CN108146186B - 减少外部可变排量压缩机（evdc）的启动延迟 - Google Patents

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Abstract

一种外部控制的可变排量压缩机(EVDC)冷启动方法被描述为包括：在EVDC冷启动程序期间在无控制电流和全控制电流之间迭代地交替提供给与EVDC相关联的电子控制阀(ECV)的控制电流的量。还提供了用于实施所描述方法的系统。

Description

减少外部可变排量压缩机(EVDC)的启动延迟
技术领域
本发明总体上涉及车辆冷却和车辆暖通空调(HVAC)系统。更具体地，本发明涉及用于延长的关闭时期之后车辆空调可变排量压缩机的冷启动的控制策略。
背景技术
图1描绘了用于车辆暖通空调(HVAC)系统100的制冷剂回路的某些元件。如已知的那样，这种系统包括冷凝器102、干燥器/接收器104、一个或多个蒸发器106、膨胀阀108以及典型地由诸如车辆发动机112的动力源驱动的压缩机110。各种管道114将所描述的元件互连以在其间输送制冷剂等。
如已知的那样，现代机动车辆中使用的许多压缩机110是可变排量压缩机，其提供了具有自动改变其排量以满足空调需求的能力的优点，并且还提供了在与固定排量压缩机相比的车辆燃料消耗量方面更平稳的操作和改进的优点。图2以侧截面示出了外部控制的可变排量压缩机(EVDC)200。可变排量压缩机200的结构的具体细节可以改变。然而，在高层次上，这种压缩机包括壳体202、吸入腔203、吸入口204、排出腔205以及排出口206。螺线管212被设置为操作具有高侧端口208和低侧端口210的排量控制阀或电子控制阀(ECV)214(该结构被内部控制的可变排量压缩机中的波纹管取代，该波纹管原本在结构上类似于本文描述的外部控制的可变排量压缩机200)。ECV可操作地连接到总体上如附图标记213所描绘的控制器。控制器213还可以被配置为接收来自一个或多个温度传感器的输入，例如与蒸发器106相关联的传感器、与排气管相关联的温度传感器以及环境温度传感器(通常被描绘为温度传感器215a、215b、215c)。
控制室216(也称为曲轴箱)容纳驱动轴218，该驱动轴218承载斜盘220，斜盘220相应地可操作地连接到多组活塞222。由驱动轴218承载的底盘224通过枢转连杆226相应地可操作地连接到斜盘220。当驱动轴218线性地致动时，斜盘220通过冲程循环交替地驱动每个活塞222，由此每个活塞冲程在最小冲程极限和最大冲程极限之间来回移动。吸入簧片阀228和排出簧片阀230选择性地使控制室216分别与吸入腔203和排出腔205流体连通，使得流体通过吸入口204流入并通过排出口流出。
在常规的压缩机200接合条件下，将控制室216连接到吸入腔203的泄放孔232允许控制室的减压，同时在活塞222的顶部处建立压力，该压力允许斜盘220冲程达到最大角度并导致冷却性能。
然而，在中等到高环境温度下的延长的关闭时间期间，由于制冷剂从相对较热的制冷剂子部件(主要是冷凝器和蒸发器)迁移到相对较冷的压缩机中，所以控制室216积聚了流体(通常是液体制冷剂和油混合物)。在压缩机200的下一次接合或操作时，在控制室216的减压可能发生并且压缩机斜盘220可冲程达到实现冷却性能之前，必须通过泄放孔232将该流体排空。结果是，在流入车辆乘客舱(未示出)的空气被蒸发器106冷却之前，经历长达一分钟或更长的可感知的延迟。这导致用户不满意。
为了解决这个以及其它问题，本发明涉及用于控制和改进可变排量压缩机冷启动的方法，该方法减少压缩机启动延迟并因此减少向车辆乘客舱提供冷却气流所需的时间。
发明内容
根据本文描述的目的和益处，在一个方面，描述了用于车辆暖通空调(HVAC)系统的外部控制的可变排量压缩机(EVDC)的启动方法，包括：在EVDC冷启动程序期间，在无控制电流和全控制电流之间迭代地交替提供给与EVDC相关联的电子控制阀(ECV)的控制电流的量。该方法包括如下步骤：将EVDC冷启动程序终止并且在确定如从一个或多个温度传感器(例如，与蒸发器106相关联的传感器、与排气管相关联的温度传感器以及与测量车内温度相关联的传感器)接收到的输入的梯度变化所表明的HVAC气流温度值已经从开始温度值降低时向ECV提供全控制电流。在实施例中，阈值梯度是角度为10度的预定值。如本领域技术人员已知的，术语“10度角度”涉及由通过绘制HVAC气流温度值随时间的变化提供的温度梯度的曲线图所定义的夹角。
在实施例中，该方法包括在启用EVDC冷启动程序时在预定的时间段内不向ECV提供控制电流，并且随后加大控制电流，直到达到全或最大控制电流值。在实施例中，预定时间间隔是5秒。
在可替选的实施例中，该方法包括在EVDC冷启动程序期间，迭代地进行在第一时间间隔内向ECV提供全控制电流并且在第二时间间隔内不向ECV提供控制电流。在实施例中，第一时间间隔和第二时间间隔可以相同或不同。在一个实施例中，第一时间间隔和第二时间间隔每个都是10秒。在另一实施例中，第一时间间隔是10秒并且第二时间间隔是5秒。
在另一方面，描述了一种用于控制车辆暖通空调(HVAC)系统压缩机的冷启动的系统。该系统包括具有电子控制阀(ECV)的外部控制的可变排量压缩机(EVDC)、HVAC蒸发器、以及一个或多个HVAC蒸发器温度传感器、排气管温度传感器和车内温度传感器。提供一种控制器，其被配置用于在EVDC冷启动程序期间迭代地使提供给ECV的控制电流的量在无控制电流和全控制电流之间交替。
由控制器施加的用于在EVDC冷启动程序期间交替提供给ECV的控制电流的量的模式是如上所述的。在实施例中，控制器被配置为根据从HVAC蒸发器温度传感器、排气管温度传感器以及车内温度传感器中的一个或多个接收到的一个或多个输入来确定HVAC气流温度值。
在下面描述中，示出并且描述了用于控制可变排量压缩机冷启动的所公开的方法的实施例。如应当意识到的，该方法能够具有其它不同的实施例，并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改，而不脱离如下述权利要求中阐述和描述的装置和方法。因此，附图和描述应被认为是说明性的而非限制性的。
附图说明
并入本文并且形成说明书的一部分的附图示出了用于控制可变排量压缩机冷启动所公开的方法的若干方面并且连同说明书一起用于解释其某些原理。附图中：
图1描绘了现有技术的车辆暖通空调(HVAC)系统；
图2描绘了用于图1的系统中的现有技术的外部控制的可变排量压缩机(EVDC)的侧面剖视图；
图3以流程图的形式描绘了用于控制可变排量压缩机冷启动的方法；
图4以流程图的形式描绘了图3所示的方法的可替选实施例；以及
图5以流程图的形式描绘了图3所示的方法的另一可替选实施例。
现详细的参考用于控制可变排量压缩机冷启动所公开的方法的实施例，其示例在附图中示出。
具体实施方式
参照图3，示出了用于控制可变排量压缩机(例如上述EVDC 200)的冷启动程序的方法300。在高层次上，方法300包括迭代地改变提供给与上述EVDC 200相关联的ECV 212的控制电流的步骤。通过“冷启动”，意味着EVDC 200将在延长的不使用时期之后运行。在一个非限制性示例中，可以将延长的不使用时期定义为8小时或更长时间。冷启动可以通过观察作为经过时间的函数的HVAC气流温度的梯度无变化(如通过一个或多个温度输入所测量的)来识别。
在步骤302处，控制器213发出询问以确定EVDC 200是否在所需的时间段内没有操作并且是否需要实施冷启动策略。这可以通过监测作为经过时间的函数的从HVAC蒸发器温度传感器、排气管温度传感器以及车内温度传感器中的一个或两个或全部接收到的一个或多个输入的HVAC气流温度值及其梯度来完成。控制器213还可以考虑环境温度条件(诸如当EVDC 200没有操作时期期间环境温度为适中至高温(约20℃至45℃)时)以确定对冷启动的需求。这可以如本领域已知的那样通过来自一个或多个车辆环境温度传感器215c的输入来完成。如果从EVDC的先前操作开始已经过去大约8小时的预定时间量，则也可以建立需要实施的冷启动策略。
如果是，则在步骤304处，控制器213使提供给ECV212的控制电流在大体为零的控制电流和全控制电流之间交替。在一个非限制性实施例中，这是通过改变供给ECV 212的脉宽调制电压控制器的占空比来实现的。然而，可替选方法在本领域中是已知的，并且预期在本文中使用。如将理解的，全控制电流可以因特定的ECV设计而变化。在一个非限制性示例中，提供给ECV 212的控制电流可以在0mA与810mA的全控制电流之间交替。然而，可以预期ECV 212的其它运行参数和特定的全控制电流。
在步骤306处，控制器213确定HVAC 100气流温度梯度是否已减小了梯度的预定阈值。这可以通过由合适的温度传感器(例如蒸发器106的温度传感器215a、排气管温度传感器215b、或车内传感器、或其组合)提供的输入来完成。可以使用任何合适的温度梯度减小量来建立阈值。在一个非限制性实施例中，使用10度角度的温度梯度减小量作为阈值。然而，其它值也可以考虑。如果尚未达到阈值温度减小量，则如上所述，控制器213继续使提供给ECV 212的控制电流在零与全之间迭代地交替。
如果已经达到阈值温度减小梯度，则控制器213中断冷启动程序并且允许全控制电流被提供给ECV 212(步骤308)。
如上所述，各种控制方案可以预期用于实施步骤304。在如图4所示的控制方案400的一个实施例中，在步骤302处，控制器213确定是否需要如上所述的EVDC 200冷启动。如果是，则控制器213在冷启动启用时首先允许零控制电流(步骤304a)，随后确定如上所述的阈值温度减小梯度是否已经达到(步骤306)。如果是，则允许至ECV 212的全控制电流(步骤308)。如果不是，则通过控制器213将提供给ECV 212的控制电流返回到零，并且该过程迭代地重复，直到达到阈值温度下降梯度。
在如图5所示的控制方案500的可替选实施例中，在步骤302处，控制器213确定是否需要如上所述的EVDC 200冷启动。如果是，则控制器213在冷启动启用时首先允许全控制电流持续第一时间段(步骤304b)，随后在第二时间段内允许零控制电流(步骤304c)。接下来确定如上所述的阈值温度下降梯度是否已经达到(步骤306)。如果是，则允许至ECV 212的全控制电流(步骤308)。如果不是，则供应给ECV212的控制电流通过控制器213返回到全控制电流持续下一个时间段(步骤304b)，随后在下一个时间段内为零控制电流，并且该过程迭代地重复，直到阈值HVAC 100气流温度下降梯度已经达到。
预期第一时间段和第二时间段可以相同或不同。在一个实施例中，控制器213允许至ECV 212的全控制电流达10秒的时间段，随后是零控制电流达5秒的时间段，直到达到期望的HVAC 100气流温度减小梯度。在可替选实施例中，控制器213交替10秒的全控制电流和10秒的零控制电流，直到达到期望的HVAC 100气流温度减小量。
如将理解的，所描述的方法和系统为EVDC 200冷启动提供简单而有效的程序，而不需要专门的硬件或对现有硬件或车辆部件的修改。显而易见的修改和变形依照上述教导是可能的。当根据它们被公平地、合法地以及公正地给予权利的幅度理解时，所有这些修改和变形都落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种在包括外部控制的可变排量压缩机的车辆暖通空调系统中的可变排量压缩机启动方法，包括：
在可变排量压缩机冷启动程序期间，在无控制电流和全控制电流之间迭代地交替提供给与所述可变排量压缩机相关联的电子控制阀的控制电流的量；
确定暖通空调气流温度梯度值是否已达阈值温度减小梯度；
如果是，则中断冷启动程序并允许全控制电流被提供给电子控制阀；
如果否，则继续提供给电子控制阀的控制电流的量在无控制电流和全控制电流之间迭代地交替。
2.根据权利要求1所述的方法，包括在启用所述可变排量压缩机冷启动程序时在预定的时间段内不向所述电子控制阀提供控制电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定时间段是5秒。
4.根据权利要求1所述的方法，包括在所述可变排量压缩机冷启动程序期间，迭代地进行在第一时间间隔内向所述电子控制阀提供全控制电流并且在第二时间间隔内不向所述电子控制阀提供控制电流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔相同。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔不同。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔每个都是10秒。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一时间间隔是10秒并且所述第二时间间隔是5秒。
9.根据权利要求1所述的方法，包括将所述可变排量压缩机冷启动程序终止并且向所述电子控制阀提供全控制电流并且保持所述全控制电流直到确定暖通空调气流温度梯度值已降低达阈值。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述暖通空调气流温度梯度值的所述阈值是10度角度。
11.一种用于控制车辆暖通空调系统压缩机的冷启动的系统，包括：
外部控制的可变排量压缩机，所述外部控制的可变排量压缩机具有电子控制阀；
暖通空调蒸发器；
暖通空调蒸发器温度传感器、排气管温度传感器以及车内温度传感器中的一个或多个；
控制器，所述控制器配置用于在可变排量压缩机冷启动程序期间迭代地使提供给所述电子控制阀的控制电流的量在无控制电流和全控制电流之间交替；以及
确定暖通空调气流温度梯度值是否已达阈值温度减小梯度；
如果是，则中断冷启动程序并允许全控制电流被提供给电子控制阀；
如果否，则继续提供给电子控制阀的控制电流的量在无控制电流和全控制电流之间迭代地交替。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为允许在所述可变排量压缩机冷启动程序期间在预定的时间段内不向所述电子控制阀提供控制电流。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为在所述可变排量压缩机冷启动程序期间，迭代地进行在第一时间间隔期间允许全控制电流流向所述电子控制阀并且在第二时间间隔期间不允许控制电流流向所述电子控制阀。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔相同。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔不同。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述第一时间间隔和所述第二时间间隔每个都是10秒。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一时间间隔是10秒并且所述第二时间间隔是5秒。
18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器被配置为将所述可变排量压缩机冷启动程序终止并且在确定暖通空调气流温度梯度值已降低达阈值时允许全控制电流流向所述电子控制阀。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器被配置为根据从所述暖通空调蒸发器温度传感器、所述排气管温度传感器以及所述车内温度传感器中的一个或两个或全部接收到的一个或多个输入来确定所述暖通空调气流温度梯度值。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述阈值是10度角度。
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