CN107244212A - 基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法 - Google Patents

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马元节
余泽民
郭贞军
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Abstract

本发明公开了一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，该方法包括以下步骤：通过温湿度传感器采集车辆行驶过程中的环境湿度Hamb、环境温度Tamb、室外换热器翅片表面温度TEVAP，每隔设定间隔时间Tset保存一次采集数据；根据环境湿度Hamb及环境温度Tamb判断当前车辆行驶环境是否处于空气热原泵理论结霜区域中的一般结霜区或重结霜区，若是则执行下一步骤,若否则返回上一步骤；执行除霜动作,持续时长ΔT；判断当前室外换热器翅片表面温度TEVAP是否大于0℃，若是则除霜控制结束，若否则返回上一步骤。本发明可以准确有效地完成热泵空调系统除霜动作，能大大降低能耗。

Description

基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法
技术领域
本发明涉及电动汽车空调控制领域，尤其是一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法。
背景技术
随着新能源电动汽车工业的快速发展，空调系统能耗对整车续航里程的影响日益增强，这也对电动空调系统节能降耗指标提出了更高的要求。目前，市场上电动汽车空调系统主要采用PTC直接加热空气或者水暖PTC加热防冻液后通过暖风芯体与空气二次换热的方式解决车厢内部供热问题。由于PTC加热器自身能耗高及制热效率低的缺点，电动汽车长时间运行势必影响整车续航里程，而热泵空调技术能够有效上述问题。因此，热泵空调系统日益受到消费者的青睐。根据目前家用空气源热泵应用情况及各大整车厂及其空调供应商对车用热泵空调技术研究进展来看，热泵空调系统低温高湿工况下运行出现的结霜瓶颈已经严重限制其应用推广。
热泵空调系统室外换热器(蒸发器)运行性能随其整车行驶过程中外界环境空气状态的变化而动态变化。当空调系统运行于热泵模式时，室外换热器(蒸发器)翅片表面温度降低。室外换热器结霜需要具备如下条件：1、室外换热器翅片表面温度低于当前行驶环境空气状态所对应的露点温度，这样空气中水蒸气能够由不饱和状态变为饱和状态并析出于翅片表面；2、室外换热器翅片温度低于0℃。
热泵空调系统室外换热器一旦结霜，将会对空调系统造成如下影响：1、霜的行成与增长，加大了室外换热器与外界空气之间的传热热阻及气体流过室外换热器的流动阻力；2、随着结霜量的进一步增加，室外换热器与外界空气之间的热交换面积逐步减少，风机工作点发生偏离，使得流过室外换热器的空气流量减少，室外换热器从空气中吸收的热量减少，室外换热器表面温度降低；3、随着室外换热器表面温度进一步降低，室外换热器进出口焓差会逐渐增加，进一步增加了霜的形成。严重时，室外换热器表面冻结，空调热泵系统无法正常运行。
目前，用于空气源热泵及地位制冷设备的除霜控制方法主要有如下：定时除霜法、时间-温度(压力)法、空气压差控制除霜法、最大平均供热法等，其基本思路为：基于环境温度传感器、室外换热器翅片温度传感器采集的电信号输入空调控制器，并由空调控制器进行逻辑判断，并输出相关控制信号至空调系统相关零部件执行相应的除霜循环。上述传统除霜方法存在如下缺点：1、难以适应不同系统运行条件；2、容易产生不必要误除霜动作，影响系统运行效率；3、无法判断结霜程度。
现阶段研究表明，热泵空调系统室外换热器所处行驶环境的相对湿度及干球温度是影响室外换热器结霜的两个重要因素。空气热原泵理论结霜区域应该在：气温度在-15℃～11.5℃之间，相对湿度在30％～100％之间，即当前环境温度介于-15℃与11.5℃之间且湿度处于30％RH至100％RH之间时，室外换热器表面最有可能发生结霜。并且可以将该结霜区域细化为四个典型区域：轻结霜区(-15℃＜T＜-5℃，30％＜RH＜65％)、低温结霜区(-15℃＜T＜-5℃，65％＜RH＜100％)、一般结霜区(-5℃＜T＜11.5℃，30％＜RH＜65％)、重结霜区(-5℃＜T＜11.5℃，65％＜RH＜100％)。当空气状态处于一般结霜区、重结霜区时，结霜程度较为严重，需要及时启动除霜循环。当空气状态处于轻霜区及低温结霜区时，发生结霜的可能性不大，可以忽略不做除霜处理，减少误除霜可能。
发明内容
发明目的：本发明目的针对传统除霜方法存在的除霜效率低、能耗高的缺点，提出一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，通过引入湿度传感器检测整车当前行驶过程中空气湿度并将其作为输入信号，由空调控制器进行逻辑判读，确定进入融霜及退出融霜的时机，确保热泵空调系统及时有效进行除霜循环，保证空调系统运行效率。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：通过温湿度传感器采集车辆行驶过程中的环境湿度Hamb、环境温度Tamb、室外换热器翅片表面温度TEVAP，每隔设定间隔时间Tset保存一次采集数据；
步骤S2：根据环境湿度Hamb及环境温度Tamb判断当前车辆行驶环境是否处于空气热原泵理论结霜区域中的一般结霜区或重结霜区，若是则执行步骤S3,若否则返回步骤S1；
步骤S3：执行除霜动作,持续时长ΔT；
步骤S4：判断当前室外换热器翅片表面温度TEVAP是否大于0℃，若是则除霜控制结束，若否则返回步骤S3。
进一步的，步骤S1中，Tset为20s。
进一步的，步骤S2中，判断当前车辆行驶环境的具体步骤如下：
步骤S21：判断-5℃＜Tamb＜11.5℃是否满足，若是则执行步骤S22，若否则返回步骤S1；
步骤S22：判断Hamb＞65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于重结霜区，若否则执行步骤S23；
步骤S23：判断35％＜Hamb＜65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于一般结霜区，若否则返回步骤S1。
进一步的，步骤S3，如果当前车辆行驶环境处于一般结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度50％环境工况标定的室外换热器融霜时间；如果当前车辆行驶环境处于重结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度80％环境工况标定的室外换热器融霜时间。
有益效果：本发明热泵型电动汽车空调除霜方法，基于温湿度传感器采集汽车行驶环境及热泵系统运行参数判断是否进入除霜循环以及何时退出除霜循环，可以准确有效地完成热泵空调系统除霜动作，能大大降低能耗。
附图说明
图1为本发明除霜控制方法的流程图；
图2为判断当前车辆行驶环境的流程图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明的一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1：通过温湿度传感器采集车辆行驶过程中的环境湿度Hamb、环境温度Tamb、室外换热器翅片表面温度TEVAP，每隔设定间隔时间Tset保存一次采集数据，所述Tset为20s；
步骤S2：根据环境湿度Hamb及环境温度Tamb判断当前车辆行驶环境是否处于空气热原泵理论结霜区域中的一般结霜区或重结霜区，若是则执行步骤S3,若否则返回步骤S1，该步骤中，判断当前车辆行驶环境的具体步骤如下：
步骤S21：判断-5℃＜Tamb＜11.5℃是否满足，若是则执行步骤S22，若否则返回步骤S1；
步骤S22：判断Hamb＞65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于重结霜区，若否则执行步骤S23；
步骤S23：判断35％＜Hamb＜65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于一般结霜区，若否则返回步骤S1；
步骤S3：执行除霜动作,持续时长ΔT，该步骤中，如果当前车辆行驶环境处于一般结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度50％环境工况标定的室外换热器融霜时间，如果当前车辆行驶环境处于重结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度80％环境工况标定的室外换热器融霜时间；
步骤S4：鉴于0℃度是结霜的必要条件，判断当前室外换热器翅片表面温度TEVAP是否大于0℃，若是则除霜控制结束，若否返回步骤S3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S1：通过温湿度传感器采集车辆行驶过程中的环境湿度Hamb、环境温度Tamb、室外换热器翅片表面温度TEVAP，每隔设定间隔时间Tset保存一次采集数据；
步骤S2：根据环境湿度Hamb及环境温度Tamb判断当前车辆行驶环境是否处于空气热原泵理论结霜区域中的一般结霜区或重结霜区，若是则执行步骤S3,若否则返回步骤S1；
步骤S3：执行除霜动作,持续时长ΔT；
步骤S4：判断当前室外换热器翅片表面温度TEVAP是否大于0℃，若是则除霜控制结束，若否则返回步骤S3。
2.根据权利要求1所述的一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，其特征在于：
步骤S1中，Tset为20s。
3.根据权利要求1所述的一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，其特征在于：
步骤S2中，判断当前车辆行驶环境的具体步骤如下：
步骤S21：判断-5℃＜Tamb＜11.5℃是否满足，若是则执行步骤S22，若否则返回步骤S1；
步骤S22：判断Hamb＞65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于重结霜区，若否则执行步骤S23；
步骤S23：判断35％＜Hamb＜65％是否满足，若是则当前车辆行驶环境处于一般结霜区，若否则返回步骤S1。
4.根据权利要求1所述的一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，其特征在于：
步骤S3，如果当前车辆行驶环境处于一般结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度50％环境工况标定的室外换热器融霜时间；如果当前车辆行驶环境处于重结霜区，则ΔT为环模试验室按照环境温度-5℃、相对湿度80％环境工况标定的室外换热器融霜时间。
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