一種客車專用車空調系統的製作方法

2023-06-11 06:27:51

專利名稱：一種客車專用車空調系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種涉及客車專用的空調系統。
背景技術：
隨著客車專用車的發展，單一傳統簡單的開啟式壓縮機空調系統已經無法適應特種車輛的需求。由於客車專用車需要在全天候多環境下使用，所以車載電器設備較多，造成保證設備的正常工作難度很大。另外，部分功能要求這種車能夠提供安靜舒適的環境，在野外、市區都可以使用既要能夠滿足保密性會議等特殊需求，駐車時發動機不工作，又要保持車能溫度環境控制及其他設施運行，即駐車時對震動和噪音要求較為苛刻，此時只有避免發動機運行才能夠基本滿足以上的要求。而目前的客車空調系統，均是利用發動機驅動，沒有其他的動力驅動模式，不能滿足客車專用車的需求。

發明內容
本發明的目的是提供一種可根據不同需要，利用不同種驅動模式來驅動空調系統工作的客車專用車空調系統。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案本發明包括動力源驅動系統以及在動力源驅動系統的驅動下工作的製冷系統，所述的動力源驅動系統包括機械驅動單元和電力驅動單元，所述的機械驅動單元和電力驅動單元受控制器總成的控制而工作，控制器總成的輸入端連接至少一個工作狀態傳感器；其中，機械驅動單元包括由發動機驅動的開啟式壓縮機總成和直流發電機總成；所述的電力驅動單元為獨立發電機總成或者市電電源輸入端子。在所述的電力驅動單元中，獨立發電機總成或者市電電源輸入端子通過電器控制箱總成驅動全封閉電動壓縮機總成。所述的電器控制箱總成包括與獨立發電機總成或者市電電源輸入端子相連接的電源轉換模塊以及與其相連接的驅動源切換電路。所述的開啟式壓縮機總成、直流發電機總成組合布置在發動機附近；全封閉電動壓縮機總成和電器控制箱總成布置在客車裙部一側的艙體位置；控制器總成安放在司機駕駛艙內的儀表臺上。所述的全封閉電動壓縮機總成為定頻壓縮機，所述的獨立發電機總成或者市電電源為三相AC380V電源或兩相AC220V電源。所述的全封閉電動壓縮機總成為變頻壓縮機，其內置有變頻器或軟啟動器；所述的獨立發電機總成或者市電電源為變頻交流電源。所述的直流發電機總成為DC27V直流無電瓶發電機總成，或者為客車發動機自帶的DC27V有電瓶發電機。位於開啟式壓縮機總成上的電磁離合器皮帶輪，驅動DC27V直流無電瓶發電機總
3成工作。所述的製冷系統包括蒸發器總成和冷凝器總成，且蒸發器總成和冷凝器總成對接後安裝布置在客車車大頂上。所述的冷凝器總成中，冷凝芯體「八」字形布置；所述的蒸發器總成內，兩個蒸發芯體並列布置；在所述冷凝芯體的上方布置冷凝風機，在兩個蒸發芯體的兩側分別布置蒸發風機。在所述蒸發器總成的迴風口上設置電控盒，所述的電控盒包括至少一個空調狀態調整繼電器主迴路。採用上述技術方案的本發明，採用全封閉壓縮機系統接入車外發獨立電機組或者市電AC220V，從而滿足了客車專用車的多種需求1、發動機提供動力源，2、獨立發電機組提供動力源，3、市電接入提供動力源，在三種動力源模式下工作，滿足了專用車對製冷量、 風量的需求。壓縮機布置方面，將傳統的開啟式壓縮機總成布置在發動機側，發動機自帶為 DC27V直流無電瓶發電機總成為空調系統提供電源；將全封閉電動壓縮機總成置於客車底部的行李箱內，電器控制箱總成靠近全封閉電動壓縮機總成而布置。在蒸發冷凝總成的設計方面，蒸發器和冷凝器採用一對一的筒形密封方式連接。冷凝芯體和蒸發芯體均採用單芯體雙系統設計，即單個芯體有兩個獨立迴路，兩個迴路互不幹涉，結構緊湊，布局簡單。電器控制箱總成由電源整流模塊、變頻器或軟啟動器和接觸器等，整體布置在一塊電木板上，然後再與電器控制箱殼體連接而成。對於全封閉壓縮機系統，膨脹閥前的過冷液體管路上加裝電磁閥，其目的防止壓縮機啟動時液壓縮對壓縮機造成的損傷。控制器總成包括操作面板和電控盒，操作面板置於客車儀表臺上，電控盒置於蒸發器總成的迴風口上，實現對空調電器部件的正常運行、判斷和保護。本發明實現了三種動力電源的一體設計，雙系統和變頻控制有效實現了較寬範圍的能量調節，與客車能量需求完美匹配，舒適節能，可滿足不同車型的需要；控制系統實現了多種故障的檢測和處理，系統可靠性高。


圖1為本發明的空調系統的原理框圖。圖2為本發明蒸發總成和冷凝總成的對接布置圖。圖3為本發明空調的製冷系統原理圖。圖4為本發明電氣原理圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明包括動力源驅動系統以及在動力源驅動系統的驅動下工作的製冷系統，一般來說製冷系統由冷凝器總成4和蒸發器總成3構成。本發明中，動力源驅動系統包括機械驅動單元和電力驅動單元，且機械驅動單元和電力驅動單元都受控制器總成 7的控制而工作，控制器總成7的輸入端連接工作狀態傳感器，上述的工作狀態傳感器包括溫度傳感器、溼度傳感器、開關器件的狀態傳感器、電源狀態傳感器等等。其中，上述的機械驅動單元包括由發動機驅動的開啟式壓縮機總成1和直流發電機總成5 ；上述的電力驅動單元為獨立發電機總成6或者市電電源輸入端子30，二者均通過電器控制箱總成8驅動全封閉電動壓縮機總成2。即當採集的工作狀態信號顯示，發動機不工作時，採用獨立發電機總成6或者市電電源驅動製冷系統工作。需要說明的是，發動機驅動、獨立發電機總成6 驅動、和市電電源驅動三者是相互獨立的，且在同一時刻只有一種驅動模式工作。需要說明的是，在上述的描述中，全封閉電動壓縮機總成2可以為定頻壓縮機，也可以為變頻壓縮機。當全封閉電動壓縮機總成2為定頻壓縮機時，獨立發電機總成6或者市電電源為三相AC380V電源或兩相AC220V電源。當全封閉電動壓縮機總成2為變頻壓縮機，其內置有變頻器或軟啟動器，獨立發電機總成6或者市電電源為變頻交流電源。除此之外，上述的直流發電機總成5為DC27V直流無電瓶發電機總成，或者為客車發動機自帶的 DC27V有電瓶發電機。在布置方面，開啟式壓縮機總成1、直流發電機總成5組合布置在發動機附近，位於開啟式壓縮機總成1上的電磁離合器皮帶輪，驅動DC27V直流無電瓶發電機總成工作。全封閉電動壓縮機總成2和電器控制箱總成8布置在客車裙部一側的艙體位置；控制器總成 7安放在司機駕駛艙內的儀表臺上。如圖2所示，製冷系統包括蒸發器總成3和冷凝器總成4，且蒸發器總成3和冷凝器總成4對接後安裝布置在客車大頂上。其中，冷凝器總成4中，在冷凝芯體10的上方布置冷凝風機9，它與冷凝殼體共同組成冷凝器總成4，而且冷凝芯體10 「八」字形布置。蒸發器總成3內，兩個蒸發芯體13並列布置；在冷凝芯體10的上方布置冷凝風機9，在兩個蒸發芯體13的兩側分別布置蒸發風機17，而電磁閥14、後熱力膨脹閥16、前熱力膨脹閥11、 電控盒18、截止閥19、和視液鏡12等部件置於迴風口 100的上方；在蒸發芯體13的前後布置乾燥儲液器15和乾燥儲液器20 ；以上這些部件通過管路連接組成蒸發器總成3，而蒸發器總成3和冷凝器總成4對接後用玻璃鋼蓋子密封后組成本空調的頂置機組。圖3是本空調系統的製冷原理圖。製冷運行時，蒸發器內的液態製冷劑吸收了室內空氣傳給它的熱量而蒸發，形成低壓低溫的蒸氣，再被開啟式壓縮機總成1或全封閉電動壓縮機2吸入並壓縮後，製冷劑變成高溫高壓的氣體，排入冷凝芯體10。在冷凝芯體10 內氣態製冷劑的熱量被流過它的室外空氣帶走，氣態製冷劑冷凝成為高壓液體通過乾燥儲液器15，20、截止閥19或電磁閥14、視液鏡12流向前熱力膨脹閥11或後熱力膨脹閥16，經過熱力膨脹閥節流，變成低溫低壓兩相態製冷劑，再進入蒸發器中蒸發，如此周而復始地循環工作，達到降低車內環境溫度的目的。另外，為方便實施的控制，在蒸發芯體10的迴風口 100和出風口分別設置迴風溫度傳感器M和出風溫度傳感器25 ；在全封閉電動壓縮機2上設置排氣溫度保護器23 ；在開啟式壓縮機總成1的輸出端設置高壓開關21，在開啟式壓縮機總成1的輸入端和蒸發芯體10的輸入端均設置低壓開關22。本發明空調系統的工作原理為如圖1所示，空調系統有三種動力源。即1、發動機驅動開啟式壓縮機總成1+DC27V直流無電瓶發電機總成5電源；2、AC220V 50Hz獨立發電機組總成6提供動力源，3、220V 50hz市電電源。在這三種動力源提供電力或者動力的情況下，空調的工作模式分別如下a、客車發動機工作時，車載DC27V直流無電瓶發電機總成 5為本空調系統蒸發風機17和冷凝風機9以及控制器總成7提供電源。客車非獨立發動機為空調開啟式壓縮機總成1提供動力，驅動開啟式壓縮機空調系統如圖循環工作。b、駐車時，AC220v 50Hz獨立發電機組總成6提供電源或者市電AC220V 50hz電源接入時，AC220V50hz電源經過電器控制箱總成8分別被整流為DC27V直流電源和全封閉電動壓縮機總成2 所需的交流電電源，其中轉化後的DC27V直流電源為空調蒸發風機17、冷凝風機9、控制器總成7工作電源。需要說明的是，這該工作過程中，三種動力源只允許一種出現，機組只能夠在採用一種動力源情況下工作。空調控制器總成7作為控制的中樞，空調運行的所有參數信號都進入空調控制器總成7，所有控制信號也都由它輸出。空調控制器總成7根據高開關21、低壓開關22、排氣溫度保護器23、迴風溫度傳感器24、出風溫度傳感器25等輸入信號判斷處理，對空調開啟式壓縮機總成1、全封閉電動壓縮機2、蒸發風機17、冷凝風機9、電磁閥14等元件輸出工作信號，這樣空調系統通過空調控制器可以實現安全運行的目的。如圖4所示，本發明的電氣控制部分描述如下。在蒸發器總成3的迴風口上設置電控盒18，電控盒18包括至少一個空調狀態調整繼電器主迴路和保險，作為隔離和驅動單元接受來自控制器的指令並驅動直流冷凝風機、機械壓縮機的啟停及蒸發風機的啟停和調速。其中，空調狀態調整繼電器主迴路包括蒸發風機高速工作電路、蒸發風機中速工作電路和蒸發風機低速工作電路。具體地說，繼電器Kl驅動機械壓縮機的電磁離合器從而開啟機械壓縮機。繼電器K3、K4、K5和K6分別驅動冷凝風機。繼電器Kl 1、K12、K13和K14分別驅動蒸發風機的高速模式。繼電器K15、K16各驅動兩個蒸發風機的中速模式。繼電器Κ17、 Κ18各驅動兩個蒸發風機的低速模式。繼電器Κ19驅動一臺或兩颱風機，可作為汽車風道內輔助送風或車內輔助迴風使用。每一繼電器主迴路均有相應的保險對負載進行保護。RT1、 RT2為兩個熱電阻式溫度傳感器，RTl用來檢測蒸發器芯體溫度，RT2用來檢測車內環境溫度。電壓縮機迴路電磁閥，用於在需要時關斷空調冷媒，防止冷媒進入壓縮機。電磁閥對電壓縮機及供電裝置均能起到保護作用。圖4中電器控制箱總成8包括與獨立發電機總成6或者市電電源輸入端子30相連接的電源轉換模塊以及與其相連接的驅動源切換電路。其中，驅動源切換電路包括發動機切換電路、獨立發電機切換電路、和市電電源切換電路。電控箱接受來自控制器的指令完成對電壓縮機的控制。電控箱內各元件布置在絕緣板上，然後再與電控箱殼體固定，實現電氣件的電氣隔離保證安全性。AC/DC電源轉換模塊使用27V開關電源，輸出電壓穩定、安全性高。它用於在電壓縮機工作時，為空調直流迴路風機等器件提供電源。斷路器QFl為交流迴路總開關，同時對交流迴路提供安全保護。斷路器QF2用於對電壓縮機的保護。交流接觸器KM3用於電壓縮機的啟停控制。軟啟動器用於當電壓縮機開啟和關閉時提供軟啟動和軟關機功能，在保護壓縮機的同時減小電壓縮機啟動和關閉時對電源的衝擊。直流接觸器KMl和KM2用於27V直流迴路的切換.當汽車發動機工作時，KM2接通、KMl斷開，直流迴路由直流發電機GO供電。當有交流220V電源時，27V開關電源開始工作，KMl接通、KM2斷開，直流迴路由27V開關電源供電。繼電器K51用於軟啟動器控制迴路的信號隔離。繼電器肪4用於控制迴路供電的切換。當機械壓縮機工作時，控制器由主車27V電源供電；當電壓縮機工作時，控制器由27V開關電源供電。交流220V獨立發電機組Gl用於當汽車駐車於遠離城市電網而汽車發動機又不工作時，為空調系統提供電源，同時為車載其它電器設備供電。直流27V發電機GO用於當機械壓縮機工作時，為空調直流迴路提供電源。GO可以是獨立的直流無電瓶發電機也可以由汽車發動機自帶的直流27V有電瓶發電機替代。系統工作流程系統開機後，控制器檢測27V直流供電模塊是否供電正常，無27V
6輸出時，系統使用機械壓縮機，控制器根據車內溫度控制機械壓縮機和冷凝風機的開關、蒸發風機的開關與調速。同時檢測機械壓縮機迴路的高壓開關HI、低壓開關Ll狀態對機械壓縮機迴路進行保護和報警。控制器檢測到27V直流供電模塊正常供電時，說明有交流電源供電，此時使用電壓縮機。需開機時，控制器先打開冷凝風機進行預散熱，適當延時後開啟電壓縮機運行，電壓縮機在軟啟動器驅動下，緩慢啟動，電壓縮機啟動正常後開啟蒸發風機送風，並開啟電磁閥，系統進入正常工作，控制器根據車內溫度控制電壓縮機和冷凝風機的開關、蒸發風機的調速。同時檢測電壓縮機系統的高壓開關H2、低壓開關L2和溫度開關T2狀態。進行相應的保護和報警。在車內溫度下降至所需溫度後系統關閉壓縮機和冷凝風機，蒸發風機保持運行持續送風。當溫度再次升至需開啟壓縮機時，先開啟冷凝風機散熱，適當延時後開啟蒸發風機正常工作。當控制器收到關機操作時，系統開始關閉壓縮機，延時後關閉電磁閥切斷冷媒阻止其進入壓縮機，並逐步關閉蒸發風機。繼續延時，吹完餘熱後關閉冷凝風機。本發明控制器總成作為控制中樞，同時提供人機接口。通過控制器總成可設定空調運行所需的各種參數。控制器總成根據所設定的溫度、風速等參數控制空調系統自動運行。同時實時檢測空調系統運行中的各種參數。根據蒸發芯體溫度和車內溫度來判斷系統的運行狀態，根據相關的預設條件自動調整壓縮機、冷凝風機和蒸發風機的運行工況，提高系統可靠性，使機組穩定持續運行，從而提高整體舒適性。
權利要求
1.一種客車專用車空調系統，它包括動力源驅動系統以及在動力源驅動系統的驅動下工作的製冷系統，其特徵在於所述的動力源驅動系統包括機械驅動單元和電力驅動單元， 所述的機械驅動單元和電力驅動單元受控制器總成(7)的控制而工作，控制器總成(7)的輸入端連接至少一個工作狀態傳感器；其中，機械驅動單元包括由發動機驅動的開啟式壓縮機總成(1)和直流發電機總成(5)；所述的電力驅動單元為獨立發電機總成(6)或者市電電源輸入端子(30)。
2.根據權利要求1所述的客車專用車空調系統，其特徵在於在所述的電力驅動單元中，獨立發電機總成(6)或者市電電源輸入端子(30)通過電器控制箱總成(8)驅動全封閉電動壓縮機總成(2)。
3.根據權利要求2所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的電器控制箱總成 (8)包括與獨立發電機總成(6)或者市電電源輸入端子(30)相連接的電源轉換模塊以及與其相連接的驅動源切換電路。
4.根據權利要求3所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的開啟式壓縮機總成(1)、直流發電機總成( 組合布置在發動機附近；全封閉電動壓縮機總成( 和電器控制箱總成(8)布置在客車裙部一側的艙體位置；控制器總成(7)安放在司機駕駛艙內的儀表臺上。
5.根據權利要求2或4所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的全封閉電動壓縮機總成( 為定頻壓縮機，所述的獨立發電機總成(6)或者市電電源為三相AC380V電源或兩相AC220V電源。
6.根據權利要求2或4所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的全封閉電動壓縮機總成( 為變頻壓縮機，其內置有變頻器或軟啟動器；所述的獨立發電機總成(6)或者市電電源為變頻交流電源。
7.根據權利要求1所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的直流發電機總成 (5)為DC27V直流無電瓶發電機總成，或者為客車發動機自帶的DC27V有電瓶發電機。
8.根據權利要求7所述的客車專用車空調系統，其特徵在於位於開啟式壓縮機總成 (1)上的電磁離合器皮帶輪，驅動DC27V直流無電瓶發電機總成工作。
9.根據權利要求1所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的製冷系統包括蒸發器總成( 和冷凝器總成G)，且蒸發器總成( 和冷凝器總成(4)對接後安裝布置在客車車大頂上。
10.根據權利要求9所述的客車專用車空調系統，其特徵在於所述的冷凝器總成(4) 中，冷凝芯體(10) 「八」字形布置；所述的蒸發器總成(3)內，兩個蒸發芯體(13)並列布置；在所述冷凝芯體(10)的上方布置冷凝風機(9)，在兩個蒸發芯體(1 的兩側分別布置蒸發風機(17)。
11.根據權利要求1所述的客車專用車空調系統，其特徵在於在所述蒸發器總成(3) 的迴風(100)上設置電控盒(18)，所述的電控盒(18)包括至少一個空調狀態調整繼電器主迴路。
全文摘要
一種客車專用車空調系統，它包括動力源驅動系統以及在動力源驅動系統的驅動下工作的製冷系統，所述的動力源驅動系統包括機械驅動單元和電力驅動單元，所述的機械驅動單元和電力驅動單元受控制器總成的控制而工作，控制器總成的輸入端連接至少一個工作狀態傳感器；其中，機械驅動單元包括由發動機驅動的開啟式壓縮機總成和直流發電機總成；所述的電力驅動單元為獨立發電機總成或者市電電源輸入端子。本發明採用全封閉壓縮機系統接入車外發獨立電機組或者市電AC220V，從而滿足了客車專用車的多種需求1、發動機提供動力源，2、獨立發電機組提供動力源，3、市電接入提供動力源，在三種動力源模式下工作，滿足了專用車對製冷量、風量的需求。
文檔編號B60H1/00GK102336128SQ201110276520
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月19日 優先權日2011年9月19日
發明者張紅偉, 張鵬輝, 時紅臣, 桓曉鋒, 趙予傑, 趙博, 麻更新 申請人:鄭州科林車用空調有限公司