CN106322829A - 热泵系统的控制方法、系统及热泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热泵系统的控制方法、系统及热泵。所述热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，所述方法包括以下步骤：在热泵系统制热运行过程中，判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度；如果是，则监测压缩机的排气过热度根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。本发明的实施例可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

Description

热泵系统的控制方法、系统及热泵

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种热泵系统的控制方法、系统及热泵。

背景技术

相关技术中，热泵空调系统在低温工况制热运行时，室外换热器会逐渐结霜，通常会定期给室外换热器进行除霜控制。而室外机膨胀阀为了保证热泵空调系统的制热量与压缩机可靠运行，通常是根据压缩机的排气温度对室外机膨胀阀的开度进行控制。随着霜层的加厚，排气温度会逐渐降低，室外机膨胀阀会逐渐缩小，即：室外机膨胀阀的开度是根据排气温度高低进行控制的，排气温度高时开大，排气温度低时缩小。

热泵空调系统在启动或者化霜结束后运行初期，这种控制方式能够保证系统建立高低压差，同时控制冷媒的流量有助系统制热量的提升以及压缩机过热度的建立。然而随着室外换热器霜层的变厚，相应室外换热器换热受阻，蒸发压力下降，对应的回气冷媒的比容增大，密度降低，造成热泵空调系统的冷媒循环质量流量下降。相应的表征现象有排气压力下降，排气温度下降，压缩机排气过热度上升。如果此时依据排气温度控制室外机膨胀阀，则室外机膨胀阀会继续缩小，而这也加剧了热泵空调系统低压和冷媒循环量的下降，使得制热能力衰减加剧，影响制热效果。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种热泵系统的控制方法。该热泵系统的控制方法可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

本发明的另一个目的在于提出一种热泵系统的控制系统。

本发明的再一个目的在于提出一种热泵。

为了实现上述目的，本发明的一方面公开了一种热泵系统的控制方法，所述热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，所述方法包括以下步骤：在热泵系统制热运行过程中，判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度；如果是，则监测压缩机的排气过热度；根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

根据本发明的热泵系统的控制方法，可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

另外，根据本发明上述实施例的热泵系统的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，包括：判断所述压缩机是否进入补气阶段；如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

进一步地，所述判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，包括：判断预定时间后是否达到化霜起始时刻；如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

进一步地，所述压缩机的排气过热度通过如下公式得到，所述公式为：压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

进一步地，所述根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度的步骤，包括：判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度；如果是，则以预定调节量向小调节所述室外膨胀阀的开度；如果否，则以所述预定调节量向大调节所述室外膨胀阀的开度。

进一步地，所述预定调节量为动态变化的值，所述预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

本发明的第二方面公开了一种热泵系统的控制系统，所述热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，所述控制系统包括：判断模块，用于在热泵系统制热运行过程中，判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度；监测模块，用于在所述判断模块判断所述室外换热器的结霜达到预定厚度时，监测压缩机的排气过热度；控制模块，用于根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

根据本发明实施例的热泵系统的控制系统，可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

另外，根据本发明上述实施例的热泵系统的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述判断模块用于判断所述压缩机是否进入补气阶段，如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

进一步地，所述判断模块用于判断预定时间后是否达到化霜起始时刻，如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

进一步地，所述压缩机的排气过热度通过如下公式得到，所述公式为：压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

进一步地，所述控制模块用于判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度，如果是，则以预定调节量向小调节所述室外膨胀阀的开度，如果否，则以所述预定调节量向大调节所述室外膨胀阀的开度。

进一步地，所述预定调节量为动态变化的值，所述预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

本发明的第三方面公开了一种热泵，包括根据上述任意一个实施例所述的热泵系统的控制系统。该热泵可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的热泵系统的控制方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的热泵系统的控制方法的流程图；以及

图3是根据本发明一个实施例的热泵系统的控制系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的热泵系统的控制方法、系统及热泵。

图1是根据本发明一个实施例的热泵系统的控制方法的流程图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的热泵系统的控制方法，其中，热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，控制方法包括以下步骤：

S110：在热泵系统制热运行过程中，判断室外换热器的结霜是否达到预定厚度。

结合图2所示，判断室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，包括：判断压缩机是否进入补气阶段；如果是，则判定室外换热器的结霜达到预定厚度。判断室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，还包括：判断预定时间后是否达到化霜起始时刻；如果是，则判定室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

S120：如果是，则监测压缩机的排气过热度。

S130：根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

结合图2所示，压缩机的排气过热度通过如下公式得到，公式为：

压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

再次结合图2，根据压缩机的排气过热度的变化趋势调节室外膨胀阀的开度的步骤，包括：判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度；如果是，则以预定调节量向小调节室外膨胀阀的开度；如果否，则以预定调节量向大调节室外膨胀阀的开度。预定调节量为动态变化的值，预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

具体而言，室外机电子膨胀阀调节开ΔExv可以为根据阀体行程大小规定为定值。如为480步的电子膨胀阀，则ΔExv优选的为40P。而另一方面考虑实际的运行情况不同，ΔExv也可以设计为一个变动的值，本发明提供一种实施例的方案如下面公式所示：

其中当前的阀体开度指进行调节前的阀体开度，阀体的最大行程指阀体开到最大时的步数，系数a指单位步进幅度。如系数a可以设定为40P，而当前的阀体开度为240P，阀体的最大行程为480P，则计算得到本次的调节ΔExv为20P。一段时间后判断Tdsh值中的一段时间可以为一个固定的数据采集时间。如20s或者1min等。

根据本发明实施例的热泵系统的控制方法，可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

图3是根据本发明一个实施例的热泵系统的控制系统的结构图。

如图3所示，热泵系统的控制系统300，其中热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，该控制系统300包括：判断模块310、监测模块320和控制模块330.

其中，判断模块310，用于在热泵系统制热运行过程中，判断室外换热器的结霜是否达到预定厚度。监测模块320，用于在判断模块判断室外换热器的结霜达到预定厚度时，监测压缩机的排气过热度。控制模块330，用于根据压缩机的排气过热度的变化趋势调节室外膨胀阀的开度，其中，室外膨胀阀的开度随压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

根据本发明的热泵系统的控制系统，可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

具体而言，判断模块310用于判断压缩机是否进入补气阶段，如果是，则判定室外换热器的结霜达到所述预定厚度。判断模块310用于判断预定时间后是否达到化霜起始时刻，如果是，则判定室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

压缩机的排气过热度通过如下公式得到，公式为：

压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

控制模块330还用于判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度，如果是，则以预定调节量向小调节所述室外膨胀阀的开度，如果否，则以预定调节量向大调节所述室外膨胀阀的开度。预定调节量为动态变化的值，预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

需要说明的是，本发明实施例的热泵系统的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的热泵系统的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。

进一步地，本发明的实施例公开了一种热泵，该车辆设置有上述任意一个实施例所述的热泵系统的控制系统。该热泵可以对结霜过程的阀体控制进行优化，增强化霜周期的制热量。

另外，根据本发明实施例的热泵的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种热泵系统的控制方法，其特征在于，所述热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，所述方法包括以下步骤：

在热泵系统制热运行过程中，判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度；

如果是，则监测压缩机的排气过热度；

根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

2.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，包括：

判断所述压缩机是否进入补气阶段；

如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

3.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度的步骤，包括：

判断预定时间后是否达到化霜起始时刻；

如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

4.根据权利要求1所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述压缩机的排气过热度通过如下公式得到，所述公式为：

压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度的步骤，包括：

判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度；

如果是，则以预定调节量向小调节所述室外膨胀阀的开度；

如果否，则以所述预定调节量向大调节所述室外膨胀阀的开度。

6.根据权利要求5所述的热泵系统的控制方法，其特征在于，所述预定调节量为动态变化的值，所述预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

7.一种热泵系统的控制系统，其特征在于，所述热泵系统包括压缩机、室外换热器和室外膨胀阀，所述控制系统包括：

判断模块，用于在热泵系统制热运行过程中，判断所述室外换热器的结霜是否达到预定厚度；

监测模块，用于在所述判断模块判断所述室外换热器的结霜达到预定厚度时，监测压缩机的排气过热度；

控制模块，用于根据所述压缩机的排气过热度的变化趋势调节所述室外膨胀阀的开度，其中，所述室外膨胀阀的开度随所述压缩机实时的排气过热度的增大而变大。

8.根据权利要求7所述的热泵系统的控制系统，其特征在于，所述判断模块用于判断所述压缩机是否进入补气阶段，如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

9.根据权利要求7所述的热泵系统的控制系统，其特征在于，所述判断模块用于判断预定时间后是否达到化霜起始时刻，如果是，则判定所述室外换热器的结霜达到所述预定厚度。

10.根据权利要求7所述的热泵系统的控制系统，其特征在于，所述压缩机的排气过热度通过如下公式得到，所述公式为：

压缩机的排气过热度＝压缩机平均排气温度-压缩机拍气压力对应的饱和温度。

11.根据权利要求7-10任一项所述的热泵系统的控制系统，其特征在于，所述控制模块用于判断相邻两次监测到的压缩机的排气过热度中后一次的压缩机的排气过热度是否小于前一次的压缩机的排气过热度，如果是，则以预定调节量向小调节所述室外膨胀阀的开度，如果否，则以所述预定调节量向大调节所述室外膨胀阀的开度。

12.根据权利要求11所述的热泵系统的控制系统，其特征在于，所述预定调节量为动态变化的值，所述预定调节量通过如下公式得到，所述公式为：

其中，所述ΔExv为所述预定调节量，所述a为室外膨胀阀的单位步进幅度。

13.一种热泵，其特征在于，包括：

根据权利要求7-12任一项所述的热泵系统的控制系统。