CN100441985C

CN100441985C - 汽车用空调装置的控制方法

Info

Publication number: CN100441985C
Application number: CNB2005101142509A
Authority: CN
Inventors: 李亭勋
Original assignee: Halla Climate Control Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: KR101151995B1; CN1818518A; KR20060053225A; DE602005008158D1

Abstract

汽车用空调装置的控制方法，其根据目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值而控制压缩机的排出容量。包括下述步骤：对目标排出热量进行运算；对目标蒸发器温度进行运算；根据上述目标排出热量，判断是高负荷控制，还是低负荷控制；根据上述负荷大小，对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的控制值进行第1次强制控制，之后进行第2次普通控制；在判定为上述高负荷控制的情况下，在上述强制控制中初期将上述控制值保持为最大设定值，之后以一定的变化率使之减少。由此，在空调装置运转初期，使实际蒸发器温度快速达到目标蒸发器温度且可确保温度稳定性。

Description

汽车用空调装置的控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车用空调装置的控制方法，特别涉及一种汽车用空调装置的控制方法，其根据于目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差值大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值(Duty)，并可有效地控制压缩机的排出容量。

背景技术

在可变容量型斜板式压缩机中，根据负荷，通过压力调节阀改变制冷剂的压力，由此调节斜板的倾斜角。通过该斜板的倾斜角调整使活塞的行程距离变化，由此可调节制冷剂的排出容量；根据上述制冷剂的排出容量的变化，调节蒸发器温度。

上述压力调节阀可分为内部控制式和外部控制式，在日本公开特许第2001-107854号文献很好地揭示了这种可变容量型斜板式压缩机的结构。

在安装具有如上所述的可变容量型斜板式压缩机的空调装置的汽车中，在该空调装置的运转初期，必须根据实际蒸发器温度与目标蒸发器温度之间的温度差而适当地使空调装置运转。例如，显然，为使压缩机快速而有效地到达目标蒸发器温度，并且乘车感觉不错，不用说必须在不产生较大的噪音的条件下，调节制冷剂的排出容量。

日本公开特许第2003-200730号文献中公开了下述的技术：对于实际蒸发器温度与目标蒸发器温度之间的温度差，选定可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的输出(Duty，即控制值)，然后，对压缩机的排出容量进行比例-积分控制。

根据该技术，具有使蒸发器温度快速降低的优点，但是，在压力调节阀的初期电流值和实际蒸发器温度高于目标值时，由于空调装置的初期运转时实际蒸发器温度较高，故为降低温度，必须进一步提高压力调节阀的控制电流值，这样会产生蒸发器温度过于低于额定值(Undershoot)，需花较长的稳定时间才达到使电流值下降收敛的问题。

另外，在日本公开特许第2002-327686号文献中，公开了以下的技术：在空调装置运转时，对压力调节阀的输出从最小慢慢地增加地进行控制。

根据该技术，具有下述的优点：通过对压力调节阀的排出容量从最小慢慢地增加进行控制，可防止运转振荡(shock)，提高乘车舒适感，改善噪音问题；但是，还在需花较长的稳定时间才达到目标蒸发器温度的问题。

另外，在上述现有技术等中存在以下的问题：与要求高负荷的场合和要求低负荷控制的场合无关，通过按相同方式对压力调节阀的输出进行控制，会由于各种情况使对目标蒸发器温度的收敛性和稳定性进一步降低。

发明内容

发明要解决的技术课题

本发明的目的在于：根据于目标蒸发器温度和实际蒸发器温度的温度偏差值大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值(Duty)，并有效地控制压缩机的排出容量。

本发明的另一目的在于：根据上述温度偏差大小，对上述压力调节阀的目标控制值进行第1次强制控制，之后，进行第2次普通控制，由此，使蒸发器温度快速地到达目标蒸发器温度，并且在无波动而稳定地到达该目标蒸发器温度。

用于解决课题的技术方案

发明的方案

为实现上述目的，本发明的汽车用空调装置的控制方法的特征在于，其包含下述步骤：对目标排出热量进行运算；对目标蒸发器温度进行运算的步骤；根据上述目标排出热量的步骤，判断是高负荷控制还是低负荷控制的步骤；根据上述负荷大小，在对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的控制值(Duty)进行第1次强制控制之后，进行第2次普通控制的步骤；当判定为上述高负荷控制时，将上述强制控制在初期保持为最大设定值，之后以一定的变化率而减小。

优选的是，上述压力调节阀的控制值的最大设定值在70～100％的范围内。

另外，优选的是，在上述强制控制过程中，将上述控制保持为最大设定值后，当实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度差为规定温度差以下时，以一定的变化率减小上述控制值。另外，优选的是，从上述强制控制转换为上述普通控制的时点是指实际蒸发器温度与规定时间以前的实际蒸发器温度的温度差绝对值为规定值以下的时点。

根据本发明，当判定为上述低负荷控制时，优选的是，上述强制控制以规定时间强制地将上述控制值保持为最小设定值。另外，优选的是，上述压力调节阀的控制值的控制最小设定值在0～40％的范围内。

另外，优选的是，上述压力调节阀的普通控制为比例-积分(PI)控制或比例-积分-微分(PID)控制。

此外，优选的是，上述普通控制，根据负荷的大小而变化地设定的控制系数，由此控制上述控制值。优选的是，上述控制系数以具有与实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度偏差的绝对值成比例的值大小的方式来设定。另外，优选的是，当上述温度偏差的绝对值在规定值以上时，上述控制系数设定为最大设定值。

还有，优选的是，对上述目标蒸发器温度进行运算的步骤，使用者设定车辆的目标室内温度，由设定于车辆的规定位置的传感器来检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并输入这些值，根据上述目标室内温度、车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，对空调装置出口(Vent)的目标排出温度进行运算，输入最大蒸发器温度，对上述出口的目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较而运算目标蒸发器温度。

再有，输入上述最大蒸发器温度的步骤，根据压缩机最小驱动时流入蒸发器的空气的温度，对最大蒸发器温度进行运算，并输入该温度。

而且，优选的是，对目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较的步骤，当上述出口的目标排出温度低于最大蒸发器温度，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度；当上述目标排出温度高于最大蒸发器温度，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。

进而，优选的是，在由设置于上述车辆的规定位置的传感器检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并将它们输入的步骤之后，还包含对出口目标排出热量进行运算的步骤。

还有，优选的是，对上述目标排出热量进行运算的步骤，根据使用者输入的车辆的目标室内温度、从设置于车辆的规定位置的传感器输入的车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量而进行运算。

再有，优选的是，在判定为上述低负荷控制的场合，将上述压力调节阀的控制值设定为最小，测定冷却水温度并判断其是否在设定冷却水温度以下，如果上述冷却水温度在设定冷却水温度以下，则将温度调节门的开度设定为最大供热位置。

附图说明

图1是表示可变容量型斜板式压缩机的实例的剖视图；

图2是用以实现本发明的汽车用空调装置的控制方法的系统构成图；

图3是表示本发明的汽车用空调装置的控制方法的流程图；

图4是表示设定目标蒸发器温度的步骤的流程图；

图5是伴随高负荷控制的时间、压力调节阀控制值以及蒸发器温度的关系的曲线图；

图6是伴随低负荷控制的时间、压力调节阀控制值以及蒸发器温度的关系的曲线图。

附图符号说明

100 可变容量型斜板式压缩机

160 压力调节阀

240 温度调节门

300 控制单元

320 车外温度传感器

330 蒸发器温度传感器

340 车内温度传感器

350 日照量传感器

360 冷却水温度传感器

具体实施方式

通过下述依据附图的详细说明，会更加明白本发明的特征和优点。首先，本说明书和权利要求书所采用的术语、单词应基于发明人使用最好的方法说明其自身的发明而可适当地定义用语概念的原则，从而可对符合本发明的技术思想的含义和概念进行解释。

图1表示可变容量型斜板式压缩机100的实例。上述可变容量型斜板式压缩机100包含：缸柱(Cylinder Block)110，其沿同心圆在纵向上形成多个缸膛112(Cylinder Bore)；多个活塞(Piston)114，其插入上述缸柱110的各缸膛112中；前方壳体120，其与上述缸柱110的前方连接，在其内部形成曲柄室122；后方壳体130，其与上述缸柱110的后方连接，在其内部形成制冷剂吸入室132和制冷剂排出室134；驱动轴140，其支承在整个上述前壳120和缸柱110中；转子(Rotor)142，其在上述曲柄室122的内部与驱动轴140一起转动；斜板144，其以可活动的方式设置于上述驱动轴140的周围，其边缘以使活塞114前后移动的方式与各活塞114连接，而该边缘的一侧与转子142铰接；阀单元(Valve Unit)150，其介于上述缸柱110和后壳130之间，将制冷剂从制冷剂吸入室132吸入缸膛112中，并且将压缩制冷剂从缸膛112排到制冷剂排出室134中；以及外部控制式压力调节阀160，其设置于上述后壳130中以便调节连接上述制冷剂排出室134与曲柄室122的制冷剂返回流路的开度，以及调节斜板144相对驱动轴140的倾斜角。

转动单元根据如上所述的可变容量型斜板式压缩机100，在对电磁离合器146通电的情况下，发动机E的动力通过电磁离合器146，传递给驱动轴140，由此使斜板144转动。通过该斜板144的转动，使多个活塞114等依次前后移动。在活塞114相对上述缸膛112后退时(即吸入行程时)，由于缸膛112内部的压力下降使阀单元150的吸入侧打开，而使缸膛112和吸入室相互连通，由此，将制冷剂从吸入室吸入到缸膛112中。另外，在活塞114向缸膛112侧前进时(即压缩行程时)，由于缸膛112内部的压力的增加而对吸入到缸膛112中的制冷剂进行压缩，同时将阀单元150的排出侧打开，使缸膛112与制冷剂排出室134相互连通，由此，将压缩制冷剂从缸膛112排到制冷剂排出室134中。

并且，根据负荷，通过上述压力调节阀160，调节连接上述制冷剂排出室134与曲柄室122的制冷剂恢复流路的开度，改变斜板144的倾斜角，由此使制冷剂的排出容量发生变动。即，当对压力调节阀160输出(Duty，电流值)为最大时，根据斜板144相对驱动轴140侧越倾斜，越会使活塞144的行程距离变大，并增加制冷剂的排出容量。当对压力调节阀160输出为最小时，使活塞114的行程距离缩短的方式斜板140的倾斜度变化，由此来减小制冷剂的排出容量。

图2表示采用如上所述可变容量型斜板式压缩机100的汽车用空调装置。

如图2所示，上述空调装置包含：空调箱210；送风机220，其设置于上述空调箱210的入口侧；蒸发器200，其内置于上述空调箱210内，通过压缩机100使制冷剂通过；加热芯体230，其冷藏于上述空调箱210中，冷却水从发动机E供给该加热芯体230；温度调节门240，其调节经过上述蒸发器200的空气的冷气通路和热气通路的开度；压缩机100，其从上述蒸发器200吸入制冷剂，再将它排出；冷凝器170，其对从上述压缩机100供给的制冷剂进行冷凝，再将它排出；接纳干燥器180，该接纳干燥器180对从冷凝器170供给的制冷剂进行气液分离；膨胀阀190，其压缩小从上述接纳干燥器180供给的制冷剂并将它送向蒸发器200。符号212、214、216分别表示出口，标号212d、214d、216d分别表示调节上述出口212、214、216的开度的门。

另一方面，通过控制单元300来控制对以下三个构件的驱动输出：在以持续中断的方式将发动机E的动力传递给压缩机100的电磁离合器146、用以通过调节斜板144的倾斜角来控制压缩机100的排出容量的压力调节阀160、用以调节温度调节门240的开度的促动器310的驱动输出。即，控制单元300，按是否截断对电磁离合器146通电，以及将温度调节门240转动至加热芯体230侧流路或绕过该加热芯体230的流路侧的方式来控制促动器(Actuator)310的输出电压；而按改变斜板144相对驱动轴140的倾斜角而使压缩机100的排出容量变化的方式来控制对压力调节阀160的输出电流值。

在图2中，未加以说明的符号：320表示蒸发器温度传感器，330表示车外温度传感器，340表示车内温度传感器，350表示日照量传感器，以及符号360表示冷却水温度传感器，另外，将这些传感器的检测信号输入到控制单元300中。

下面对本发明的汽车用空调装置的控制方法进行描述。

如图3所示，若使空调装置运转，则将来自蒸发器温度传感器320、车外温度传感器330、车内温度传感器340、日照量传感器350以及冷却水温度传感器360等各种传感器的信号输入到控制单元300中(步骤S100)。

接着，通过上述控制单元300，对目标排出热量进行运算(步骤S110)。上述目标排出热量，可根据使用者已输入的车辆的目标室内温度、从设置于车辆的规定位置的传感器330、340、350检测而输入的车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量来运算。

下面通过上述控制单元300，对目标蒸发器温度进行运算(步骤S120)。

上述目标蒸发器温度可通过图4所示的步骤来运算，即，使用者设定目标室内温度(步骤S121)。接着，由设置于车辆的规定位置的传感器330、340、350检测的车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，并将这些数据输入到控制单元300中(步骤S122)。其次，根据上述目标室内温度、车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，对空调装置的出口212、214、216的目标排出温度进行运算(步骤S124)。之后，输入最大蒸发器温度(步骤S125)。进而，对上述出口212、214、216的目标排出温度与上述最大蒸发器温度进行比较(步骤S126)而选定目标蒸发器温度(步骤S127)。

另外，优选的是，输入上述最大蒸发器温度的步骤，在压缩机100最小驱动时，根据流入蒸发器200中的空气的温度，对最大蒸发器温度进行运算并将其输入。

此外，优选的是，在对目标排出温度和上述最大蒸发器温度进行比较的步骤中，当目标排出温度低于最大蒸发器温度时，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度；当目标排出温度高于最大蒸发器温度时，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。

还有，在由设置于上述车辆的规定位置的传感器330、340、350检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并将其输入的步骤(步骤S122)之后，还可进而包含对出口212、214、216的目标排出热量进行运算的步骤(步骤S123)，其后，可根据上述目标排出热量对该出口212、214、216的目标排出温度进行运算(步骤S124)。

如上述那样，在对目标蒸发器温度进行运算后，根据上述目标排出热量来判断是高负荷控制还是低负荷控制(步骤S130)。例如，外气温度为30℃以上时，可判断为高负荷控制，对这种负荷的大小的判断可按适合的基准来设定。

根据本发明，依据上述负荷的大小，对压力调节阀160的控制值进行第1次强制控制，并进行第2次普通控制，其具体的过程如下。

首先，在判定为高负荷控制时，如图3和图5所示，在上述强制控制中，将上述压力调节阀160的控制值初期保持为最大设定值(步骤S140)，之后，使之按一定的变化率而减小(步骤S160)。

上述最大设定值，例如可设定在70～100％的范围内，更优选的是设定在80～90％的范围内。

另外，在上述高负荷控制过程中，判断实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度差是否在设定温度差以下(步骤S150)。优选的是，在将上述控制值保持为最大设定值后，当实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的差异为规定温度差(例如，5℃)以下时，则按一定的变化率减小上述控制值。

此外，从上述强制控制转换为普通控制的时点是指由蒸发器温度传感器320检测的实际蒸发器温度处于稳定状态的时点，优选的是实际蒸发器温度(Tn)与规定时间(Δt，例如2.7秒)以前的实际蒸发器温度(Tn-1)的温度差的绝对值在规定值(例如0.3)以下的时点。

还有，优选的是，上述普通控制为比例-积分控制或比例-积分-微分控制。

再有，上述目标蒸发器温度和实际蒸发器温度意思指经过蒸发器而排出的空气温度或蒸发器本身的温度，但可根据需要，采用两者中任何一种温度。

如上述所述，在高负荷控制过程中，在从将压力调节阀160的控制值保持为最大后，再以一定的变化率减小的方式进行强制控制，之后，在实际蒸发器温度低于目标蒸发器温度的状态下进行普通控制，其原因在于考虑到加热装置的速效性，实际蒸发器温度可快速达至目标蒸发器温度。例如，在高负荷控制过程中，如果将普通控制时点设定为实际蒸发器温度高于目标蒸发器温度时点，则对搭乘者造成不适，使实际蒸发器温度达到目标蒸发器温度的时间增加。

另一方面，在判定为低负荷控制的情况下，如图6所示，进行将上述压力调节阀160的控制值在规定时间强制地保持为最小设定值的强制控制(步骤S200)，根据负荷值大小，可变化地设定控制系数，进行普通控制(步骤S180)。优选的是，上述普通控制不产生低于额定值的情况。

优选的是，将控制值保持为最小设定值的时间是例如1分钟以下。另外，上述最小设定值可设定在0～40％的范围内，更优选的是设定在30～40％的范围内。

此外，在上述低负荷控制过程中，还可额外地通过冷却水温度传感器360测定冷却水温度来判断该温度是否在设定冷却水度以下(步骤S210)。在上述冷却水温度为设定冷却水温度以下的情况下，如图2所示，将温度调节门240的开度设定在最大供热位置(即热气通路关闭位置)。即，防止由于较低的冷却水温度造成空气的排出温度降低。另外，当冷却水温度在设定冷却水温度以上时，则将温度调节门240控制在正常位置。

在如上所述的过程中，当进行低负荷控制时，蒸发器温度可无波动而稳定地达到目标蒸发器温度。其可通过温度调节门240的开度调节而更能有效地实现。

还有，优选的是，上述低负荷控制过程中的普通控制也为比例-积分控制，或比例-积分-微分控制。

再有，优选的是，在上述高负荷控制或低负荷控制过程中，当进行普通控制时，根据负荷的大小而可变化地采用的控制系数根据其控制方式为比例增益、积分增益或微分增益。另外，优选的是上述控制系数按具有与实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度偏差的绝对值成比例的值大小的方式来进行设定；在上述温度偏差的绝对值在规定值以上的情况下，优选的是将控制系数设定为最大设定值。其原因在于，在上述温度偏差较大的情况下，较小地设定上述控制系数以快速地达到目标蒸发器温度，在上述温度偏差较小的情况下，较小地设定上述控制系数，以使无波动而稳定地达到目标蒸发器温度。

发明的效果

根据如上所述构成的本发明的汽车用空调装置的控制方法，依据从目标排出热量进行判定的负荷大小，将用以调节从制冷剂排出室134返回至曲柄室122的制冷剂的流量以及调节调节斜板144的倾斜角的压力调节阀160的控制值进行第1次强制控制，之后，进行第2次普通控制，由此，在空调装置运转期间，不仅可使实际蒸发器温度快速地达到目标蒸发器温度，而且可确保温度的稳定性，从而可实现谋求舒适的汽车行驶。

Claims

1.一种汽车用空调装置的控制方法，其特征在于，其包含下述步骤：

对目标排出热量进行运算的步骤；

对目标蒸发器温度进行运算的步骤；

根据上述目标排出热量，判断是高负荷控制还是低负荷控制的步骤；

根据上述负荷大小，对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的控制值进行第1次强制控制，之后，进行第2次普通控制的步骤；

在判定为上述高负荷控制的情况下，在上述强制控制中，初期将上述控制值保持为最大设定值，之后，以一定的变化率使之减少。

2.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述最大设定值在70～100％的范围内。

3.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述强制控制过程中，当实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度差为规定温度差以下时，使上述控制值以一定的变化率从最大设定值开始减小。

4.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述普通控制的时点是指实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度差的绝对值在规定值以下的时点。

5.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：在判定为上述低负荷控制的情况下，上述强制控制以规定时间强制地将上述控制值保持为最小设定值。

6.根据权利要求5所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述最小设定值在0～40％的范围内。

7.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述压力调节阀的普通控制为比例-积分控制或比例-积分-微分控制。

8.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述普通控制中，通过根据负荷的大小而变化地设定的控制系数来设定上述控制值。

9.根据权利要求8所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：上述控制系数以具有与实际蒸发器温度与目标蒸发器温度的温度偏差的绝对值成比例的值大小的方式来设定。

10.根据权利要求9所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：在上述温度偏差的绝对值为规定值以上的情况下，上述控制系数设定为最大设定值。

11.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：对上述目标蒸发器温度进行运算的步骤，使用者设定车辆的目标室内温度，由设定在车辆的规定位置的传感器检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并将这些值输入，根据上述目标室内温度、车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，对空调装置出口的目标排出温度进行运算，输入最大蒸发器温度，对上述出口的目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较而运算目标蒸发器温度。

12.根据权利要求11所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：输入上述最大蒸发器温度的步骤，根据流入压缩机的最小驱动时蒸发器的空气温度，对最大蒸发器温度进行运算并输入该温度。

13.根据权利要求11或12所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：当上述出口的目标排出温度低于最大蒸发器温度时，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度；当上述出口的目标排出温度高于最大蒸发器温度，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。

14.根据权利要求11所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：在由设置于上述车辆的规定位置的传感器检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并将它们输入的步骤之后，还进而包含对出口目标排出热量进行运算的步骤。

15.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：对上述目标排出热量进行运算的步骤，根据使用者输入的车辆的目标室内温度、从设置于车辆的规定位置的传感器输入的车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量而进行运算。

16.根据权利要求1所述的汽车用空调装置的控制方法，其特征在于：在判定为上述低负荷控制的情况下，将上述压力调节阀的控制值设定为最小，测定冷却水温度并判断是否在设定的冷却水温度以下，如果上述冷却水温度在设定的冷却水温度以下，则将温度调节门的开度设定至最大供热位置。