54和空调压缩机循环估计算法56中使用。这些算法用于计算在图3A和3B中所示方法中使用的数值。
图3A和3B为示出空调压缩机离合器的控制方法的流程图。概括地说，空调离合器电压控制器利用来自发动机控制单元和HVAC舒适模块的信号来控制传输给离合器的电力量。例如，对于离合器初始接合，空调离合器电压控制器可施加满电压(约12至14.5伏特)，并且在接合后，电压控制器可将电压降低至约50％(约5至6伏特)来维持离合器的完全接合。这种电力使用上的差异取决于为将离合器牵引至接合所需的电力和使其维持在接合所需的电力的相对关系。此外，在发动机和HVAC运行条件确保时(例如压缩机转矩的改变)，电压控制器可调节电压以适应这些变化条件。因此，在离合器接合时，不是一直施加满电压，这样在维持完全接合地同时也降低了HVAC系统的功率消耗。
具体地参照流程图，在框100初始化压缩机离合器控制。在框102估计压缩机启动时的压缩机转矩。此数值可由图2中的空调转矩估计算法来得到。在框104根据所估计的压缩机转矩需求来确定最小离合器接合电力。由此在框106确定用于离合器接合的离合器电流限值，其包括电量和电流持续时间。在框108将所确定的离合器电流限值传送给空调离合器电压控制器。
在框110中，HVAC舒适控制模块根据HVAC系统设定和各个系统输入对压缩机开/关请求进行初始化。框112判断是否请求压缩机离合器接合。若否，则过程返回框100。若请求，则在框114，空调离合器电压控制器促使离合器被接合并设定离合器接合计时器。在框116计算出估计的压缩机转矩和/或估计的压缩机循环速度。在框118储存计算得到的压缩机转矩和/或压缩机循环速度。在框120判断系统是否已足够稳定以准确计算估计的压缩机转矩和/或压缩机循环速度。若否，则过程返回框100。
若足够稳定，则在框124中读取离合器接合计时器，并且在框126中判断离合器的接合时间是否超过预设的离合器接合时间限值。若否，则过程返回框100。若是，则在框128中读取所计算的压缩机循环速度，并且在框130中判断离合器循环速度是否大于预设的速度。若否，则过程返回框100。若是，则在框132中读取计算得到的压缩机转矩，并且在框134中判断压缩机转矩是否小于预设的转矩阈值。应该说明的是，对于框116、118、120、128、130、132和134，在这个过程中任选使用离合器循环速度或压缩机转矩或同时使用两者。
若压缩机转矩不小于预定的转矩阈值，则过程返回框100。若是，则在框136中减小提供到压缩机离合器的电压。该减小量可基于公式或查寻表，公式或查寻表可如图4A中的曲线138所示。接下来在框140中判断压缩机转矩是否大于预设转矩值。若否，则控制过程返回框100。若是，则在框142中增大提供到压缩机离合器的电压，然后返回框100。该增大量亦可基于图4A中所示的曲线138得到。
图4A为示出离合器电压与压缩机转矩的相对关系的曲线200的曲线图138，具有用作图3A和3B中的流程图的框136和142的输入的查找信息。如该曲线图所示，随着压缩机转矩需求的增大，来自空调离合器电压控制器的离合器电压信号以斜坡增加。
图4B示出图4A的替代方案。曲线图138’中的曲线200’示出离合器电压和压缩机转矩的相对关系，其中电压增加呈阶跃增大。此曲线200’示出两个阶跃，然而在需要时，可使用一个、三个或多个阶跃。
操作的另一替代方法可以为离合器接合设定较高的第一电力水平。然后，在离合器接合后，通过使用时间衰减常数，将该电力水平转变至较低的第二电力水平。可以预先设定时间常数以及第一和第二电力水平。这允许简化的系统操作，并且可允许避免发动机控制单元和空调离合器电压控制器之间的通信联结。
尽管对本发明的某些实施例进行了详细的描述，然而本领域技术人员将认识到用于实施由所附权利要求所限定的本发明的各种替代设计和实施例。