電動汽車車載獨立式空調系統的製作方法

2023-10-17 16:08:09 1

專利名稱：電動汽車車載獨立式空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及車用空調系統，尤其是一種電動汽車用的、動力源採用HCCI (homogeneous charge compression ignition)均質充氣壓縮點燃發動機 的電動汽車車載獨立式空調系統。
背景技術：
眾所周知，中國汽車燃油戰略性的長期短缺，已經是不可改變的事實， 並將隨著汽車產量的劇增而進一步加劇，強制性燃油耗量法規及廢氣排放 法規的出臺也將促使政府強令並政策性地引導汽車廠家謀求出路，以便盡 快開發能滿足此要求並適應此環境的新的汽車產品來。從能源與環保的角 度來說，電動汽車已被世界汽車業公認為"未來汽車"，隨著技術水平的進 一步提高和生產工藝的進一步成熟，電動汽車的性價比將進一步提高，電 動汽車產業也將得到進一步發展。目前在國內外均有各種純電動及混合型 電動汽車在試運行，但都沒有大規模的量產，主要原因是純電動車的動力 來源是車載的蓄電池，即使採用目前性能最優良的蓄電池，其存電量對於 電動汽車來說，其續駛裡程仍然非常有限，加上車內的空調、音響等電器 設備的使用，更使得蓄電池的存電量問題成為影響電動汽車發展的最大問 題。另外，電動汽車不能隨時隨地充電，如果車載電池的存電量在行駛途
4中耗盡，那麼，電動汽車就只能半路拋錨，等待救助了，這個問題也在很 大程度上影響了電動汽車的發展。為了解決這些問題，國內外的許多廠商
與研究機構都作了很多有益的探索。
公開日為2004年5月26日、公開號 為CN2617620Y的專利文件公開了一種電動車用獨立空調發電裝置，它屬於 小型發電裝置，特別是一種可以使用在電動車上的發電裝置，它包括一個 空調壓縮機、 一個獨立空調發電機，在所述的空調壓縮機與獨立空調發電 機之間設有電磁離合器，通過皮帶傳動裝置相聯接；它還包括一個可以實 現能源控制和轉換的空調發動機控制器，在所述的發電機與空調發動機控 制器之間設有一臺發電機。該實用新型實現了當開空調製冷的同時，發動 機上連接的發電機將通過發電控制器供給驅動電機能源，使得電動車的行 駛距離大大增加，同時，電池的電能消耗大為減少，壽命也可延長數倍， 完全滿足了城市交通的需要，且運行成本較其他驅動方式更低。這種結構 雖然解決了電動汽車的空調用電問題以及在一定程度上增加了電動汽車的 續駛裡程，但是該實用新型由於採用了普通的燃油發動機，電動汽車的廢 氣排放量顯著增加，使電動車喪失了低排放的環保優勢。

發明內容
本發明為解決目前電動汽車存在的車內空調耗費電能大而影響電動汽 車續駛裡程的問題，提供了一種使用空調時不耗費車載電池電量的電動汽 車車載獨立式空調系統。
本發明的第二個目的是為解決目前電動汽車存在的車載電池電量不足 時電動汽車只能停駛等待救援的問題，提供了一種電池電量不足時可以自行充電、使電動汽車具有跛行回家功能的電動汽車車載獨立式空調系統。
本發明的第三個目的是為解決目前電動汽車車載空調系統採用普通小 型發動機存在的油耗大、廢氣排放量大，影響經濟性及環保的問題，提供 一種低燃油消耗、低排放、高效環保的電動汽車車載獨立式空調系統。
本發明為達到上述技術目的所採用的具體技術方案為 一種電動汽車 車載獨立式空調系統，包括發動機、車載空調，其特徵是所述的發動機 為高效率、低排放的HCCI均質充氣壓縮點燃發動機，發動機的輸出通過離 合器聯接空調壓縮機，發動機通過發動機控制器連接系統控制器。本發明 採用的HCCI發動機，是一種全新燃燒方式的發動機，與傳統的內燃機相比， 它的燃油消耗和有害氣體排放顯著降低，具有高效率、低油耗、低排放的
特點，是當前發動機燃燒技術的一個重大突破，HCCI發動機的燃油消耗由 普通新技術發動機的270g/kW. h降低到200g/kW. h，廢氣排放也同時降低了 很多。採用專門的HCCI發動機來驅動車載空調系統，開啟空調時可以不耗 費車載電池的電量，保證了電動汽車的續駛裡程，同時，在停車或較長時 間等紅綠燈時，也可以使用空調。本發明為HCCI發動機在應用技術上開闢 了一個新領域，並且具有獨特的比較優勢。
作為優選，HCCI均質充氣壓縮點燃發動機工作在低消耗、低排放的高 效轉速工作區，發動機在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率是 發動機滿負荷輸出功率的40% 70%。目前沒有全面推廣使用HCCI發動機的 主要原因，是由於HCCI發動機在高轉速大負荷工況下，電控系統及傳感器 的跟蹤反應速度和控制精度達不到發動機要求，特別是在發動機高速區的 變化更加難以控制，再加上燃燒溫度低，難以採用渦輪增壓裝置。而本專利避開了 HCCI發動機在高轉速大負荷工況下的不足，利用了它在中低轉速、 中低負荷下的顯著優勢，這是HCCI發動機在應用技術上的重大突破。
作為優選，發動機的輸出聯接發電機，發電機通過整流器連接整車電 池組。發動機上聯接發電機，在使用空調時發動機剩餘的功率可以用來發 電，補充車載電池的儲電量，從而延長電動汽車的續駛裡程；當需要超出 電動車規定的續駛裡程行駛時，可充分利用燃油供給HCCI發動機，使其帶 動發電機工作，在行駛中不斷地給車載電池進行補充電量，這可以使電動 車行駛相當長的裡程，以滿足較長裡程行駛的需要；此外，在車載電池的 蓄電量耗盡時，還可以停車利用發電機為車載電池充電，使電動汽車具備 跛行回家的功能，避免電動汽車出現車載電池儲電不足而半路拋錨，等待 救援的尷尬局面。
作為優選，發動機在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率大 於電動汽車除驅動電機外的所有耗電設備的功率總和，發動機的滿負荷輸 出功率為8-12千瓦。為了延長電動汽車的續駛裡程，在發動機工作時，電 動汽車上所有的耗電設備包括空調、音響、大燈等所需的能源，均由發動 機提供，這樣，整車電池組的存電量就單供電動汽車驅動電機使用，可以 增加電動汽車的續駛裡程。考慮到一般電動汽車上空調、音響、大燈等耗 電設備的總功率為4 8千瓦，同時考慮發動機不在滿負荷狀態下工作，因 此，發動機的滿負荷輸出功率可以選用8 12千瓦。
作為優選，發電機為三相勵磁矽整流發電機或三相矽整流發電機，發 電機的工作狀態由系統控制器控制，發電機的輸出功率大於電動汽車上除 驅動電機、空調壓縮機外的所有耗電設備的功率總和。由於空調壓縮機HCCI發動機直接帶動，因此，發電機的輸出功率只用於電動汽車上除驅動 電機、空調壓縮機外的耗電設備，發電機的輸出功率可以根據電動汽車的 具體配置情況加以選擇， 一般發電機的輸出功率在1 3千瓦之間。考慮到 汽車上使用直流電源，而三相矽整流發電機自帶整流電路，且輸出的直流 電壓平穩，因此，發電機採用三相勵磁矽整流發電機或三相矽整流發電機， 這樣無需單獨設置整流電路，同時，選用矽整流發電機的輸出電壓與電動 汽車上整車電池組的工作電壓相適配，可以進一步簡化電路的結構。
作為優選，空調壓縮機為高效率漩渦壓縮機，工作在中高速高效工作 區，空調壓縮機的輸入功率為3 4千瓦。渦旋壓縮機是一種新型、節能、 省材和低噪的容積式壓縮機，該機主要是利用動、靜渦旋齒的相對公轉運 動形成閉死容積的連續變化，實現壓縮氣體的目的，與同容量的往復式相 比，其效率可提高10%，體積減少40%，噪聲減少5 6dB，具有結構簡單， 零件數少，無易損件，可靠性高的優點。對於一般的電動汽車，選用輸入 功率為3 4千瓦的空調壓縮機即可滿足整車對空調系統的要求。
作為優選，空調壓縮機通過高低壓開關連接冷凝器，冷凝器通過儲液 罐、膨脹閥連接蒸發器，蒸發器與空調壓縮機相連接，構成一個閉環製冷 系統。
作為優選，離合器為電磁離合器，電磁離合器受系統控制器控制。電 磁離合器控制容易，系統控制器可以通過繼電器直接控制電磁離合器，操 作方便。
作為優選，系統控制器通過發動機控制器將HCCI均質充氣壓縮點燃發 動機控制在低消耗、低排放的高效轉速工作區，系統控制器控制空調壓縮機及發電機的工作狀態。系統控制器通過發動機控制器將HCCI均質充氣壓 縮點燃發動機控制在低消耗、低排放的高效轉速工作區，使HCCI發動機低 消耗、低排放的優勢得以充分顯現；系統控制器控制空調壓縮機及發電機 的工作狀態，在需要使用空調時，系統控制器通過繼電器閉合電磁離合器 從而開啟空調壓縮機，不需要使用空調時，系統控制器通過繼電器分開電 磁離合器從而關閉空調壓縮機；需要使用發電機時，系統控制器接通發電 機的輸出電路，不需要使用發電機時，系統控制器斷開發電機的輸出電路。 通過系統控制器的控制，根據不同的情況，發動機可以單獨帶動空調壓縮 機或發電機，也可以同時帶動空調壓縮機和發電機，發動機單獨帶動空調 壓縮機或發電機時，雖然發動機的功率較空調壓縮機或發電機高出許多， 但由於HCCI發動機在低速、低負荷下同樣具有低消耗、低排放的特點，因 此，不會造成發動機功率的浪費，從而做到了整車經濟性最好，排放性能 最佳，達到了環保、節能的目的。
本發明的實質效果是它有效地解決了目前電動汽車存在的車內空調 耗費電能大而影響電動汽車續駛裡程的問題，也解決了現有車載空調系統 採用普通小型發動機存在油耗大、廢氣排放量大，影響環保的問題。本發 明採用了高效率HCCI發動機，可體現出它獨有的燃油經濟性和低排放，用 較少的燃料即可滿足電動車空調系統以及延長續駛裡程的需要，為HCCI發 動機開闢了一個新的應用領域，與採用電動空調相比，本發明可以減少整 車電池數量，有效地降低整車製造成本和使用費用。同時，當車載電池的 儲電量在行駛途中耗盡時，本發明還可以為其充電，使電動汽車具備跛行 回家的功能。


圖1是本發明電動汽車車載獨立式空調系統的結構框圖。圖2是本發明電動汽車車載獨立式空調系統的空調系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖對本發明技術方案的具體實施方式
作進 一步的說明。 實施例1在如圖1所示的實施例1中，電動汽車車載獨立式空調系統，包括發 動機、車載空調，所述的發動機l為高效率、低排放的HCCI均質充氣壓縮 點燃發動機，發動機1的滿負荷輸出功率為10千瓦，發動機1通過發動機 控制器6與系統控制器7電路連接。發動機1採用一帶二的方式，其輸出 軸直接與發電機2機械連接，同時通過皮帶輪、離合器3與空調壓縮機4 機械連接，離合器3為電磁離合器，系統控制器7通過繼電器控制電磁離 合器的開合；空調壓縮機4為高效率漩渦壓縮機，空調壓縮機4的輸入功 率為3.5千瓦；發電機2為三相勵磁矽整流發電機，發電機2的輸入功率 為2千瓦，其輸出通過設置在發電機內部的整流器連接整車電池組5，發電 機2的輸出電壓與電動車整車電池組的工作電壓相適配。發電機2的工作狀態由系統控制器7控制，系統控制器7通過發動機 控制器6將HCCI均質充氣壓縮點燃發動機控制在低消耗、低排放的高效轉 速工作區，發動機在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率控制在 發動機滿負荷輸出功率的60%左右，其輸出功率大於電動汽車除驅動電機外的所有耗能設備的功率總和。系統控制器7控制空調壓縮機4及發電機2 的工作狀態。空調壓縮機4工作在中高速高效工作區，空調壓縮機4通過高低壓開 關8連接冷凝器9，冷凝器9通過儲液罐10、膨脹閥11連接蒸發器12，蒸 發器12與空調壓縮機4相連接，構成一個閉環製冷系統(見圖2)。 實施例2實施例2的HCCI發動機1滿負荷輸出功率為8千瓦，發電機2為三相 勵磁矽整流發電機，發電機的輸入功率為1千瓦，空調壓縮機4的輸入功 率為3千瓦，發動機在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率控制 在發動機滿負荷輸出功率的55%左右，其餘與實施例1相同。 實施例3實施例3的HCCI發動機1滿負荷輸出功率為12千瓦，發電機2為三 相矽整流發電機，發電機的輸入功率為3千瓦，空調壓縮機4的輸入功率 為4千瓦，其餘與實施例l相同。電動汽車正常行駛時，系統控制器通過發動機控制器將HCCI均質充氣 壓縮點燃發動機控制在低消耗、低排放的高效轉速工作區，發動機帶動空 調壓縮機運轉，為整車空調系統提供動力，其剩餘的動力通過發電機發電， 為整車電池組補充電量，以增加電動車的續駛裡程；電動車無須充電或長 時間停車等待時，系統控制器將發電機的輸出斷開，發動機的動力只提供 給空調壓縮機，這樣可以降低發動機的輸出功率，節約能源；當電動汽車 急需補充電量時，系統控制器可以通過電磁離合器斷開空調壓縮機，將發 動機的動力只提供給發電機發電，以滿足電動汽車快速充電的需要。
權利要求
1.一種電動汽車車載獨立式空調系統，包括發動機、車載空調，其特徵是所述的發動機(1)為高效率、低排放的HCCI均質充氣壓縮點燃發動機，發動機(1)的輸出通過離合器(3)聯接空調壓縮機(4)，發動機(1)通過發動機控制器(6)連接系統控制器(7)。
2. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的HCCI均質充氣壓縮點燃發動機工作在低消耗、低排放的高效轉 速工作區，發動機在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率是發 動機滿負荷輸出功率的40% 70%。
3. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的發動機(1)的輸出聯接發電機(2)，發電機(2)通過整流器 連接整車電池組(5)。
4. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的發動機(1)在低消耗、低排放的高效工作模式下的輸出功率大 於電動汽車除驅動電機外的所有耗能設備的功率總和。
5. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的發動機(1)的滿負荷輸出功率為8 12千瓦。
6. 根據權利要求3所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的發電機(2)為三相勵磁矽整流發電機或三相矽整流發電機，發 電機的工作狀態由系統控制器(7)控制，發電機的輸出功率大於電動汽 車上除驅動電機、空調壓縮機外的所有耗電設備的功率總和。
7. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的空調壓縮機(4)為高效率漩渦壓縮機，工作在中高速高效工作 區，空調壓縮機(4)的輸入功率為3 4千瓦。
8. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的空調壓縮機(4)通過高低壓開關(8)連接冷凝器(9)，冷凝 器(9)通過儲液罐(10)、膨脹閥(11)連接蒸發器(12)，蒸發器(12) 與空調壓縮機(4)相連接組成一個閉環製冷系統。
9. 根據權利要求1所述的電動汽車車載獨立式空調系統，其特徵在 於所述的離合器(3)為電磁離合器，電磁離合器受系統控制器(7)控 制。
10. 根據權利要求l或2或3或4或5或6或7或8或9所述的電動 汽車車載獨立式空調系統，其特徵在於系統控制器(7)通過發動機控制 器(6)將HCCI均質充氣壓縮點燃發動機控制在低消耗、低排放的高效 轉速工作區，系統控制器(7)控制空調壓縮機(4)及發電機(2)的工 作狀態。
全文摘要
本發明公開了一種電動汽車車載獨立式空調系統，包括發動機及車載空調系統，其發動機採用高效率、低排放的HCCI均質充氣壓縮點燃發動機，發動機的輸出通過離合器聯接空調壓縮機，發動機通過發動機控制器連接系統控制器，發動機工作在低消耗、低排放的高效轉速工作區，發動機在高效工作模式下的輸出功率是發動機滿負荷輸出功率的40％～70％。它有效地解決了目前電動汽車存在的車內空調耗費電能大而影響電動汽車續駛裡程的問題，也解決了現有車載空調系統採用普通小型發動機存在油耗大、廢氣排放量大，影響環保的問題。本發明為HCCI發動機在應用技術上開闢了一個新領域，並且具有獨特的比較優勢。
文檔編號B60H1/02GK101665069SQ20081012070
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月1日 優先權日2008年9月1日
發明者張柏林, 李書福 申請人:浙江吉利控股集團有限公司