CN107490131A

CN107490131A - 一种ptc加热型空调制热控制算法

Info

Publication number: CN107490131A
Application number: CN201710666088.4A
Authority: CN
Inventors: 吴磊
Original assignee: Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University Zhejiang
Current assignee: Hozon New Energy Automobile Co Ltd
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2017-12-19

Abstract

本发明公开了一种PTC加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：步骤1、PI执行参数为PTC发热功率的算法，通过温差算出PI需要输出的功率即为需求功率；步骤2、恒功率控制算法，根据步骤2中的需求功率，计算出PWM占空比，本发明中PI需求功率通过恒功率控制算法与PWM输出功率直接对应，不再受PTC随温度变化而使电阻作曲线变化的影响，进而具备以下有益效果：1、实现制热响应快，2系统控制稳定，3制热效果好的优点。

Description

一种PTC加热型空调制热控制算法

技术领域

本发明涉及空调控制领域，特别涉及一种PTC加热型空调制热控制算法。

背景技术

TC加热器（PTC：一种正温度系数热敏电阻，陶瓷电热元件的简称）：用于新能源汽车空调制热，或者家用（或工业用）空调的辅助加热等。

PTC电阻会随着温度的升高而作曲线变化（如图1所示），对本体过热保护有积极的作用，然而对温度控制来说，不利于程序的控制。

PTC加热器由PWM占空比信号控制其发热程度，利用鼓风机鼓动空气流经PTC电热元件进行空气的强迫对流作为主要热交换方式。

传统的空调控制器在设计PTC加热器控制时，往往只简单的调节占空比来使目标温度达到设定温度，也就是PI调节的执行参数是PWM占空比，然而PWM占空比和PTC的发热功率是不成正比的，导致PI调节时存在不确定性（如图1所示），不利于程序的控制。因此，亟需发明一种新的PTC加热型空调制热控制算法。

发明内容

本发明的目的是提供一种PTC加热型空调制热控制算法，此种制热控制算法对PTC加热器PI调节的执行参数是发热功率，发热功率再对应相应功率的PWM占空比，解决了现有技术中的调节不确定性的问题，有效提高了空调制热的响应速度。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

一种PTC加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：

步骤1、PI执行参数为PTC发热功率，通过温差算出PI需要输出的功率即为需求功率。

步骤2、恒功率控制算法，根据步骤1中的需求功率，计算出PWM占空比，

根据步骤1和步骤2循环计算，最终逼近设定温度值。

优选地，所述步骤1包括以下：

步骤a）、算出温差，T_温差=T_设定-T_环境温度，T_设定为用户设定温度，T_环境温度为环境温度，T_温差为温差；

步骤b）、算出比例增益功率输出部分，PI_PTCPower_P = T_温差 *Prop_Gain，Prop_Gain为比例增益项，PI_PTCPower_P为比例增益功率输出部分；

步骤c）、算出积分增益功率输出部分，PI_PTCPower_I = PI_PTCPower_I + T_温差 *Int_Gain，PI_PTCPower_I 为积分增益功率输出部分，Int_Gain 为积分增益项。

步骤d）、算出需求功率，P= PI_PTCPower_P + PI_PTCPower_I ，P为需要输出的功率即为需求功率。

优选地，所述步骤2中恒功率控制算法为：η=P / (U*I)，U 为占空比有效区工作电压，I 为占空比有效区工作电流，η为占空比。

本发明的PTC加热型空调制热控制算法主要包括两个步骤：（1）根据用户设定温度和当前环境温度计算出需求功率；（2）再通过恒功率控制算法得到需求功率所需PWM占空比，然后输出PWM占空比。由此可见，本发明中PI需求功率通过恒功率控制算法与PWM输出功率直接对应，不再受PTC随温度变化而使电阻作曲线变化的影响，进而具备以下有益效果：1、实现制热响应快，2系统控制稳定，3制热效果好的优点。

附图说明

图1为现有技术的PTC电阻-温度曲线；

图2为本发明PTC加热型空调制热控制算法的PI控制过程曲线；

图3为本发明PTC加热型空调制热控制算法的恒功率控制各参数说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

本发明的PTC加热型空调制热控制算法为步骤1、PI执行参数为PTC发热功率，通过温差算出PI需要输出的功率即为需求功率。

根据步骤1和步骤2循环计算，最终逼近设定温度值。

实施例

本发明的PTC加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：

以PI执行参数是PTC发热功率的算法：

步骤1具体为：

1）T_温差=T_设定-T_环境温度，

其中，T_设定为用户设定温度，

T_环境温度为环境温度，

T_温差为温差；

2）PI_PTCPower_P = T_温差* Prop_Gain，

其中，PI_PTCPower_P 为比例增益功率输出部分，

Prop_Gain 为比例增益项；

3）PI_PTCPower_I = PI_PTCPower_I + T_温差 * Int_Gain

其中，PI_PTCPower_I = 积分增益功率输出部分，

Int_Gain = 积分增益项；

4）PI_PTCPowerReq = PI_PTCPower_P + PI_PTCPower_I

其中，PI_PTCPowerReq = 需求功率

原理分析：

首先根据用户设定温度和当前环境温度计算出温差，然后算出比例增益功率输出部分和积分增益功率输出部分，再后算出当前PI所需的需求功率，最后通过恒功率控制算法（此算法下文有详细说明）得到需求功率所需PWM占空比，然后输出PWM占空比，如此以一定的周期，做循环计算，最终逼近设定温度值。过程示意图如图2所示。

恒功率控制算法：

P=U*I*η

其中P = 需求功率

U =占空比有效区工作电压

I = 占空比有效区工作电流

η= 占空比

各参数如图3所示。

以上公式通过变换后如下：

η=P / (U*I)

此时η就是需要输出的实际PWM占空比

此时输出的占空比产生的发热功率就是PI的需求功率

原理分析：

PTC电阻随着自身发热温度变化而变化，同时电流I也做相应的变化，如果占空比η不变，导致发热功率不稳定。所以为了解决此问题，提出了需求功率这个概念（需求功率就是我们想要PTC输出的发热功率），通过η=P / (U*I)这个公式，我们发现PTC电阻的变化，占空比η会做相应的变化，但是发热功率始终和需求功率一致，从而稳定了发热功率。

如图1所示，现有技术中PTC电阻会随着温度的升高而作曲线变化，对本体过热保护有积极的作用，但是对温度控制来说，不利于程序的控制。如图2和图3所示，本发明以PI执行参数是PTC发热功率的算法，对PTC加热器PI调节的执行参数是发热功率，发热功率再对应相应功率的PWM占空比，解决了现有技术中的调节不确定性的问题，有效提高了空调制热的响应速度。

Claims

1.一种PTC加热型空调制热控制算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、PI执行参数为PTC发热功率，通过温差算出PI需要输出的功率即为需求功率；

步骤2、恒功率控制算法，根据步骤1中的需求功率，计算出PWM占空比，根据步骤1和步骤2循环计算，最终逼近设定温度值。

2.根据权利要求1所述的PTC加热型空调制热控制算法，其特征在于，所述步骤1包括以下：

步骤a)、算出温差，T_温差＝T_设定-T_环境温度，T_设定为用户设定温度，T_环境温度为环境温度，T_温差为温差；

步骤b)、算出比例增益功率输出部分，PI_PTCPower_P＝T_温差*Prop_Gain，Prop_Gain为比例增益项，PI_PTCPower_P为比例增益功率输出部分；

步骤c)、算出积分增益功率输出部分，PI_PTCPower_I＝PI_PTCPower_I+T_温差*Int_Gain，PI_PTCPower_I为积分增益功率输出部分，Int_Gain为积分增益项；

步骤d)、算出需求功率，P＝PI_PTCPower_P+PI_PTCPower_I，P为需要输出的功率即为需求功率。

3.根据权利要求2所述的PTC加热型空调制热控制算法，其特征在于，所述步骤2中恒功率控制算法为：η＝P/(U*I)，U为占空比有效区工作电压，I为占空比有效区工作电流，η为占空比。