专利名称：空调压缩机离合器电力管理的制作方法
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)压縮 机，更具体地说，涉及这样的空调压縮机中所采用的压縮机离合器的控制。
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。空调压縮机的运行消耗大量的能量。因此，希望降低为操作空调压縮机所消耗 的能量。
发明内容
—个实施例构思一种用于控制输入至压縮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系统中的空调压縮机，该方法包括以下步骤确定将压縮机离合器 从压縮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；对压縮机离合器施 加第一电力水平以使压縮机离合器移动至完全接合位置；确定将压縮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；以及对压縮机离合器施 加第二电力水平以将压縮机离合器维持在完全接合位置。 —个实施例构思一种车辆HVAC系统，该车辆HVAC系统可包括空调压縮机、选择性 地使空调压縮机与驱动转矩源相接合的压縮机离合器、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縮机离合器用于离合器脱离接合，以及根据 车辆工作情况为压縮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縮机离合器的电力，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。该改进的压縮机离合器控制还可改 善对接合时离合器打滑的控制，这可改善压縮机的使用寿命并减少离合器接合期间的噪声。
图1为空调压縮机和离合器控制的示意图。 图2是示出可被用于空调压縮机离合器控制的车辆操作输入的示意图。
图3A和3B为示出空调压縮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縮机转 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縮机转矩的相 对关系的曲线图。
具体实施例方式现参照图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控制输入到压縮机离合器30的 电压。 压縮机离合器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。为了驱动压縮机32，压縮机离合器30选择性地使空调 (制冷)压縮机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)。压縮机32可以为定排量压縮机或压縮机容量受外部控制的外部变 排量压縮机(与压縮机容量受内部控制并且不使用压縮机离合器的内部变排量压縮机相 反)。 图2示出可被用于空调压縮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以及压縮机排放 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和空调压縮机循环估计算法 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为示出空调压縮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(例如压縮机转矩的 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的同时也降低了HVAC系统的功率消耗。
具体地参照流程图，在框100初始化压縮机离合器控制。在框102估计压縮机启 动时的压縮机转矩。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 的压縮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縮机开/ 关请求进行初始化。框112判断是否请求压縮机离合器接合。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计算出估计的压縮机转矩和/或估计的压縮机循环速度。在框118储存计算得到的 压縮机转矩和/或压縮机循环速度。在框120判断系统是否已足够稳定以准确计算估计的 压縮机转矩和/或压縮机循环速度。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IOO。若是，则在框 128中读取所计算的压縮机循环速度，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縮机转矩，并且在 框134中判断压縮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縮机转矩或同时使用两者。 若压縮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 小提供到压縮机离合器的电压。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中判断压縮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中增大提供到压縮机离合器的电压，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縮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
縮机转矩需求的增大，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縮
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。
权利要求
一种控制输入到压缩机离合器的电力的方法，该离合器选择性地驱动车辆HVAC系统内的空调压缩机，该方法包括以下步骤(a)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；(b)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；(c)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，该第二电力水平低于第一电力水平；以及(d)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。
2. 如权利要求1所述的方法，包括以下步骤(e) 计算估计的压縮机转矩；(f) 根据该估计的压縮机转矩来确定将压縮机离合器维持在完全接合位置所需的第三 电力水平；以及(g) 对压縮机离合器施加第三电力水平以将压縮机离合器维持在完全接合位置。
3. 如权利要求1所述的方法，包括以下步骤(e) 计算估计的压縮机循环速度；(f) 根据该估计的压縮机循环速度来确定将压縮机离合器维持在完全接合位置所需的 第三电力水平；以及(g) 对压縮机离合器施加第三电力水平以将压縮机离合器维持在完全接合位置。
4. 如权利要求l所述的方法，包括以下步骤(e) 计算估计的压縮机循环速度和估计的压縮机转矩；(f) 根据该估计的压縮机循环速度和估计的压縮机转矩来确定将压縮机离合器维持在 完全接合位置所需的第三电力水平；以及(g) 对压縮机离合器施加第三电力水平以将压縮机离合器维持在完全接合位置。
5. 如权利要求1所述的方法，其中步骤(a)进一步地通过以下步骤来限定计算压縮 机离合器接合时的估计的压縮机转矩，和根据该估计的压縮机转矩确定第一电力水平。
6. 如权利要求1所述的方法，其中步骤(c)进一步地通过以下步骤来限定在确定第 二电力水平之前，在压縮机离合器移动至完全接合位置之后等待一段预设的时间。
7. 如权利要求1所述的方法，其中第一电力水平和第二电力水平基于离合器电压和压 縮机转矩的关系的斜线。
8. 如权利要求1所述的方法，其中第一电力水平和第二电力水平基于离合器电压和压 縮机转矩的关系的阶跃曲线。
9. 如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)和(d)进一步地通过以下步骤来限定空 调离合器电压控制器接收自HVAC舒适控制模块和发动机控制单元的信号并且将电压引至 压縮机离合器。
10. —种车辆HVAC系统，包括 空调压縮机；压縮机离合器，该压縮机离合器构造成选择性地使空调压縮机接合驱动转矩源；HVAC舒适控制模块；发动机控制单元；以及空调离合器电压控制器，其构造成接收来自HVAC舒适控制模块和发动机控制单元的 输入，并且根据车辆工作情况，将零电压引至压縮机离合器用于离合器脱离接合，以及将多 个电压引至压縮机离合器用于达到并且维持离合器完全接合。
11. 如权利要求10所述的HVAC系统，其中引至压縮机离合器用于达到并维持离合器完 全接合的多个电压基于压縮机转矩。
12. 如权利要求10所述的HVAC系统，其中引至压縮机离合器用于达到并维持离合器完 全接合的多个电压基于压縮机循环速度。
全文摘要
本发明涉及空调压缩机离合器电力管理。公开一种通过空调离合器电压控制器控制输入到压缩机离合器的电力的方法，其中该压缩机离合器选择性地驱动车辆HVAC系统内的空调压缩机。该方法可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的第一电力水平；对压缩机离合器施加第一电力水平以使其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，其低于第一电力水平；以及对压缩机离合器施加第二电力水平以将其维持在完全接合位置。
文档编号B60H1/00GK101725646SQ200910207290
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月24日
发明者E·J·斯坦克, G·A·梅杰, J·I·弗里, K·L·波雷特, S·L·布泽尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司