CN103381782A - 一种电动汽车空调系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车空调系统及其控制方法，包括整车控制器，压缩机控制器，压缩机，CAN总线，其中，所述整车控制器与压缩机控制器之间通过CAN总线通讯连接并可进行信息交互；所述压缩机控制器控制连接所述压缩机；所述整车控制器与压缩机控制器的交互的信息包括：整车控制器给压缩机控制器的压缩机使能信号，压缩机调速信号以及风扇使能信号，实现能量的优化分配，降低成本，提高低端新能源车舒适性。

Description

一种电动汽车空调系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车控制领域，尤其涉及一种电动汽车空调系统压缩机调速的控制方法。
背景技术
随着能源危机的加速环境的污染，新能源汽车则有必要加快脚步走进大街小巷。随着人类的生活水平的提高，对生活质量的追求越来越高，车辆的的舒适性也成为新能源车的进驻市场的必然要求，不管是炎炎夏日还是寒冷的冬天没有空调系统的汽车是让驾驶者不能接受的，空调系统的性能达不到预期效果也是让人心情衰落，因此空调系统的协调控制是整车控制系统的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车空调系统及其控制方法，实现能量的优化分配，降低成本，提高低端新能源车舒适性。
具体技术方案如下：
一种电动汽车空调系统，包括整车控制器，压缩机控制器，压缩机，CAN总线，其中，所述整车控制器与压缩机控制器之间通过CAN总线通讯连接并可进行信息交互；所述压缩机控制器控制连接所述压缩机；所述整车控制器与压缩机控制器的交互的信息包括：整车控制器给压缩机控制器的压缩机使能信号，压缩机调速信号以及风扇使能信号。
进一步地，还包括空调控制面板，其空调请求信号由整车控制器采集。
进一步地，还包括高压分线盒，所述压缩机直接连接在高压分线盒上，由动力电池系统提供驱动能量。
进一步地，还包括蒸发器温度传感器，用于监测蒸发器温度，且蒸发器温度及外界环境温度、内部环境温度由整车控制器采集。
进一步地，还包括外温传感器和内温传感器，分别监测所述外界环境温度、内部环境温度。
进一步地，所述电动汽车包括，动力电池，电机，整车控制器，电机控制器，电池控制器，其中，所述动力电池用于提供并储存能量；电机用于驱动整车，实现驱动与制动能量回收；整车控制器用于与其他各控制器通讯，发送控制指令；电机控制器用于控制电机响应整车控制器的指令同时与其他控制器通讯；电池控制器用于对动力电池进行状态监控同时响应命令。
上述电动汽车空调系统的控制方法，整车控制器的软件内部具有空调系统管理模块，其用于对压缩机开启与关断进行控制、对压缩机的调速进行控制并且对故障进行相应的动作，空调系统的部分控制由压缩机控制器完成，与压缩机控制器协调工作,包括如下步骤：整车控制器接收到驾驶员的空调打开输入信号，判断整车状态，整车状态允许且接收到空调系统无故障，则允许打开空调系统；空调压缩机的调速信号为整车控制器输出的PWM波控制信号；调速工况分为三种模式：整车经济模式，整车电量低模式及正常工作模式：正常工作模式下，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件；整车经济模式下，驾驶员有经济模式请求，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件；整车电量低模式下，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件，此时电池电量仍能满足驾驶员及空调开启条件，但已相对其他模式较低。
进一步地，正常工作模式下，采用如下控制步骤：
当整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，且高压系统连接；
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，舒适温度设置在P3，则通过PID控制增大I项，加速调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
进一步地，整车经济模式下，采用如下控制步骤：
整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，高压系统连接；
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到驾驶员有经济模式请求，舒适温度设置在P3，则通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
进一步地，整车低电量模式下，采用如下控制步骤：
整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，高压系统连接，
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到驾驶员有AC请求；整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到整车电量低于某设定值SOC1，但非馈电状态，舒适温度设置在P3则，通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
在进一步地优选方案中：
压缩机的高压接线处有高压环路互锁作为检测信号。空调控制系统还包括冷却风扇、鼓风机、压力开关、冷凝器、制冷剂。压缩机控制器与压缩机的接口形式为硬件驱动。整车控制器与压缩机控制器之间接口形式为硬件接口。
电动汽车还包括空调系统，D CDC（高压转低压的直流转换器），纯电动系统的主要构成包括前桥驱动系统——驱动电机、MCU电机控制单元、为驱动电机及空调系统提供动力源的动力电池、BMS电池控制单元、动力电池通过逆变器为驱动电机供电。电机控制单元、电池控制单元通过整车控制单元协调控制。空调压缩机，CLM压缩机控制器，整车控制器接收电机控制单元，电池控制单元、压缩机控制单元和驾驶员等各节点的信号，然后做出相应判断，对各节点发出控制命令。各执行器根据接收到的控制命令执行相应动作。
与目前现有技术相比，本发明能够实现能量的优化分配，降低成本，提高低端新能源车舒适性。
附图说明
图1 电动汽车控制系统结构图
图2 空调控制系统框图
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
优选实施例1：
电动汽车系统包括，动力电池，提供并储存能量；电机，驱动整车，实现驱动与制动能量回收；整车控制系统（VMS），与其他各控制器通讯，发送控制指令；电机控制器（MCU），控制电机响应VMS的指令同时与其他控制器通讯；电池控制器（BMS），对动力电池进行状态监控同时响应VMS命令，空调系统，D CDC（高压转低压的直流转换器）。
所述的空调控制系统包括，空调控制面板、压缩机控制器、 整车控制系统（实现对空调系统的控制）、压缩机、冷却风扇、蒸发器温度传感器，外温传感器、内温传感器、鼓风机、压力开关、冷凝器、制冷剂。
压缩机直接连接在高压分线盒，由动力电池系统提供驱动能量，压缩机的高压接线处有高压环路互锁作为检测信号，保证安全。
空调面板的空调请求信号由整车控制器VMS采集。
蒸发器温度及外界环境温度、内部环境温度由整车控制器VMS采集。
压缩机控制器实现与压缩机的直接控制，接口形式为硬件驱动。
整车控制器与压缩机控制器之间接口形式， CAN通讯，及硬件接口。
整车控制器与压缩机控制器的交互的信息包括整车控制器给压缩机控制器的压缩机使能信号，压缩机调速信号以及风扇使能信号。
本专利主要涉及一种电动汽车空调压缩机调速的控制，所述空调控制主要指整车控制器VMS软件内部空调系统管理模块对压缩机开启与关断的控制、压缩机的调速控制以及故障的动作。空调系统的部分控制由压缩机控制器完成，VMS与压缩机控制器协调工作。
整车控制系统接收到驾驶员的空调打开输入信号，判断整车状态，整车状态允许且接收到空调系统无故障，则允许打开空调系统
空调压缩机的调速信号为整车控制器VMS输出的PWM波控制信号。
调速工况分为三种模式：整车经济模式，整车电量低模式及正常工作模式
正常工作模式下，VMS检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件。
整车经济模式，驾驶员有经济模式请求，VMS检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件。
整车电量低模式，VMS检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件，此时电池电量仍能满足驾驶员及空调开启条件，但已相对较低。
优选实施例2：
纯电动系统的主要构成包括前桥驱动系统——驱动电机、MCU电机控制单元、为驱动电机及空调系统提供动力源的动力电池、BMS电池控制单元、动力电池通过逆变器为驱动电机供电。电机控制单元、电池控制单元通过整车控制单元协调控制。空调压缩机，CLM压缩机控制器，整车控制器接收电机控制单元，电池控制单元、压缩机控制单元和驾驶员等各节点的信号，然后做出相应判断，对各节点发出控制命令。各执行器根据接收到的控制命令执行相应动作。
首先整车控制单元通过CAN接收电池控制单元、电机控制单元，压缩机控制单元的整车参数信息。通过硬件信号采集空调面板驾驶员请求信息，整车控制控制器VMS控制压缩机的开启和关闭以及压缩机的调速
Ⅰ．正常工作模式，整车控制器检测到整车条件1：
驾驶员有AC请求
电池的电量（SOC）大于设定值X1
电池放电功率大于设定值Y1
空调系统无故障
高压系统连接
则整车控制系统使能压缩机。否则，禁止压缩机使能。
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，舒适温度设置在P3则，通过PID控制增大I项，加速调节压缩机转速。内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速。
否则发送低转速模式。
Ⅱ．经济模式，整车控制器检测到整车条件2：
驾驶员有AC请求
电池的电量（SOC）大于设定值X1
电池放电功率大于设定值Y1
空调系统无故障
高压系统连接
则整车控制系统使能压缩机。否则，禁止压缩机使能。
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到驾驶员有经济模式请求，舒适温度设置在P3，则通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速。内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速。
否则发送低转速模式。
Ⅲ．低电量模式，整车控制器检测到整车条件3：
驾驶员有AC请求
电池的电量（SOC）大于设定值X1
电池放电功率大于设定值Y1
空调系统无故障
高压系统连接
则整车控制系统使能压缩机。否则，禁止压缩机使能。
整车控制器检测到驾驶员有AC请求请求；
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到整车电量低于某设定值SOC1，但非馈电状态，舒适温度设置在P3则，通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速。内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速。
否则发送低转速模式。
与以往的技术相比，该技术能够实现能量的优化分配，降低成本，提高低端新能源车舒适性。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车空调系统，其特征在于，包括整车控制器，压缩机控制器，压缩机，CAN总线，其中，
所述整车控制器与压缩机控制器之间通过CAN总线通讯连接并可进行信息交互；
所述压缩机控制器控制连接所述压缩机；
所述整车控制器与压缩机控制器的交互的信息包括：整车控制器给压缩机控制器的压缩机使能信号，压缩机调速信号以及风扇使能信号。
2.如权利要求1所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括空调控制面板，其空调请求信号由整车控制器采集。
3.如权利要求1或2所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括高压分线盒，所述压缩机直接连接在高压分线盒上，由动力电池系统提供驱动能量。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括蒸发器温度传感器，用于监测蒸发器温度，且蒸发器温度及外界环境温度、内部环境温度由整车控制器采集。
5.如权利要求4所述的电动汽车空调系统，其特征在于，还包括外温传感器和内温传感器，分别监测所述外界环境温度、内部环境温度。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电动汽车空调系统，其特征在于，所述电动汽车包括，动力电池，电机，整车控制器，电机控制器，电池控制器，其中，
所述动力电池用于提供并储存能量；
电机用于驱动整车，实现驱动与制动能量回收；
整车控制器用于与其他各控制器通讯，发送控制指令；
电机控制器用于控制电机响应整车控制器的指令同时与其他控制器通讯；
电池控制器用于对动力电池进行状态监控同时响应命令。
7.如权利要求1-6所述电动汽车空调系统的控制方法，其特征在于，整车控制器的软件内部具有空调系统管理模块，其用于对压缩机开启与关断进行控制、对压缩机的调速进行控制并且对故障进行相应的动作，空调系统的部分控制由压缩机控制器完成，与压缩机控制器协调工作,包括如下步骤：
整车控制器接收到驾驶员的空调打开输入信号，判断整车状态，整车状态允许且接收到空调系统无故障，则允许打开空调系统；
空调压缩机的调速信号为整车控制器输出的PWM波控制信号；
调速工况分为三种模式：整车经济模式，整车电量低模式及正常工作模式：
正常工作模式下，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件；
整车经济模式下，驾驶员有经济模式请求，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件；
整车电量低模式下，检测到外界环境温度及驾驶舱内部环境温度，经PID控制压缩机调速，同时为了降低噪声将车速信号也作为控制条件，此时电池电量仍能满足驾驶员及空调开启条件，但已相对其他模式较低。
8.如权利要求7所述电动汽车空调系统的控制方法，其特征在于，正常工作模式下，采用如下控制步骤：
    当整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，且高压系统连接；
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，舒适温度设置在P3，则通过PID控制增大I项，加速调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
9.如权利要求7所述电动汽车空调系统的控制方法，其特征在于，整车经济模式下，采用如下控制步骤：
整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，高压系统连接；
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到驾驶员有经济模式请求，舒适温度设置在P3，则通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
10.如权利要求7所述电动汽车空调系统的控制方法，其特征在于，整车低电量模式下，采用如下控制步骤：
整车控制器检测到整车条件：驾驶员有AC请求，电池的电量大于设定值X1，电池放电功率大于设定值Y1，空调系统无故障，高压系统连接，
则整车控制器使能压缩机；
否则，禁止压缩机使能；
整车控制器检测到驾驶员有AC请求；整车控制器检测到外界环境温度P1，同时内部环境温度P2，确认当前季节，同时整车控制器检测到整车电量低于某设定值SOC1，但非馈电状态，舒适温度设置在P3则，通过PID控制，减小I项，缓慢调节压缩机转速；
内部环境温度P2>P3同时车速大于设定值V1则提高压缩机转速N，待P3接近P2时，稳定转速；
否则发送低转速模式。
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