CN104457071A - 车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，根据本发明的一实施例，根据压缩机的排出压，将压缩机转数控制在规定范围内，由此能够防止出现因过负荷而使压缩机预想不到地停止工作，且因频繁重新启动而产生噪声及振动的现象。

Description

车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法
技术领域
本发明涉及电动压缩机的控制方法，更详细地涉及车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，根据压缩机的排出压来控制压缩机的转数，由此能够防止在车辆用热泵系统中，压缩机预想不到地停止工作的现象。
背景技术
通常，热泵系统是指，利用一个制冷剂系统来同时执行制冷和制热的空气调节系统，上述热泵系统包括压缩机、室内热交换器、室外热交换器、膨胀阀及方向调节阀。
就热泵系统而言，当进行制冷时，制冷剂经过压缩机、室外热交换器、膨胀阀、室内热交换器、压缩机的路径来进行循环；当进行制热时，制冷剂经过压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器、压缩机的路径来进行循环。
即，当进行制冷时，室内热交换器作为蒸发器来工作，室外热交换器作为冷凝器来工作；当进行制热时，室内热交换器作为冷凝器来工作，室外热交换器作为蒸发器来工作。
图1为示出韩国公开特许公报第10-2008-0026983号(专利文献1)中所公开的现有的车辆用热泵系统的结构图，现有的车辆用热泵系统包括压缩机10和室内热交换器20，压缩机10将汽化的制冷剂压缩成高温、高压的气体，室内热交换器20使压缩的高温、高压的制冷剂与外部空气进行热交换。
现有的车辆用热泵系统包括膨胀阀30、室外热交换器40和内部热交换器50，上述膨胀阀30使在室内热交换器20中进行热交换的制冷剂膨胀成低温、低压的制冷剂，室外热交换器40在使膨胀的低温、低压的制冷剂流入之后，使该制冷剂与周边的空气进行热交换，从而被汽化。尤其，室外热交换器40设置于车辆的室外，用于吸收周围的热，并使低温、低压的制冷剂汽化。
内部热交换器50使室内热交换器20的出口侧制冷剂与室外热交换器40的出口侧制冷剂相互进行热交换，用于强制性地降低室内热交换器20的出口侧制冷剂温度。
内部热交换器50具有相对应的第一流路52和第二流路54，第一流路52可以使从室内热交换器20向膨胀阀30流动的高温的制冷剂通过，第二流路54可以使从室外热交换器40向压缩机10流动的低温的制冷剂通过，通过上述第一流路52的高温的制冷剂和通过第二流路54的低温的制冷剂相互进行热交换。
此时，包括加热单元60，上述加热单元60对从内部热交换器50的第二流路54向压缩机10流动的制冷剂进行加热，加热单元60可由热射线或正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)加热器62构成。
但是，就这种现有的车辆用热泵系统而言，当进行制冷或制热时，为了防止系统的过负荷，具有使电动压缩机强制性地停止工作(cut off)的控制逻辑。
当进行制冷时(空调模式)，在电动压缩机工作的过程中，若作为高压侧压力的排出压增加规定以上，则为了热泵系统的耐久及安全，强制性地停止电动压缩机的工作。
并且，当进行制热时(热泵模式)，由于外部空气温度低，因而与进行制冷时相比，通常，制冷剂的压缩比变高，因而具有如下情况：即使在相同的压缩机转数(rpm)条件下，由于负荷增加引起的过电流，电动压缩机停止工作。
像这样，若进行制冷或制热时，电动压缩机预想不到地停止工作(cut-off)，则无法执行车辆室内的制冷及制热作用，从而存在会使搭乘人员感到不快，并且，由于反复的重新启动而引起噪声及振动的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：KR10-2008-0026983 A(2008年03月26日公开)。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的一实施例的目的在于，提供车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，根据压缩机的排出压来控制压缩机的转数，由此能够防止出现压缩机预想不到地停止工作的现象。
根据本发明的优选一实施例，本发明的特征在于，包括：温度检测步骤，检测目标温度T_target和室内温度T，转数运算步骤，根据在上述温度检测步骤中检测到的目标温度T_target和室内温度T，运算压缩机300的转数，排出压检测步骤，检测上述压缩机的排出压Pd，以及转数调节步骤，在制热运转的情况下，若上述排出压Pd为预先设定的最大制热上限值排出压Pd_h_max以上，则降低上述压缩机300的转数，若上述排出压Pd为预先设定的最大制热下限值排出压Pd_h_min以下，则增加上述压缩机300的转数；在上述转数调节步骤之后，重新执行上述排出压检测步骤，在调节转数之后，经过规定时间之后，在排出压Pd也是上述最大制热下限值排出压Pd_h_min以下，且室内温度T低于上述目标温度T_target的情况下，在上述转数调节步骤中，以与以前的转换速率相比增加的转换速率增加上述压缩机的转数。
本发明的特征在于，在上述转数调节步骤中，在降低上述压缩机的转数之后，在上述排出压Pd为上述最大制热上限值排出压Pd_h_max以上，且上述室内温度T低于上述目标温度T_target的情况下，使正温度系数加热器工作。
本发明的特征在于，在执行上述转数调节步骤之后，在上述压缩机的转数为预先设定的最小转数rpm_min以下的情况下，使压缩机停止工作。
本发明的特征在于，在上述转数调节步骤中，若上述排出压Pd为预先设定的限制制热排出压Pd_L以上，则使上述压缩机停止工作。
本发明另一实施例的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，包括：温度检测步骤，检测目标温度T_target和室内温度T，转数运算步骤，根据在上述温度检测步骤中检测到的目标温度T_target和室内温度T，运算压缩机的转数，排出压检测步骤，检测上述压缩机的排出压Pd，以及转数调节步骤，在制冷运转的情况下，若上述排出压Pd为预先设定的最大制冷上限值排出压Pd_c_max以上，则降低上述压缩机的转数，若上述排出压Pd为预先设定的最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下，则增加上述压缩机的转数；在上述转数调节步骤之后，重新执行上述排出压检测步骤S40，在调节转数之后，经过规定时间之后，在排出压Pd也是上述最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下，且室内温度T高于上述目标温度T_target的情况下，在上述转数调节步骤中，以与以前的转换速率相比增加的转换速率增加上述压缩机的转数。
本发明的特征在于，在转数调节步骤中，上述压缩机的转数以预先设定的转换速率降低。
本发明的特征在于，在执行转数调节步骤之后，在上述压缩机的转数为预先设定的最小转数rpm_min以下的情况下，使上述压缩机停止工作。
根据本发明一实施例的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，当进行制冷或制热时，根据压缩机的排出压来控制压缩机的转数，来将压缩机的排出压保持在规定范围内。
并且，能够防止出现因过负荷而使压缩机预想不到地停止工作的现象，来保持均匀的室内温度，并防止因压缩机重新启动而产生噪声及振动的现象，来提高车辆的感性品质。
附图说明
图1为示出现有的车辆用热泵系统的结构图。
图2为示出本发明一实施例的压缩机控制系统的简图。
图3为本发明一实施例的制冷时的压缩机控制方法的顺序图。
图4为本发明一实施例的制热时的压缩机控制方法的顺序图。
附图标记的说明
100：温度传感器
200：压力传感器
300：压缩机
400：控制部
500：存储器
600：正温度系数加热器
S10、S100：温度检测步骤
S20、S200：转数运算步骤
S30、S300：压缩机转数设定步骤
S40、S400：排出压检测步骤
S50、S500：转数调节步骤。
具体实施方式
以下所提及的“压缩机”为构成车辆的热泵系统的电动式压缩机，其利用电来产生驱动力，因而与车辆的行驶转数(rpm)无关地，可以自由驱动压缩机。
实施例
图2为示出本发明一实施例的压缩机控制系统的简图。根据本发明的一实施例，向控制部400传送由温度传感器100检测到的车辆室内温度T值和由压力传感器200检测到的压缩机300的排出压Pd值。
控制部400基本上根据由运转人员设定的目标温度T_target和当前的车辆室内温度T设定压缩机300的转数，根据由压力传感器200检测到的压缩机300的排出压Pd，来控制压缩机300的转数，由此进行控制，使从压缩机300向外部排出的制冷剂的排出压Pd保持在规定范围内，以防止压缩机300预想不到地停止工作(cut-off)。
参照图3和图4，按照各个步骤，分别察看当热泵系统进行制热运转(热泵模式)及制冷运转(空调模式)时控制压缩机300的转数的方法。
若热泵系统开始制热运转，则首先，借助温度传感器100等检测由运转人员设定的目标温度T_target和当前的车辆室内温度T(步骤S10)，并向位于压缩机300的一侧的控制部400传送。
控制部400根据检测到的目标温度T_target和室内温度T，运算压缩机300的转数(rpm)(步骤S200)，在根据上述控制部400运算的值，设定压缩机300的转数之后(步骤S300)，控制压缩机300的工作。
并且，在通过压缩机300的驱动来进行压缩之后，借助压力传感器200等检测排出的制冷剂的排出压Pd(S400)，并向控制部400传送。
控制部400根据压缩机300的排出压Pd控制压缩机300的转数(步骤S500)，若检测到的排出压Pd为限制制热排出压Pd_L以上，则压缩机300停止工作(cut-off)。并且，在检测到的排出压Pd为最大制热上限值排出压Pd_h_max以上的情况下，进行控制，降低转数，在检测到的排出压Pd为最大制热下限值排出压Pd_h_min以下的情况下，进行控制，增加转数。即，控制部400控制压缩机300的转数，使压缩机300的排出压Pd保持在最大制热下限值排出压Pd_h_min和最大制热上限值排出压Pd_h_max之间范围内。
其中，在经过规定时间之后，排出压Pd仍为最大制热下限值排出压Pd_h_min以下，且室内温度T低于目标温度T_target的情况下，增加压缩机300的转数。
此时，可预先设定限制制热排出压Pd_L、最大制热上限值排出压Pd_h_max及最大制热下限值排出压Pd_h_min的值。作为一例，限制制热排出压Pd_L能够以21kgf/cm2、最大制热上限值排出压Pd_h_max能够以18kgf/cm2、且最大制热下限值排出压Pd_h_min能够以17kgf/cm2预先以数据形态存储于存储器500，且控制部400相互比较存储于存储器500的数据和排出压Pd。
在降低压缩机300的转数的情况下，控制部400进行控制，由此以预先设定于存储器500的转换速率sr0降低，在增加压缩机300的转数的情况下，控制部400进行控制，使现有的转换速率sr增加规定比率量f，增加转数。
参照图4，控制部400比较排出压Pd和限制制热排出压Pd_L(步骤S510)，且在排出压Pd为限制制热排出压Pd_L以上的情况下，使压缩机300停止工作(cut-off)(步骤S511)。
例如，若排出压Pd小于限制制热排出压Pd_L，则比较排出压Pd和最大制热上限值排出压Pd_h_max(步骤S520)，在排出压Pd小于限制制热排出压Pd_L且为最大制热上限值排出压Pd_h_max以上的情况下，适用预先设定的转换速率(作为一例，50rpm/s)降低压缩机300的转数(步骤S521)。
此时，在降低的压缩机300的转数为预先设定的最小转数rpm_min(作为一例，2000rpm)以下的情况下，为了防止发生故障，使压缩机300停止工作(cut-off)(步骤S511)。并且，若经过转数调节步骤降低的压缩机300的转数大于预先设定的最小转数rpm_min，则检测当前的室内温度T(步骤S522)。
此时，若室内温度T为目标温度T_target以上，则重新返回到压缩机转数设定步骤S300，并根据降低的转数驱动压缩机300。
相反，若室内温度T低于目标温度T_target，则使正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)加热器600的热量增加(步骤S523)。此时，若正温度系数加热器600处于关闭(OFF)状态，则转换为打开(ON)状态，且正温度系数加热器600的热量可根据所供给的电源等的电能供给量控制。正温度系数加热器600的热量增加率可根据需要适当地选择。
另一方面，若排出压Pd小于最大制热上限值排出压Pd_h_max，则比较排出压Pd和最大制热下限值排出压Pd_h_min(步骤S530)，在上述排出压Pd小于最大制热上限值排出压Pd_h_max且大于最大制热下限值排出压Pd_h_min的情况下，重新返回到温度检测步骤(S100)，并借助根据室内温度T和目标温度T_target运算的转数驱动控制压缩机300。
如果，在排出压Pd为最大制热下限值排出压Pd_h_min以下的情况下，核对时间(步骤S531)，在保持最大制热下限值排出压Pd_h_min以下的时间不经过规定时间的情况下，重新返回到温度检测步骤(S100)。此时，保持最大制冷下限值排出压Pd_min以下的时间基准可根据需要适当地选择。
在保持最大制热下限值排出压Pd_h_min以下的时间经过规定时间的情况下，检测当前的室内温度T(步骤S532)。此时，若检测到的室内温度T为目标温度T_target以上，则重新检测室内温度(步骤S100)，在检测到的室内温度T未达到目标温度T_target而处于较低的状态的情况下，适用转换速率sr增加压缩机300的转数(步骤S533)。
此时，压缩机300的转数为在现有的压缩机300的转数上加以适用转换速率sr的值的值，上述压缩机300在最初增加转数时，适用预先设定的转换速率值sr0，之后连续增加转数时，使在前面步骤中所适用的转换速率sr增加规定比率f量来适用(步骤S534)。例如，在使转换速率sr每增加50％来适用的情况下，若最初适用的转换速率为50rpm/s，则第二个步骤中的转换速率为75rpm/s，第三个步骤中的转换速率为87.5rpm/s。
图3为本发明一实施例的制冷时的压缩机控制方法的顺序图。
若热泵系统开始制冷运转，则首先，借助温度传感器100等检测由运转人员设定的目标温度T_target和当前的车辆室内温度T，并向位于压缩机300的一侧的控制部400传送(步骤S10)。
控制部400根据检测到的目标温度T_target和室内温度T，运算压缩机300的转数(rpm)(步骤S20)，根据运算出的值设定压缩机300的转数，并控制压缩机300的工作(步骤S40)。
并且，驱动压缩机300，并借助压力传感器200等检测排出的制冷剂的排出压Pd(步骤S40)，并向控制部400传送。
控制部400根据压缩机300的排出压Pd控制压缩机300的转数(步骤S50)，在检测到的排出压Pd为最大制冷上限值排出压Pd_c_max以上的情况下，进行控制，降低转数，在检测到的排出压Pd为最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下的情况下，进行控制，增加转数。
即，控制部400控制压缩机300的转数，使压缩机300的排出压Pd保持在最大制冷下限值排出压Pd_c_min和最大制冷上限值排出压Pd_c_max之间范围内。
其中，在经过规定时间之后，排出压Pd仍为最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下，且室内温度T高于目标温度T_target的情况下，增加压缩机300的转数。
此时，可预先设定最大制冷上限值排出压Pd_c_max及最大制冷下限值排出压Pd_c_min的值。作为一例，最大制冷上限值排出压Pd_c_max能够以31kgf/cm2、且最大制冷下限值排出压Pd_c_min能够以28kgf/cm2预先设定于存储器500，且控制部400从存储器500读取这些数据，并与排出压Pd进行比较。
根据本发明的一实施例，在使压缩机300的转数降低的情况下，进行控制，由此以预先设定于存储器500的转换速率(slew rate)sr0降低，在增加压缩机300的转数的情况下，进行控制，使现有的转换速率sr值增加规定比率(f，factor)量，增加转数。
参照图3，若控制部400比较排出压Pd和最大制冷上限值排出压Pd_c_max(步骤S51)，在排出压Pd为最大制冷上限值排出压Pd_c_max以上的情况下，适用预先设定的转换速率(作为一例，50rpm/s)降低压缩机300的转数(步骤S52)。
此时，在降低的压缩机300的转数为预先设定于存储器500的最小转数rpm_min(作为一例，2000rpm)以下的情况下，为了防止发生故障，使压缩机300停止工作(cut-off)(步骤S53)。若经过转数调节步骤(S50)降低的压缩机300的转数大于预先设定的最小转数rpm_min，则重新返回到压缩机转数设定步骤(步骤S30)，并根据降低的转数驱动压缩机300。
另一方面，若排出压Pd小于最大制冷上限值排出压Pd_c_max，则比较排出压Pd和最大制冷下限值排出压Pd_c_min(步骤S54)。
控制部400在排出压Pd小于最大制冷上限值排出压Pd_c_max且大于最大制冷下限值排出压Pd_c_min的情况下，重新检测室内的温度(步骤S10)，并借助根据室内温度T和目标温度T_target运算的转数驱动压缩机300。
但是，在排出压Pd为最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下的情况下，核对时间(步骤S55)，在保持最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下的时间不经过规定时间的情况下，重新返回到温度检测步骤(S10)。此时，保持最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下的时间基准可根据需要适当地选择。
相反，在保持最大制冷下限值排出压Pd_c_min以下的时间经过规定时间的情况下，检测当前的室内温度T(步骤S56)。此时，若检测到的室内温度T为目标温度T_target以下，则重新检测室内温度(步骤S10)，在检测到的室内温度T未达到目标温度T_target而处于相对高的状态的情况下，适用转换速率sr增加压缩机300的转数(步骤S57)。
由此，增加的转数为在现有的压缩机300的转数上加以适用转换速率sr的值的值。此时，在最初增加压缩机300的转数时，适用预先设定于存储器500的转换速率值sr0，之后连续增加转数时，使在前面步骤中所适用的转换速率sr增加规定比率f量来适用(步骤S58)。例如，在使转换速率sr每增加50％来适用的情况下，若最初适用的转换速率为50rpm/s，则第二个步骤中的转换速率为75rpm/s，第三个步骤中的转换速率为87.5rpm/s。
如上所述，根据本发明的一实施例，当车辆用热泵系统进行制冷和制热时，根据压缩机300的排出压Pd将压缩机300的转数(rpm)控制在规定范围内。因此，能够防止出现因过负荷而使压缩机300预想不到地停止工作的现象，并防止因频繁重新启动而产生噪声及振动的现象，以提高感性品质。并且，具有提高包括压缩机300的车辆用热泵系统的耐久性和稳定性的效果。

Claims (7)

1.一种车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，
包括：
温度检测步骤(S100)，检测目标温度(T_target)和室内温度(T)，
转数运算步骤(S200)，根据在上述温度检测步骤(S100)中检测到的目标温度(T_target)和室内温度(T)，运算压缩机(300)的转数，
排出压检测步骤(S400)，检测上述压缩机(300)的排出压(Pd)，以及
转数调节步骤(S500)，在制热运转的情况下，若上述排出压(Pd)为预先设定的最大制热上限值排出压(Pd_h_max)以上，则降低上述压缩机(300)的转数，若上述排出压(Pd)为预先设定的最大制热下限值排出压(Pd_h_min)以下，则增加上述压缩机(300)的转数；
在上述转数调节步骤(S500)之后，重新执行上述排出压检测步骤(S400)，在调节转数之后，即便经过规定时间之后排出压(Pd)也是上述最大制热下限值排出压(Pd_h_min)以下且室内温度(T)低于上述目标温度(T_target)的情况下，在上述转数调节步骤(S500)中，以与以前的转换速率相比增加的转换速率增加上述压缩机(300)的转数。
2.根据权利要求1所述的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，在上述转数调节步骤(S500)中，在降低上述压缩机(300)的转数之后，在上述排出压(Pd)为上述最大制热上限值排出压(Pd_h_max)以上且上述室内温度(T)低于上述目标温度(T_target)的情况下，使正温度系数加热器(600)工作。
3.根据权利要求1所述的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，在执行上述转数调节步骤(S500)之后，在上述压缩机(300)的转数为预先设定的最小转数(rpm_min)以下的情况下，使上述压缩机(300)停止工作。
4.根据权利要求1所述的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，在上述转数调节步骤(S500)中，若上述排出压(Pd)为预先设定的限制制热排出压(Pd_L)以上，则使上述压缩机(300)停止工作。
5.一种车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，
包括：
温度检测步骤(S10)，检测目标温度(T_target)和室内温度(T)，
转数运算步骤(S20)，根据在上述温度检测步骤(S10)中检测到的目标温度(T_target)和室内温度(T)，运算压缩机(300)的转数，
排出压检测步骤(S40)，检测上述压缩机(300)的排出压(Pd)，以及
转数调节步骤(S50)，在制冷运转的情况下，若上述排出压(Pd)为预先设定的最大制冷上限值排出压(Pd_c_max)以上，则降低上述压缩机(300)的转数，若上述排出压(Pd)为预先设定的最大制冷下限值排出压(Pd_c_min)以下，则增加上述压缩机(300)的转数；
在上述转数调节步骤(S50)之后，重新执行上述排出压检测步骤(S40)，在调节转数之后，即便经过规定时间之后在排出压(Pd)也是上述最大制冷下限值排出压(Pd_c_min)以下且室内温度(T)高于上述目标温度(T_target)的情况下，在上述转数调节步骤(S50)中，以与以前的转换速率相比增加的转换速率增加上述压缩机(300)的转数。
6.根据权利要求5所述的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，在上述转数调节步骤(S50)中，上述压缩机(300)的转数以预先设定的转换速率降低。
7.根据权利要求5所述的车辆用热泵系统的电动压缩机的控制方法，其特征在于，在执行上述转数调节步骤(S50)之后，在上述压缩机(300)的转数为预先设定的最小转数(rpm_min)以下的情况下，使上述压缩机(300)停止工作。
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