CN102650461B

CN102650461B - 车辆用空调控制系统

Info

Publication number: CN102650461B
Application number: CN201210046123.XA
Authority: CN
Inventors: 伊东勇; 桥之谷英树
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: JP5640810B2; JP2012171581A; DE102012101402B4; US20120216557A1; CN102650461A; DE102012101402A1

Abstract

本发明提供了一种车辆用空调控制系统，包括：蒸发器温度偏差计算部件；积分控制部件，基于蒸发器温度偏差计算积分值；以及输出值计算部件，基于该积分值计算请求压缩机输出值，并对该请求压缩机输出值进行限制以计算压缩机输出值。当请求压缩机输出值受限制时，积分控制部件使积分控制停止，且当请求压缩机输出值受下限限制时，若蒸发器温度偏差不小于0，则积分控制部件不使积分控制停止，以及当请求压缩机输出值受上限限制时，若蒸发器温度偏差小于0，则积分控制部件不使积分控制停止。从而基于蒸发器温度偏差判断当请求压缩机输出值受上限或下限限制时是否进行积分控制以在积分控制期间防止积分值发散并使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度。

Description

车辆用空调控制系统

技术领域

本发明涉及车辆用空调控制系统，尤其涉及能够利用控制器来控制例如电动压缩机或外部可变排量压缩机的制冷性能的车辆用空调控制系统。

背景技术

在利用控制单元(还称为“A/C控制器”)对例如电动压缩机或外部可变排量压缩机设置目标值以使压缩机工作的车辆用空调控制系统的情况下，通常使用利用PI(比例积分)控制的反馈控制，并且为了使蒸发器温度接近目标蒸发器温度，通过积分控制来改变输出值(电动压缩机的转速或者外部可变排量压缩机的请求斜板倾斜度(还称为“工作状态(duty)”))。

作为相关技术文献，已知有日本特开2010-964和日本特开2010-89697。

在传统的车辆用空调控制系统中，输出受到例如由诸如引擎转速和车辆驱动力等的外部因素所施加的限制、与作为针对电动压缩机的运转噪声的对策的上限相对应的限制、以及与提供电动压缩机的运转额定值的上限/下限相对应的限制，并且在输出受限于这些限制的情况下，校正积分值没有反映到输出中，并且无法使蒸发器温度接近目标蒸发器温度。因而，为了防止积分值的发散，使积分控制停止(参见图4)。

应当注意，在输出值Neop和请求输出值Nerq(后面将说明这两者)之间存在差的情况下(参见图4的判断(B03))，判断为该输出值受到外部因素和系统的限制。

然而，作为车辆用空调控制系统使积分控制停止的结果，不便地，当随后限制被解除时，需要过长的时间来跟随目标值。

此外，在进行积分控制不会产生损害、例如在输出值受上限限制时进行减小该输出值的积分控制或者在输出值受下限限制时进行增大该输出值的积分控制的情况下，无法缩小目标蒸发器温度和蒸发器温度之间的差，即，不便地产生了控制持续不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的如下：基于蒸发器温度偏差来判断当请求压缩机输出值受上限限制或下限限制时是否进行积分控制，防止积分值的发散，并且在进行积分控制没有损害的情况下使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度。

因此，为了消除前述不便，本发明提供一种车辆用空调控制系统，包括：蒸发器温度偏差计算部件，用于计算蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的差作为蒸发器温度偏差；积分控制部件，用于基于所述蒸发器温度偏差计算部件所计算出的蒸发器温度偏差来计算积分值；输出值计算部件，用于基于所述积分控制部件所计算出的积分值来计算请求压缩机输出值，并对所述请求压缩机输出值进行限制以计算压缩机输出值，其中，当所述请求压缩机输出值受限制时，所述积分控制部件使积分控制停止，并且当所述请求压缩机输出值受下限限制时，如果所述蒸发器温度偏差不小于0，则所述积分控制部件不使所述积分控制停止，以及当所述请求压缩机输出值受上限限制时，如果所述蒸发器温度偏差小于0，则所述积分控制部件不使所述积分控制停止。

如以上详细说明的，本发明提供一种车辆用空调控制系统，包括：蒸发器温度偏差计算部件，用于计算蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的差作为蒸发器温度偏差；积分控制部件，用于基于所述蒸发器温度偏差计算部件所计算出的蒸发器温度偏差来计算积分值；输出值计算部件，用于基于所述积分控制部件所计算出的积分值来计算请求压缩机输出值，并对所述请求压缩机输出值进行限制以计算压缩机输出值，其中，当所述请求压缩机输出值受限制时，所述积分控制部件使积分控制停止，并且当所述请求压缩机输出值受下限限制时，如果所述蒸发器温度偏差不小于0，则所述积分控制部件不使所述积分控制停止，以及当所述请求压缩机输出值受上限限制时，如果所述蒸发器温度偏差小于0，则所述积分控制部件不使所述积分控制停止。

因此，可以防止积分值的发散，并且在进行积分控制没有损害(在压缩机输出值受下限限制时增大压缩机输出值、或者在压缩机输出值受上限限制时减小压缩机输出值)的情况下，可以使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度。

附图说明

图1是(根据实施例的)车辆用空调控制系统的系统图；

图2是(根据实施例的)车辆用空调控制系统的示意结构的图；

图3是(根据实施例的)车辆用空调控制系统所进行的空调的限制判断的流程图；

图4是改变前的反馈积分控制的流程图(相关技术)；以及

图5是改变后的反馈积分控制的流程图(实施例)。

附图标记说明

1 车辆用空调控制系统

2 空调通路

3 外部空气导入口

4 内部空气循环口

6 送风扇(或者还称为“空调扇”)

7 蒸发器(“蒸发器芯”)

8 HVAC单元

10 加热器芯

11 除霜器出口

13 通风出口

15 吹脚出口

19 主控制器

20 A/C控制器(或者还称为“控制单元”)

21 A/C面板

22 蒸发器温度传感器

23 传感器检测装置

24 电动压缩机(或者外部可变排量压缩机)

25 目标蒸发器温度计算部件

26 蒸发器温度偏差计算部件

27 比例控制部件

28 积分控制部件

29 上下限值限制部件

30 输出值计算部件

具体实施方式

将参考附图来详细说明本发明的实施例。

图1～5示出本发明的实施例。

在图1和2中，附图标记1表示车辆用空调控制系统。

如图2所示，车辆用空调控制系统1包括位于空调通路2的上游侧的外部空气导入口3和内部空气循环口4，并且利用内外空气切换门(还称为“入口致动器”)5在外部空气导入口3和内部空气循环口4之间进行切换。

此外，在内外空气切换门5的下游侧设置送风扇(还称为“空调扇”)6，以利用送风扇6向空调通路2的下游侧吹送空气。

此外，在空调通路2的位于送风扇6的下游侧的部分设置蒸发器(还称为“蒸发器芯”)7，并且在蒸发器7的下游侧设置用于进行制冷、制热和空气调节的HVAC单元8。

HVAC单元8包括空气混合门(还称为“A/M致动器”)9，其中空气混合门9用于在制冷用的空调通路2和制热用的空调通路2之间进行切换，并且HVAC单元8还包括设置在空调通路2的制热用的部分的加热器芯10。

此外，在空调通路2的位于HVAC单元8的下游侧的部分设置提供除霜器出口11的除霜器管12、提供通风出口13的通风管14、以及提供吹脚出口15的吹脚管16。

设置用于在除霜器管12的除霜器出口11和通风管14的通风出口13之间进行切换的第一出口切换门17，同时设置用于打开和关闭吹脚管16的吹脚出口15的第二出口切换门18。

第一出口切换门17和第二出口切换门18还被称为“模式致动器”。

车辆用空调控制系统1是安装有用于驱动车辆(未示出)的马达(未示出)的车辆的空调控制系统，并且包括主控制器19和A/C控制器(还称为“控制单元”)20。

这里，主控制器19在EV的情况下被称为“EV控制器”，在HEV(混合动力车辆)的情况下被称为“HEV控制器”，并且在引擎车辆的情况下被称为“引擎控制器”。在引擎车辆的情况下，还进行转速控制。

如图1和2所示，A/C控制器20连接至主控制器19。

A/C控制器20连接有可嵌入式A/C面板21、配置在蒸发器7的下游侧的蒸发器温度传感器22、以及A/C控制所需的传感器检测装置23。

此外，A/C控制器20连接至空气混合门9、第一出口切换门17和第二出口切换门18以及电动压缩机(或“外部可变排量压缩机”)24，以向上述部件输出控制信号。

如图1所示，A/C控制器20包括目标蒸发器温度计算部件25、蒸发器温度偏差计算部件26、比例控制部件27、积分控制部件28、上下限值限制部件29和输出值计算部件30。

目标蒸发器温度计算部件25基于从A/C系统31输入的各个传感器所检测到的值以及经由面板所设置的值来计算目标蒸发器温度。

蒸发器温度偏差计算部件26计算来自A/C系统31的蒸发器温度和来自目标蒸发器温度计算部件25的目标蒸发器温度之间的差作为蒸发器温度偏差。

比例控制部件27基于蒸发器温度偏差计算部件26所计算出的蒸发器温度偏差来计算比例值。

积分控制部件28基于蒸发器温度偏差计算部件26所计算出的蒸发器温度偏差来计算积分值。

输出值计算部件30基于比例控制部件27所计算出的比例值以及积分控制部件28所计算出的积分值来计算请求压缩机输出值，并且对该请求压缩机输出值进行限制以计算压缩机输出值。

然后，当请求压缩机输出值受限制时，车辆用空调控制系统1使积分控制部件28的积分控制停止。

这里，当请求压缩机输出值受下限限制时，如果蒸发器温度偏差不小于0，则积分控制部件28不使积分控制停止，并且当请求压缩机输出值受上限限制时，如果蒸发器温度偏差小于0，则积分控制部件28不使积分控制停止。

更具体地，通过添加即使当输出受限制时也进行如下的积分控制这一条件来提供车辆用空调控制系统1所进行的控制，从而提高跟随目标蒸发器温度的性能，其中，该积分控制用于计算在如图2所示的包括用于控制HVAC的A/C控制器20、司乘人员所操作的A/C面板21、用于进行制冷和制热的HVAC单元8、以及可以通过A/C控制器20控制其稼动率的电动压缩机24的系统中从A/C控制器20输出至电动压缩机24的稼动率(输出)信号。

传统上，为了防止输出正受限制时发生发散，强制使积分控制停止。

然而，如以下的表1所示，当请求压缩机输出值受下限限制时，如果蒸发器温度偏差不小于0，则积分控制部件28不使积分控制停止而使其保持处于“致动”状态，并且当请求压缩机输出值受上限限制时，如果蒸发器温度偏差小于0，则积分控制部件28不使积分控制停止而使其保持处于“致动”状态。

表1

根据转速和请求斜板倾斜度限制的积分控制操作

除上述以外，在表1中，作为第一状态，当请求压缩机输出值受下限限制时，如果蒸发器温度偏差不小于0，则不使积分控制停止而使其保持处于“致动”状态。换言之，由于蒸发器温度高于目标蒸发器温度，因此即使当请求压缩机输出值受下限限制时，也通过积分计算来增大输出值，从而使蒸发器温度下降。因而，即使在受限制中也可以进行积分控制。

此外，在表1中，作为第二状态，当请求压缩机输出值受下限限制时，如果蒸发器温度偏差小于0，则使积分控制停止。换言之，由于蒸发器温度低于目标蒸发器温度，因此使积分计算停止以抑制输出值的变化。

此外，在表1中，作为第三状态，当请求压缩机输出值受上限限制时，如果蒸发器温度偏差不小于0，则使积分控制停止。换言之，尽管蒸发器温度高于目标蒸发器温度，但由于请求压缩机输出值正受上限限制，因此使积分值计算停止，从而抑制输出值的变化。

此外，在表1中，作为第四状态，当请求压缩机输出值受上限限制时，如果蒸发器温度偏差小于0，则不使积分控制停止而使其保持处于“致动”状态。换言之，由于蒸发器温度低于目标蒸发器温度，因此即使当请求压缩机输出值正受上限限制时，也通过积分计算使输出值下降，从而使蒸发器温度接近目标蒸发器温度。因而，即使在受限制中也可以进行积分控制。

此外，在表1中，作为第五状态，当没有施加限制时，由于不受影响，因此不使积分控制停止并使其保持处于“致动”状态。换言之，由于没有施加限制，因此未对积分控制产生影响。

结果，在输出值正受下限值限制时使输出值增大的目标蒸发器温度≤蒸发器温度的情况下、以及在输出值正受上限值限制时使输出值减小的目标蒸发器温度＞蒸发器温度的情况下，可以通过积分控制使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度。

即使输出值无意间在未被归入这里所述任意状态的状态下受上限限制和下限限制，同样可以通过积分控制使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度，从而提供较宽的控制应答。

因此，可以防止积分值的发散，并且在对积分控制进行致动无影响(在压缩机输出值受下限限制时使压缩机输出值增大、或者在压缩机输出值受上限限制时使压缩机输出值减小)时，可以使蒸发器温度跟随目标蒸发器温度。

接着，将说明根据图3所示的车辆用空调控制系统1所进行的空调的限制判断的流程图的操作。

以下所述的输出值运算仅是例子，并且各种应用和改变均是可以的。

在用于判断车辆用空调控制系统1所进行的空调的限制的程序开始时(A01)，A/C控制器20进入如下的处理(A02)，其中该处理用于从A/C系统31获取各个传感器所检测到的值、蒸发器温度以及经由A/C面板所设置的值。

然后，在处理(A02)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A03)，其中该处理用于利用A/C控制器20内的目标蒸发器温度计算部件25来计算作为空调系统的制冷性能的目标的目标蒸发器温度。

目标蒸发器温度的计算是普遍采用的已知技术，因而将省略对该计算的说明。

在用于计算目标蒸发器温度的处理(A03)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A04)，其中该处理用于利用A/C控制器20内的蒸发器温度偏差计算部件26来根据目标蒸发器温度和蒸发器温度计算蒸发器温度偏差。

这里，目标蒸发器温度＞蒸发器温度的状态表示空调系统处于过度制冷状态或者外部空气温度低，而目标蒸发器温度＜蒸发器温度的状态表示空调系统的性能不足。

然后，在用于根据目标蒸发器温度和蒸发器温度获得蒸发器温度偏差的处理(A04)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A05)，其中该处理用于利用A/C控制器20内的比例控制部件27来进行反馈比例控制的运算。

在处理(A05)中的反馈比例控制的运算中，

比例控制计算值P＝f(蒸发器温度偏差)。

前述的比例控制的运算也是一般进行的控制，因而将省略对该运算的说明。

此外，在用于进行反馈比例控制的运算的处理(A05)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A06)，其中该处理用于利用A/C控制器20内的积分控制部件28来进行反馈积分控制的运算。

在处理(A06)中的反馈积分控制的运算中，

积分控制计算值I＝f(蒸发器温度偏差)。

然后，在用于进行反馈积分控制的运算的处理(A06)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A07)，其中该处理用于进行运算以获得请求输出值Nerq。

在处理(A07)中，如由以下的表达式所示，通过对比例值和积分值进行求和来获得请求输出值Nerq：

请求输出值Nerq＝P+I。

在用于进行运算以获得请求输出值Nerq的处理(A07)之后，A/C控制器20进入如下的处理(A08)，其中该处理用于进行运算以获得输出值Neop。

在处理(A08)中，通过以下的表达式来获得输出值Neop。

输出值Neop＝min(max(Nerq，下限值)，上限值)。

换言之，在处理(A08)中，在输出受外部限制所限制的情况下，如果该限制是下限限制(例如压缩机的运转额定值等)，则压缩机提供等于或高于下限值的输出(Neop)，以及如果该限制是上限限制(例如作为针对压缩机的运转噪声的对策的额定上限、压缩机的运转额定值、对驱动侧所请求的功耗的限制、或者对引擎转速的限制等)，则压缩机提供等于或低于上限值的输出(Neop)，或者，同时受到上述的上限限制和下限限制。

然后，在用于进行运算以获得输出值Neop的处理(A08)之后，A/C控制器20返回至用于获得各个传感器所检测到的值、蒸发器温度和经由A/C面板所设置的值的处理(A02)。

将说明根据图4的改变前的反馈积分控制的流程图的操作。

尽管使用图4所示的改变前的反馈积分控制的流程图来进行相关技术的说明，但在参考图4进行相关技术的说明之后参考图5所示提供改变后的反馈积分控制的流程图的说明，这明确了二者之间的不同之处，因而在此提供了该说明。

在改变前的反馈积分控制的程序开始时(B01)，该程序进入如下的判断(B02)，其中该判断用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段。

如果判断(B02)的结果为“否”，则重复判断(B02)，直到判断(B02)的结果变为“是”为止。

如果判断(B02)的结果为“是”，则该程序进入如下的判断(B03)，其中该判断用于判断输出值Neop是否等于请求输出值Nerq，即

输出值Neop＝请求输出值Nerq是否成立。

如果判断(B03)的结果为“否”，则该程序进入用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段的判断(B02)。

如果判断(B03)的结果为“是”，则该程序进入如下的处理(B04)，其中该处理用于根据以下的表达式来计算积分控制计算值I：

积分控制计算值I＝I(n-1)+f(蒸发器温度偏差)，随后进入用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段的判断(B02)。

将参考图5说明改变后的反馈积分控制的流程图的操作。

在改变后的反馈积分控制的程序开始时(C01)，该程序进入如下的判断(C02)，其中该判断用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段。这里，在经过了用于进行积分控制的计时器的驱动时间之后，进行该积分控制。

如果判断(C02)的结果为“否”，则重复判断(C02)，直到判断(C02)的结果变为“是”为止。

如果判断(C02)的结果为“是”，则该程序进入如下的判断(C03)，其中该判断用于判断输出值Neop是否等于请求输出值Nerq，即

输出值Neop＝请求输出值Nerq是否成立。

如果判断(C03)的结果为“是”，则可以判断为没有施加限制，并且为了进行积分控制的计算，该程序进入如下的处理(C04)，其中该处理用于根据以下的表达式来计算积分控制计算值I：

积分控制计算值I＝I(n-1)+f(蒸发器温度偏差)，

随后进入用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段的判断(C02)。

如果用于判断输出值Neop是否等于请求输出值Nerq、即输出值Neop＝请求输出值Nerq是否成立的判断(C03)的结果为“否”，则可以判断为输出值受限制，并且该程序进入如下的判断(C05)，其中该判断用于判断输出值Neop是否大于请求输出值Nerq，即

输出值Neop＞请求输出值Nerq是否成立。

然后，如果判断(C05)的结果为“是”，则可以判断为输出值Neop受下限限制，因而该程序进入如下的判断(C06)，其中该判断用于判断蒸发器温度偏差是否不小于0，即

蒸发器温度偏差≥0是否成立。

如果判断(C05)的结果为“否”，则可以判断为输出值Neop受上限限制，因而该程序进入如下的判断(C07)，其中，该判断用于判断蒸发器温度偏差是否小于0，即

蒸发器温度偏差＜0是否成立。

在用于判断蒸发器温度偏差是否不小于0、即蒸发器温度偏差≥0是否成立的判断(C06)中，如果判断(C06)的结果为“是”、即如果蒸发器温度偏差≥0，则当输出值Neop受下限限制时，尽管只是施加了下限限制，蒸发器温度尚未达到目标温度，然后该程序进入如下的处理(C04)，其中该处理用于根据以下的表达式来计算积分控制计算值I，从而通过积分计算增大输出值以使蒸发器温度跟随目标温度。

积分控制计算值I＝I(n-1)+f(蒸发器温度偏差)

如果判断(C06)的结果为“否”，则该程序直接返回至用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段的判断(C02)。

在用于判断蒸发器温度偏差是否小于0、即蒸发器温度偏差＜0是否成立的判断(C07)中，如果判断(C07)的结果为“是”、即如果蒸发器温度偏差＜0成立，则当输出值Neop受上限限制时，该输出值过大，因而该程序进入如下的处理(C04)，其中该处理用于根据以下的表达式来计算积分控制计算值I，从而通过积分计算使输出值减小以使蒸发器温度跟随目标温度。

积分控制计算值I＝I(n-1)+f(蒸发器温度偏差)

如果判断(C07)的结果为“否”，则校正积分值没有反映到输出中，这导致积分值的发散，因而不进行积分计算并且该程序直接返回至用于利用积分控制计时器t来判断是否已经过了特定时间段的判断(C02)。

本发明不限于上述实施例，并且各种应用和改变均是可以的。

例如，本发明可以提供可应用于如下的控制的特殊结构，其中该控制是由用于在引擎转速方面控制压缩机(电动压缩机或外部可变排量压缩机)的制冷性能的系统所进行的，在该控制中，对引擎转速施加限制并且在积分控制中使用反馈。

此外，本发明可以提供如下的特殊结构：不是通过在输出值Neop和请求输出值Nerq之间进行比较来判断是否施加了限制，而是通过直接读取限制的内容并基于该数据来判断是否施加了限制。

此外，本发明可以提供如下的特殊结构：不仅基于PI(比例积分)控制，还基于由目标蒸发器温度和环境条件(例如，外部空气温度和空气量)所确定的前馈值(基本输出值)来进行图3中的对空调进行限制时的输出值的计算。

Claims

1.一种车辆用空调控制系统，包括：

蒸发器温度偏差计算部件，用于计算蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的差作为蒸发器温度偏差；

积分控制部件，用于基于所述蒸发器温度偏差计算部件所计算出的蒸发器温度偏差来计算积分值；以及

输出值计算部件，用于基于所述积分控制部件所计算出的积分值来计算请求压缩机输出值，并对所述请求压缩机输出值进行限制以计算压缩机输出值，

其特征在于：

当所述请求压缩机输出值受下限限制时，如果所述蒸发器温度偏差不小于0，则所述积分控制部件进行操作而不使所述积分值计算停止，以及

当所述请求压缩机输出值受上限限制时，如果所述蒸发器温度偏差小于0，则所述积分控制部件进行操作而不使所述积分值计算停止。