CN103017293B - 空调变排量压缩机的节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的空调变排量压缩机的节能控制方法包括步骤：至少根据用户设置及车内外温度确定一目标出风温度；在非急速制冷需求模式下，根据目标出风温度计算相应的目标制冷温度，其中该目标制冷温度为所述目标出风温度与制冷补偿温度的差值；在急速制冷模式下，且处于此模式的时间超过预设的制冷需求磁滞时间，更新目标制冷温度为极限制冷温度；以及根据获得的目标制冷温度及实际制冷温度进行比例积分计算来控制压缩机的排量。本发明方法可使得车内温度变化平稳，从而使用户体验更佳，同时基于调节中使用的合理的计算来控制压缩机的排量，降低压缩机的运行功耗，最大程度地保证了空调的节能性。

Description

空调变排量压缩机的节能控制方法

技术领域

本发明涉及空调的变排量压缩机的控制，尤其涉及车载空调的外控式变排量压缩机的节能控制方法。

背景技术

传统的汽车空调系统使用定排量压缩机，空调控制器通过控制电磁离合器，来连接或断开压缩机与发动机的动力连接，进行制冷或者停止制冷。

这种带有定排量压缩机的汽车空调，由于工作的时候是最大功耗运行，空气进入蒸发器后被过度的制冷，通过控制混合风门位置，部分空气又重新进入加热芯体升高温度，冷热空气混合后达到预定的出风温度，因此在空调系统的制冷过程造成了相当大的能量浪费。

变排量压缩机取消了定排量压缩机的电磁离合器的接通和断开控制方法。压缩机的工作和空调系统的制冷温度完全靠压缩机的排量来控制，可以满足各种条件下空调的负荷变化。

随着对汽车节能性的要求越来越高，需要一种全新的控制方法来控制变排量压缩机以充分发挥变排量压缩机的节能性能。

发明内容

基于此，有必要提供一种根据车内外条件及用户设置获得合理的目标制冷温度的空调变排量压缩机的节能控制方法。

一种空调变排量压缩机的节能控制方法，包括步骤：至少根据用户设置及车内外温度确定一目标出风温度；在非急速制冷需求模式下，根据目标出风温度计算相应的目标制冷温度，其中该目标制冷温度为所述目标出风温度与制冷补偿温度的差值；在急速制冷模式下，且处于此模式的时间超过预设的制冷需求磁滞时间，更新目标制冷温度为极限制冷温度；以及根据获得的目标制冷温度及实际制冷温度进行比例积分计算来控制压缩机的排量。

在优选的实施例中，在空调控制器运行的时候，根据所述目标出风温度和读入的车内阳光强度和车内温度以及外界温度判断空调是否处于急速制冷模式。

在优选的实施例中，当满足以下条件时判断调处于急速制冷模式：1、温度风门位置位于最冷位置，若为双区或多区，其中一个温度风门位置满足即可；2、实际出风温度未能满足目标出风温度；3、变排量压缩机未处于最大排量控制阶段，有增大排量的空间。

在优选的实施例中，当在急速制冷模式的时间未超过预设的制冷需求磁滞时间时，更新所述目标制冷温度为所述目标出风温度与所述制冷补偿温度的差值；所述制冷补偿温度为常数。

在优选的实施例中，当在急速制冷需求模式与非急速制冷需求模式切换的过程中的温度波动较大时，对目标制冷温度进行上升沿的单向限值滤波，其方法为：如果当前目标实际制冷温度 - 前一时刻的目标制冷温度 > 0，则当前目标实际制冷温度 = 当前目标实际制冷温度 + 目标制冷温度上升步长；否则前一时刻的目标制冷温度 = 当前目标实际制冷温度。

在优选的实施例中，实际制冷温度来自安装在蒸发器下表面的蒸发器温度传感器。

本发明的空调变排量压缩机的节能控制方法在急速制冷需求模式和非急速制冷需求模式下采用了不同的控制策略，使得车内温度变化平稳，从而使用户体验更佳，同时基于调节中使用的合理的计算来控制压缩机的排量，降低压缩机的运行功耗，最大程度地保证了空调的节能性。

附图说明

图1为一实施例的本发明用于计算当前目标出风温度的框图。

图2为一实施例的根据目标出风温度计算目标制冷温度的流程图。

图3为一实施例的压缩机控制模块的控制流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明空调变排量压缩机的节能控制方法作进一步详细描述。

本发明的空调变排量压缩机的节能控制方法用于对汽车空调系统的变排量压缩机（以下简称压缩机）进行控制。汽车空调系统主要包括冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机。压缩机将制冷剂压缩成高压饱和气体（氨或氟里昂），这种气态制冷剂再经过冷凝器冷凝。通过膨胀阀（节流装置）节流之后，制冷剂进入到蒸发器中，将空气冷却换热。例如将蒸发器连接到汽车壳体内，蒸发器内的蛇行管将同车内空气进行换热，再通过鼓风将冷气吹向车内的空气当中。蒸发器蛇行管内的制冷剂换热后变成低压蒸气回到压缩机，再被压缩机压缩，这样循环利用就完成了制冷系统。

本发明的空调变排量压缩机的节能控制装置的功能模块主要包括目标出风温度控制模块、目标制冷温度控制模块和压缩机控制模块。其中，目标出风温度控制模块用于根据车内外条件及用户设置计算一目标出风温度。目标制冷温度控制模块用于根据该目标出风温度计算一目标制冷温度。压缩机控制模块用于根据目标制冷温度和当前制冷温度控制变排量压缩机的排量，从而达到准确、快速地使当前制冷温度达到目标制冷温度。

图1的结构框图表示了本发明用于计算当前目标出风温度的框图。其中，目标出风温度控制模块5是通过安装在车内的传感器读入阳光强度1，外界温度2和车内温度3，并根据读入的阳光强度、外界温度、车内温度和用户的设置(例如可包括出风模式，鼓风机风速，温度，内外循环模式等人机交互设置)4，计算出使车内达到舒适环境所需要的目标出风温度6。即：目标出风温度=f(用户设置，阳光强度，外界温度，车内温度)，其中f包含的参数，需要结合实际的车辆状况和实验进行确定。该目标出风温度6可在用户设置值不变的情况下跟随车内外温度值的变化而变化。可以理解的，在计算目标出风温度时，参考的参数可有所调整，例如不参考阳光强度。

图2的流程图表示了本发明用于计算当前空调目标制冷温度的步骤和方法。步骤S42，当空调控制器运行的时候，根据目标出风温度控制模块获得的目标出风温度和读入的车内与车外环境条件（阳光强度、外界温度、车内温度），判断空调是否处于急速制冷需求模式。当空调满足以下三个条件时刻判断空调处于急速制冷需求模式：1、温度风门位置位于最冷位置，若为双区或多区，其中一个温度风门位置满足即可；2、实际出风温度未能满足目标出风温度；3、变排量压缩机未处于最大排量控制阶段，有增大排量的空间。如果空调处于急速制冷需求模式，则执行步骤S43，否则执行步骤S44。

步骤S43，一旦空调系统进入急速制冷需求模式，系统对此模式进行计时，若系统处于此模式的时间超过制冷需求磁滞时间（此时间可根据具体制冷效果进行调整，一般取值为2-5分钟），更新目标制冷温度为T10 = 极限制冷温度。其中的极限制冷温度为空调系统能够实现的的最冷温度即保证蒸发器不结冰的温度，一般取值为3摄氏度。若时间未超过制冷需求磁滞时间，则执行步骤S44。

步骤S44，更新目标制冷温度T10 =目标出风温度 – 制冷补偿温度。其中制冷补偿温度需要根据具体空调系统进行标定，一般取值为5摄氏度。此时，若将目标制冷温度T10直接输出到压缩机控制模块进行控制，在急速制冷需求模式与非急速制冷需求模式切换的过程中必然会出现一个较大的温度波动，导致压缩机频繁开启，为此必须进行限值滤波步骤S45。

步骤S45，由于蒸发器的温度具有升高快，下降慢的特性，因此必须对目标制冷温度进行上升沿的单向限值滤波，其滤波算法如下：

如果当前目标实际制冷温度 - 前一时刻的目标制冷温度 > 0，则

当前目标实际制冷温度 = 当前目标实际制冷温度 + 目标制冷温度上升步长；否则

前一时刻的目标制冷温度 = 当前目标实际制冷温度。如此循环计算当前目标制冷温度。

图3的流程图表示了压缩机控制模块根据上述步骤S43或S44或S45得到的目标制冷温度和实际制冷温度来控制变排量压缩机的排量的方法。其中，实际制冷温度来自安装在蒸发器下表面的蒸发器温度传感器。

压缩机控制模块利用了一个比例积分控制器进行闭环控制。具体的，如图3所示，根据目标制冷温61和实际制冷温度62之差，通过比例积分控制器63的反馈控制方式，来控制变排量压缩机的排量64，使实际温度接近和等于目标制冷温度。改变控制压缩机的排量，同时改变运行所需要的功耗，满足不同负荷下的制冷温度，使车内达到舒适的环境。

本发明的空调变排量压缩机的节能控制方法依据用户设置、车内和车外的条件，计算使车内温度达到舒适所需要的目标出风温度，以及要达到该目标出风温度的所需要的合理的制冷温度，通过比例积分方法来控制变排量压缩机的排量，从而调整实际的制冷温度，满足不同负荷下的制冷需求，使车内达到舒适的环境，同时也降低了压缩机运行功耗，达到节能的效果。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (5)

1.一种空调变排量压缩机的节能控制方法，其特征在于包括步骤：

至少根据用户设置及车内外温度确定一目标出风温度；

在非急速制冷需求模式下，根据目标出风温度计算相应的目标制冷温度，其中该目标制冷温度为所述目标出风温度与制冷补偿温度的差值；

在急速制冷模式下，且处于此模式的时间超过预设的制冷需求迟滞时间，更新目标制冷温度为极限制冷温度；以及

根据获得的目标制冷温度及实际制冷温度进行比例积分计算来控制压缩机的排量；

当在急速制冷需求模式与非急速制冷需求模式切换的过程中的温度波动较大时，对目标制冷温度进行上升沿的单向限值滤波，其方法为：

如果当前目标实际制冷温度 - 前一时刻的目标制冷温度 > 0，则

当前目标实际制冷温度 = 当前目标实际制冷温度 + 目标制冷温度上升步长；否则

前一时刻的目标制冷温度 = 当前目标实际制冷温度。

2.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，在空调控制器运行的时候，根据所述目标出风温度和读入的车内阳光强度和车内温度以及外界温度判断空调是否处于急速制冷模式。

3.根据权利要求2所述的节能控制方法，其特征在于，当满足以下条件时判断空调处于急速制冷模式：1、温度风门位置位于最冷位置，若为双区或多区，其中一个温度风门位置满足即可；2、实际出风温度未能满足目标出风温度；3、变排量压缩机未处于最大排量控制阶段，有增大排量的空间。

4.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，当在急速制冷模式的时间未超过预设的制冷需求迟滞时间时，更新所述目标制冷温度为所述目标出风温度与所述制冷补偿温度的差值；所述制冷补偿温度为常数。

5.根据权利要求1所述的节能控制方法，其特征在于，实际制冷温度来自安装在蒸发器下表面的蒸发器温度传感器。