CN104512215B - 用于控制汽车空调压缩机的方法和实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车空调技术，特别涉及用于控制汽车空调压缩机的方法、基于该方法的汽车空调系统和汽车发动机管理单元。按照本发明一个实施例的用于控制汽车空调压缩机的方法包括下列步骤：空调控制器向发动机管理单元发送压缩机的工作参数，所述参数包括所述压缩机的当前负载水平和约定爬升量；发动机管理单元根据预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态，向所述空调控制器返回与所述匹配状态相关联的信号并且根据所述匹配状态控制汽车发动机向所述压缩机的能量输出；以及所述空调控制器根据所述从所述发动机管理单元返回的信号控制所述压缩机的运行。

Description

用于控制汽车空调压缩机的方法和实现该方法的装置

技术领域

本发明涉及汽车空调技术，特别涉及用于控制汽车空调压缩机的方法、基于该方法的汽车空调系统和汽车发动机管理单元。

背景技术

空调系统一般持续工作在最大制冷状态，其通过调节温度风门来混合不同比例的加热空气和制冷空气，从而达到调节出风温度的目的。该原理存在的突出缺点是空调系统能耗大，存在”重复加热”的情况。

针对上述情况，业界提出了变排量压缩机，其可根据系统负荷自动、连续、平稳地对排量进行无级调节，具体而言，压缩机的排量被控制为与负荷相匹配，使得在需要较大制冷量时具有高的制冷能力，而在制冷量富余时降低制冷量，减少功耗。由于具有能耗低、可使车内环境更为舒适等优点，因此变排量压缩机在汽车空调系统中得到了广泛的应用。

2011年5月11日公布的中国发明专利申请CN102052735A1揭示了一种用于控制汽车空调压缩机的方法，其包括下步骤：根据设定温度以及车厢温度计算目标热负载量，判断目标负载量对应的操作区域，确定压缩机的控制条件，空调控制器依据返回的信号控制压缩机的运行。

但是现有变排量压缩机的控制效率和控制精准度还不够高，这意味着在降低功耗方面仍然具有较大的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制汽车空调压缩机的方法，其可以实现对空调系统负载的高效和精确的控制，从而实现按需制冷，降低空调系统的能耗。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种用于控制汽车空调压缩机的方法，包括下列步骤：

空调控制器向发动机管理单元发送压缩机的工作参数，所述参数包括所述压缩机的当前负载水平和约定爬升量；

发动机管理单元根据预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态，向所述空调控制器返回与所述匹配状态相关联的信号并且根据所述匹配状态控制汽车发动机向所述压缩机的能量输出；以及

所述空调控制器根据所述从所述发动机管理单元返回的信号控制所述压缩机的运行。

优选地，在上述方法中，所述匹配状态包括：

完全匹配状态，在该状态下，汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以所述约定爬升量增加的能力；

部分匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以小于所述约定爬升量的数量增加的能力；以及

不匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机不具有使所述压缩机的当前负载水平增加的能力。

优选地，在上述方法中，所述当前负载水平由所述空调控制器按照下式确定：

其中，L为所述当前的负载水平，λ为压缩机负载比例因子，其为所述空调控制器确定的标定参数值，i为压缩机螺线圈电流，i_c为压缩机螺线圈电流补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值，f为空调系统导入的空气流经空调蒸发器的流量，f_c为空气流量补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值。

优选地，在上述方法中，所述空调控制器和所述发动机管理单元内各自设置表示所述压缩机是否可开启的标志，并且所述发动机管理单元在确定预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态之前包含下列步骤：

根据所述标志判断所述压缩机是否可开启；以及

如果可开启，则进入确定匹配状态的步骤，否则向所述空调控制器返回所述压缩机不可开启的指示消息。

优选地，在上述方法中，所述能源管理策略设定为，如果汽车发动机处于低燃油效率状态，则将所述汽车发电机的能量输出水平限制在第一阈值之下。

优选地，在上述方法中，所述能源管理策略设定为，如果蓄电池的SOC值小于第二阈值，则在汽车电器用电负荷与所述蓄电池的充电需求无法同时满足时，优先保证所述蓄电池的充电需求。

本发明的还有一个目的是提供一种汽车空调系统，其可以高效和精确的控制负载，从而实现按需制冷，降低能耗。

本发明的上述目的可通过下列技术方案实现：

一种汽车空调系统，包括：

压缩机；

空调控制器，用于控制所述压缩机的运行，

其中，当需要增加所述压缩机的排量时，所述空调控制器向发动机管理单元发送所述压缩机的工作参数，所述参数包括所述压缩机的当前负载水平和约定爬升量，并且响应于发动机管理单元返回的信号控制所述压缩机的运行，其中，所述信号指示预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态。

本发明的还有一个目的是提供一种与上述汽车空调系统协同工作以控制压缩机排量的汽车发动机管理单元，所述发动机管理单元根据预设的能源管理策略与从所述空调控制器接收的工作参数之间的匹配状态，向所述空调控制器返回与所述匹配状态相关联的信号并且根据所述匹配状态控制汽车发动机向所述压缩机的能量输出。

附图说明

本发明的上述和/或其它方面和优点将通过以下结合附图的各个方面的描述变得更加清晰和更容易理解，附图中相同或相似的单元采用相同的标号表示，附图包括：

图1为按照本发明一个实施例的汽车空调控制过程的示意图。

具体实施方式

下面参照其中图示了本发明示意性实施例的附图更为全面地说明本发明。但本发明可以按不同形式来实现，而不应解读为仅限于本文给出的各实施例。给出的上述各实施例旨在使本文的披露全面完整，更为全面地传达给本领域技术人员本发明的保护范围。

图1为按照本发明一个实施例的汽车空调控制过程的示意图。

如图1所示，各种开关（例如继电器开关）的状态信号和传感器（例如温度传感器、空气流量传感器）的测量信号作为输入变量被输入空调控制器100。

在空调控制器中，利用空调压缩机控制逻辑，基于作为输入变量的压缩机信号和控制器生成的压缩机控制信息等生成控制压缩机的控制命令，其中，控制命令包括经CAN总线发送给发动机管理单元的压缩机负载请求消息。

发送给发动机管理单元的压缩机负载请求消息包括空调压缩机请求信号Compressor Request、空调压缩机管理代码AC compressor management code、压缩机的当前负载水平和约定爬升量Compressor Load Gradient Request。约定爬升量指示压缩机需要增加或减少的负载，其可以以增加或减少的负载与压缩机最大负载水平的比值来表示。优选地，比值的取值为一组离散化的数值而非连续变化的数值。

压缩机的当前负载水平可由空调控制器按照下式确定：

其中，L为当前的负载水平；λ为压缩机负载比例因子，其为空调控制器确定的标定参数值；i为压缩机螺线圈电流；i_c为压缩机螺线圈电流补偿值，其为空调控制器确定的标定参数值；f为空调系统导入的空气流经空调蒸发器的流量；f_c为空气流量补偿值，其为空调控制器确定的标定参数值。

当发动机管理单元接收到空调控制器发送的压缩机负载请求消息之后，其首先判断消息中包含的空调压缩机请求信号Compressor Request、空调压缩机管理代码ACcompressor management code以及发动机管理单元处的发动机侧压缩机管理代码MotorCompressor management code是否都为真，如果全部为真，则表明压缩机处于可开启或可工作状态，因此发动机管理单元将进入下面将要描述的匹配状态确定过程；否则，则向空调控制器返回压缩机不可开启的指示消息。在本实施例中，空调控制器可以根据空调压缩机管理代码AC compressor management code和发动机侧压缩机代码Motor Compressormanagement code的取值确定压缩机无法开启的原因。

在匹配状态确定过程中，发动机管理单元根据压缩机的当前负载水平和约定爬升量计算压缩机所需的扭矩，并且判断预设的能源管理策略与压缩机所需达到的负载水平之间是否匹配。在本实施例中，用下列状态来表征匹配状态：

（1）完全匹配状态，在该状态下，汽车发动机具有使压缩机的当前负载水平以约定爬升量增加的能力；

（2）部分匹配状态，在该状态下，汽车发动机具有使压缩机的当前负载水平以小于约定爬升量的数量增加的能力；以及

（3）不匹配状态，在该状态下，汽车发动机不具有使压缩机的当前负载水平增加的能力。

值得指出的是，这里的能源管理策略应广义理解为控制汽车上各个部件（例如发动机、发电机、蓄电池、汽车空调和音响等）运行状态的一条或多条控制规则，它们可以被组合在一起使用或者排他性地使用。这些控制规则的一个例子是基于燃油效率的控制策略，根据该策略，如果汽车发动机处于低燃油效率状态，则将所述汽车发电机的能量输出水平限制在第一阈值之下。另外一个例子是基于汽车启动优先的控制策略，在该策略下，如果检测到蓄电池的SOC值小于预设的水平，则在汽车电器用电负荷与蓄电池的充电需求无法同时满足时，优先保证蓄电池的充电需求。

在完成匹配状态的确定之后，发动机管理单元向空调控制器返回与匹配状态相关联的应答消息并且根据匹配状态控制汽车发动机向压缩机的能量输出。例如，如果处于完全匹配状态，则发动机管理单元使继电器吸合并且使汽车发动机按照所需的负载水平向压缩机输出能量，如果处于部分匹配状态，则发动机管理单元使继电器吸合并且使汽车发动机以低于约定爬升量的数量改变压缩机的负载水平（以下称为受限负载水平），如果处于不匹配状态，则不改变发动机向压缩机的输出能量。

相应地，空调控制器根据从发动机管理单元接收的应答消息控制压缩机的运行。例如在处于完全匹配状态时，空调控制器使压缩机工作在与所需的负载水平对应的状态下，在处于部分匹配状态时，空调控制器使压缩机工作在与受限负载水平对应的状态下，或者在处于不匹配状态时，使压缩机的工作状态保持不变。

在压缩机的工作过程中，如果发动机管理单元检测到故障代码或者基于能源管理策略需要立即关断压缩机，则发动机管理单元将关闭压缩机离合器并且向空调控制器发送设置为处于关断状态的发动机侧压缩机代码Motor Compressor management code，并且将Compressor on status设置为否状态。同样，如果空调控制器因为检测到故障代码等原因而需要立即关断压缩机，则其将向发动机管理单元发送设置为处于关断状态的空调压缩机管理代码AC Compressor management code，并且将空调压缩机请求信号CompressorRequest设置为处于‘disengage immediately’状态。

虽然已经展现和讨论了本发明的一些方面，但是本领域内的技术人员应该意识到：可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。

Claims (8)

1.一种用于控制汽车空调压缩机的方法，其特征在于，包括下列步骤：

空调控制器向发动机管理单元发送压缩机的工作参数，所述参数包括所述压缩机的当前负载水平和约定爬升量；

发动机管理单元根据预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态，向所述空调控制器返回与所述匹配状态相关联的信号并且根据所述匹配状态控制汽车发动机向所述压缩机的能量输出；以及

所述空调控制器根据所述从所述发动机管理单元返回的信号控制所述压缩机的运行，

其中，所述当前负载水平由所述空调控制器按照下式确定：

$L=\mathrm{\λ}\×\sqrt{i-i_c}\×\sqrt{f+f_c}$

其中，L为所述当前的负载水平，λ为压缩机负载比例因子，其为所述空调控制器确定的标定参数值，i为压缩机螺线圈电流，i_c为压缩机螺线圈电流补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值，f为空调系统导入的空气流经空调蒸发器的流量，f_c为空气流量补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述匹配状态包括：

完全匹配状态，在该状态下，汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以所述约定爬升量增加的能力；

部分匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以小于所述约定爬升量的数量增加的能力；以及

不匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机不具有使所述压缩机的当前负载水平增加的能力。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述空调控制器和所述发动机管理单元内各自设置表示所述压缩机是否可开启的标志，并且所述发动机管理单元在确定预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态之前包含下列步骤：

根据所述标志判断所述压缩机是否可开启；以及

如果可开启，则进入确定匹配状态的步骤，否则向所述空调控制器返回所述压缩机不可开启的指示消息。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述能源管理策略设定为，如果汽车发动机处于低燃油效率状态，则将所述汽车发电机的能量输出水平限制在第一阈值之下。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述能源管理策略设定为，如果蓄电池的SOC值小于第二阈值，则在汽车电器用电负荷与所述蓄电池的充电需求无法同时满足时，优先保证所述蓄电池的充电需求。

6.一种汽车空调系统，包括：

压缩机；

空调控制器，用于控制所述压缩机的运行，

其特征在于，当需要增加所述压缩机的排量时，所述空调控制器向发动机管理单元发送所述压缩机的工作参数，所述参数包括所述压缩机的当前负载水平和约定爬升量，并且响应于发动机管理单元返回的信号控制所述压缩机的运行，其中，所述信号指示预设的能源管理策略与所述工作参数之间的匹配状态，

其中，所述当前负载水平由所述空调控制器按照下式确定：

$L=\mathrm{\λ}\×\sqrt{i-i_c}\×\sqrt{f+f_c}$

其中，L为所述当前的负载水平，λ为压缩机负载比例因子，其为所述空调控制器确定的标定参数值，i为压缩机螺线圈电流，i_c为压缩机螺线圈电流补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值，f为空调系统导入的空气流经空调蒸发器的流量，f_c为空气流量补偿值，其为所述空调控制器确定的标定参数值。

7.一种汽车发动机管理单元，其与如权利要求6所述的汽车空调系统协同工作以控制所述压缩机的排量，其特征在于，所述发动机管理单元根据预设的能源管理策略与从所述空调控制器接收的工作参数之间的匹配状态，向所述空调控制器返回与所述匹配状态相关联的信号并且根据所述匹配状态控制汽车发动机向所述压缩机的能量输出。

8.如权利要求7所述的汽车发动机管理单元，其中，所述匹配状态包括：

完全匹配状态，在该状态下，汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以所述约定爬升量增加的能力；

部分匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机具有使所述压缩机的当前负载水平以小于所述约定爬升量的数量增加的能力；以及

不匹配状态，在该状态下，所述汽车发动机不具有使所述压缩机的当前负载水平增加的能力。