一种空调系统及空调系统的控制方法
【技术领域】
本发明涉及热管理技术领域。
【背景技术】
空调系统包括制冷剂系统及风门系统,风门系统包括风门,风门是实现室内温度控制的必要部件,风门的精确控制有利于实现室内温度的精确控制,因而有必要提出一种空调系统,以有利于提高空调系统对温度的精确控制。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种空调系统及空调系统的控制方法,提高风门的精确控制,以有利于提高空调系统对温度的精确控制。
一种空调系统,包括控制器、检测装置、电动机和风门,所述控制器与所述电动机电连接,所述控制器与所述检测装置电连接,所述电动机的动力输出部与所述风门的动力接收部机械连接,所述电动机驱动所述风门动作,所述控制器能够通过所述电动机控制所述风门位置,所述检测装置能够监测所述风门位置并向所述控制器输出检测信号;其特征在于,
所述控制器根据获取的风门目标位置,所述控制器获得第一区间;所述控制器根据所述检测装置发出的检测信号,获得所述风门的当前位置;所述控制器判断所述风门的当前位置是否处于所述第一区间,若所述控制器的判断结果为是,所述控制器根据所述第一调节模式调节所述风门的位置;若所述控制器的判断结果为否,所述控制器根据所述第二调节模式调节所述风门的位置;
其中,所述第一调节模式包括驱动阶段和检测阶段,在所述驱动阶段,所述控制器输出驱动信号驱动电动机动作;在所述检测阶段,所述控制器停止输出驱动信号,所述风门停止后,所述控制器判断所述风门的当前位置与预设目标位置的关系;在所述第二调节模式,所述控制器持续输出驱动信号,同时获取风门的当前位置。
一种空调系统的控制方法,包括控制器、检测装置、电动机和风门,所述控制器与所述电动机电连接,所述控制器与所述检测装置电连接,所述电动机的动力输出部与所述风门的动力接收部机械连接,所述电动机驱动所述风门动作,所述控制器能够通过所述电动机控制所述风门位置,所述检测装置能够监测所述风门位置并向所述控制器输出检测信号;其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:
所述控制器根据获取的风门目标位置,所述控制器获得第一区间;所述控制器根据所述检测装置发出的检测信号,获得所述风门的当前位置;所述控制器判断所述风门的当前位置是否处于所述第一区间,若所述控制器的判断结果为是,所述控制器根据所述第一调节模式调节所述风门的位置;若所述控制器的判断结果为否,所述控制器根据所述第二调节模式调节所述风门的位置;
其中,所述第一调节模式包括驱动阶段和检测阶段,在所述驱动阶段,所述控制器输出驱动信号驱动电动机动作;在所述检测阶段,所述控制器停止输出驱动信号,所述风门停止后,所述控制器判断所述风门的当前位置与预设目标位置的关系;在所述第二调节模式,所述控制器持续输出驱动信号,同时获取风门的当前位置。
风门的当前位置在第一区间,空调系统执行第一调节模式调节风门的位置,控制器在第一调节模式的驱动阶段驱动风门动作,在第一调节模式的检测阶段判断风门是否处于目标区间,若否,空调系统进入下一个驱动阶段,控制器驱动风门逐渐接近目标位置,这样风门的控制相对精确,有利于提高空调系统对温度的精确控制。
【附图说明】
图1是本实施方式的空调系统的连接示意图;
图2是另一实施方式的空调系统连接示意图;
图3是空调系统的主要工作阶段示意图;
图4是本实施方式空调统在初始化阶段的流程图;
图5是本实施方式空调系统在动态调节阶段的流程图;
图6是本实施方式空调系统在稳态调节阶段的流程图;
图7是本实施方式空调系统控执行第一调节模式的流程图;
图8是本实施方式空调系统控执行第二调节模式的流程图。
【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。
本发明的一个实施方式提供一种空调系统,本发明的实施方式还提供一种空调系统的控制方法,该方法可以应用于一种空调系统,可用于控制空调系统。请参阅图1,一种空调系统,包括控制器3、执行装置和风门4,执行装置包括检测装置2和电动机1,控制器与电动机电连接,电动机的动力输出部与风门的动力接收部机械连接,控制器输出驱动信号驱动电动机动作,风门在电动机驱动下动作;检测装置用于监测风门的位置并将风门的位置信息作为检测信号输入控制器。在空调系统的一个实施例,控制器3是空调系统的主控制器,该主控制器包括控制电路,控制电路至少包括处理单元31和存储单元32,存储单元32用于存储相关参数,处理单元31用于信息处理,电动机1和检测装置2一体设置,检测装置2与电动机1电连接,检测装置能够监测电动机的运行状态,其中电动机的运行状态包括运行速度、转动角度等参数,风门在电动机驱动下动作,因而检测装置通过电动机能够监测风门的位置。电动机1通过第一连接线11、第二连接线12与控制器3电连接,控制器3通过第一连接线和第二连接线向电动机输入驱动信号以控制电动机动作,控制器对电动机输入的驱动信号可以是电压或者是电流,本文以驱动信号为电压为例介绍。检测装置通过第三连接线21、第四连接线22以及第五连接线23与控制器3电连接,控制器3通过第三连接线和第四连接线向检测装置提供电压,控制器3通过第五连接线23获取检测信号,检测信号的类型可以是电压、电流或电阻或其它形式的信号。当第一连接线11和第二连接线12之间的电压为正时,即正驱动信号,可以设定电动机正向动作,风门逐渐接近目标区间的下限,控制器接收的检测信号增大,当第一连接线11和第二连接线12之间的电压为负时,即负驱动信号,可以设定电动机反向动作,风门逐渐接近目标区间的上限,控制器接收的检测信号减小,第一连接线和第二连接线的之间的电压为零时,即驱动信号为0或者说控制器停止驱动电动机,电动机停止动作,检测信号不变化,这里所述的“第一连接线和第二连接线之间的电压”指第一连接线的电压减去第二连接线的电压。如图2所示,检测装置2与电动机1为相对独立的器件,检测装置2设置于能够监测风门4位置的地方,如检测装置为位置传感器。控制器3与电动机之间通过至少一个连接线信号连接,控制器通过上述连接线向电动机输入驱动信号;控制器与检测装置电连接以获取检测信号,不再详细描述。控制器3也可以是风门的专用控制器,该专用控制器与主控制器信号连接,能够接受主控制器的信号及向主控制器反馈信息。驱动信号的类型和检测信号的类型可以相同,如均为电压,也可以不同类型,如驱动信号为电流,检测信号为电压或电阻。
请参阅图3,空调系统的工作阶段主要包括初始化阶段S0、动态调节阶段S1及稳态调节阶段S2。在实际工作中,空调系统对于这些工作阶段的执行顺序是首先进入初始化阶段S0,即空调系统的初始化,之后根据当前的具体工况进行判断进入稳态调节阶段S2或动态调节阶段S1。在本实施方式,稳态调节阶段S2指的是风门的目标位置没有发生变化,例如循环风门处于内外循环2:8的位置,在设定时间T0内,目标位置仍旧是内外循环2:8,或者温度风门保持风道内40%的风通过,在设定时间T0内,目标位置仍旧是保持风道内40%的风通过。动态调节阶段S1指的风门在控制器的驱动下动作时或者保持当前位置时,控制器获取了新的风门目标位置,控制器需要重新调整风门目标位置,此时空调系统执行动态调节阶段S1。空调系统进入稳态调节阶段S2或动态调节阶段S1的方法是:在设定时间T0内,控制器比较上一次的目标位置和新目标位置是否相同,若新目标位置与上次目标位置相同,则空调系统进入稳态调整阶段,反之,空调系统进入动态调整阶段。在空调系统的工作过程中,根据空调系统的具体工况,稳态调节阶段S1与动态调节阶段S2可能相互转变。以下将结合图示对本实施方式在这些工作阶段中的具体操作步骤予以说明。
特别地,为了使以下的对具体操作步骤的说明更加易于理解,此处对于后续将提到的“第一调节模式”、“第二调节模式”、“目标位置”、“目标区间”和“第一区间”这四个概念的含义预先进行解释。具体而言,风门的位置包括全开、全关以及全开和全关之间的位置,为方便描述,风门全开设置为位置0、风门全关设置为位置M,本发明中的“目标位置”指的控制器控制风门的停止位置C,可以知道0≤C≤M,该目标位置C可以是控制器根据其他条件计算得出,如根据环境温度和/或阳光辐射和/或室内温度和/或设定温度计算得出风门的目标位置;风门的目标位置也可以是设定值并存储于控制器的存储单元,如空调系统除湿时,空调系统设定温度风门位置,或者在空调系统的不同工作模式,内外循环的混合风门所需的混风比例。“目标区间”指区间[C-Δs,C+Δs]所包含的位置区域,其中Δs大于0,Δs指位置C-Δs与目标位置C之间的距离,或者说位置C-Δs到目标位置C的路程。风门的位置处于目标区间,即认为风门到达目标位置C;位置C-Δs设置为目标区间的下限,位置C+Δs设置为目标区间的上限;第一区间为[C-S,C+S],其中S>0,S>Δs,在本实施例,S大于Δs一个数量级。同样地,S指位置C-S与目标位置C之间的距离,或者说位置C-S到目标位置C的路程。控制器获取目标位置C后,控制器根据目标位置C设定目标区间和第一区间,Δs和S可以是经验值,也可以是控制器根据其他条件计算得出,位置C-S设置为第一区间的下限,位置C+S设置为目标区间的上限。目标区间和第一区间可以是以目标位置为中心的区间,也可以不以目标位置为中心,如目标区间为[C-A,C+B],A≠B。为后续描述方便,若风门位置在位置区间[0,C),则可以说,风门位置小于目标位置,若风门位置在(C,M],则可以说,风门位置大于目标位置。
“第一调节模式”指的是控制器分时段发送驱动信号调节风门位置的方法。具体地,第一调节模式包括驱动阶段和检测阶段,在驱动阶段,控制器在单位时间T(驱动阶段)内向电动机输入驱动信号,如向电动机输入驱动电压U,电动机在驱动信号的驱动下动作,接着控制器停止输出驱动信号,空调系统进入检测阶段。可以知道在检测阶段,由于惯性的存在,风门仍会动作一段时间,风门停止动作后,控制器获取检测信号并解析检测信号以获取风门当前位置,判断风门当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,则认为风门到达目标位置,控制器结束对空调系统的控制;若判断结果为否,空调系统进入下一个驱动阶段,并在下一个驱动阶段结束后的检测阶段获取检测信号并判断风门当前位置是否处于目标区间,直至风门的当前位置处于目标区间,控制器结束对空调系统的控制。风门在驱动阶段动作,动作幅度相对较小,并且风门的惯性也较小,产生的误滑动也较小,并且在检测阶段监测风门的当前位置,因而风门的位置控制相对精确。
在第一调节模式,还包括设定上限次数N,控制器记录输出驱动信号的次数n,并判断n与N的关系,若n<N,则控制器输出驱动信号,否则,控制器停止输出驱动信号。当控制器第N次输入驱动信号后,即使检测信号揭示的风门当前位置小于C-Δs或者大于C+Δs,也认为风门已经到达目标位置,控制器结束对风门的控制。设置上限次数N,相当于控制器已预先设置驱动信号的大小,限制了调节时间,这样有利于节约调节时间。在第一调节模式,控制器设置第一距离,用于判断控制器增大驱动信号或减小驱动信号,具体地,在检测阶段,控制器计算所述风门的当前位置与目标位置的距离,若风门的当前位置与目标位置的距离大于或等于第一距离,控制器在下一个驱动阶段增大驱动信号的绝对值;若风门的当前位置与目标位置的距离小于第一距离,控制器在下一个驱动阶段减小驱动信号的绝对值。在第一调节模式设置第一距离,有利实现对风门的快速控制。
在第一调节模式,还包括以下步骤:控制器获取检测信号并解析检测信号以获知风门的当前位置,控制器判断风门的当前位置与目标位置的关系,若风门的当前位置小于目标位置,则控制器在驱动阶段输出正驱动信号,使风门当前位置更加接近C-Δs,反之控制器在驱动阶段输出负驱动信号,使风门当前位置更加接近C+Δs。这里所述的正驱动信号指驱动风门逐渐靠近位置M的信号,负驱动信号指驱动风门逐渐靠近位置0的信号。
“第二调节模式”指控制器持续输出驱动信号调节风门位置的方法。在第二调节模式,控制器持续向电动机输入驱动信号,在这里“控制器持续向电动机输入驱动信号”包括:控制器不间断输出驱动信号;或控制器分时向电动机输入驱动信号,电动机还未停止时(检测信号仍在变化)再次输入驱动信号。在第二调节模式,控制器不间断接收检测信号并解析风门的当前位置,控制器判断风门的当前位置与第一区间的关系,若控制器判断结果为风门的当前位置处于第一区间,控制器停止输出驱动信号,否则控制器仍旧输出驱动信号。控制器持续输出驱动信号,有利于风门快速到达目标位置。同样地,在第二调节模式,还包括以下步骤:获取检测信号并解析反馈以获知风门的当前位置,控制器判断风门的当前位置与目标位置的关系,若风门的当前位置小于目标位置,则控制器输出正驱动信号,以使风门当前位置更加接近位置C-S,反之控制器输出负驱动信号,使风门当前位置更加接近位置C+S。控制器还可以设置这样两个位置:第一停止位置C-S-V和第二停止位置C+S+V,其中V>0,第一停止位置小于第一区区间的下限,V指第一停止位置距第一区间下限的距离,或者说第一停止位置到第一区间下限所需的路程,第二停止位置大于第一区间的上限,第二停止位置距第一区间上限的距离为V,或者说第一停止位置到第一区间上限所需的路程为V。当控制器输出正驱动信号,风门的当前位置大于或等于C-S-V时,控制器停止输出正驱动信号,由于惯性风门继续动作,最终风门处于第一区间;当控制器输出负驱动信号,风门的当前位置小于或等于C+S+V时,控制器停止输出负驱动信号,这时风门由于惯性继续动作,最终风门位于第一区间。其中,V为经验值,根据电动机的运行速度有所不同,如电动机运行速度快,V相应大些,也即风门的当前位置离位置C-S远些,如电动机运行速度慢,V相应小些,也即风门的当前位置离位置C-S近些,以保证风门依靠惯性能够进入第一区间。
在本实施方式,空调系统的初始化阶段S0指的是在空调系统开始运行时,对空调系统进行初始化的操作阶段。该初始化阶段S0包括以下所述的各个操作步骤。
S00:空调系统上电,控制空调系统开始运行;
S01:控制器控制空调系统进行电气自检;电气自检包括控制器上电是否正常,控制器的各单元是否正常工作,电动机通电后能否动作等。
S02:若是电气自检未通过,则对空调系统进行检修;
S03:若是电气自检通过,则通过驱动电动机控制风门全开;
S04:风门全开后,控制器通过驱动电动机控制风门全关;
S05:风门全关后,控制器通过驱动电动机控制风门打开到预定位置,以便确定空调系统可以实现所需的功能,同时也为风门保留一定的开度,防止空调系统工作时,风门的全开或全闭影响空调系统其它部件工作。
S06:风门运动到预定的位置时,空调系统初始化阶段完成。
动态调节阶段S1包括以下步骤:
S10:空调系统开始进入动态调节阶段;
S11:判断风门是否进行动作,若判断结果为是,空调系统执行步骤S111,即控制器停止输出驱动信号,风门停止动作;若判断结果为否,则空调系统执行步骤S12;判断风门是否动作的方法是:检测信号是否发生变化,若是,则风门动作,反之,风门停止动作。检测风门动作,有利于节约控制时间及节约能源。
S12:控制器获取检测信号并解析检测信号,获取风门的当前位置;
S13:比较风门当前位置与第一区间的位置关系,判断风门当前位置是否处于第一区间,若判断结果为是,则空调系统执行第一调节模式,即步骤S14;若判断结果为否,则空调系统执行第二调节模式,即步骤S15;
S14:若步骤S13的判断结果为是,控制器根据第一调节模式控制风门动作;在第一调节模式的检测阶段,控制器判断风门当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,控制器停止输出驱动信号,若判断结果为否,空调系统重复执行第一调节模式。
S15:若步骤S13的判断结果为否,控制器根据第二调节模式控制风门动作;在第二调节模式,控制器判断风门当前位置是否处于第一区间,若判断结果为是,控制器停止输出驱动信号,风门停止动作后,控制器控制空调系统执行第一调节模式,若判断结果为否,控制器持续输出驱动信号。在空调系统,设置第二调节模式,有利于风门快速到达目标位置,以节约风门的调节时间。
步骤S15也可以下方式实现:若步骤S13的判断结果为否,控制器根据第一调节模式控制风门动作,在第一调节模式的检测阶段,判断风门当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,控制器停止输出控制信号,风门停止动作,若判断结果为否,重复执行第一调节模式。空调系统仅执行第一调节模式,虽然调节精度提高,但调节速度相对较慢。
稳态调节阶段S2包括以下步骤。
S20:空调系统开始进入动态调节阶段;
S21:判断风门是否进行动作,若判断结果为是,空调系统进入步骤S211,即控制器保持原有控制模式执行,若判断结果为否,控制器获取检测信号并解析检测信号,获取风门的当前位置,即步骤S212;
S22:判断风门的当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,则控制器结束对风门的控制,即步骤S221,若判断结果为否,则进入步骤S23;
步骤S22也可以如下方式实现,控制器设置第一设定时间T1,判断风门的当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,并对上述状况进行计时t,且t≥T1,则控制器结束对风门的控制,若判断结果为否,并对上述状况进行计时t,且t≥T1,则进入步骤S23。设置预定时间且预定时间t≥T1,有利于防止风门在不稳定情况下执行无效动作。
S23:比较风门当前位置与第一区间的位置关系,判断风门当前位置是否处于第一区间,若判断结果为是,则空调系统执行步骤S24,若判断结果为否,则空调系统执行步骤S25。
S24:若步骤S23的判断结果为是,控制器根据上述第一调节模式控制风门动作;在第一调节模式的检测阶段,控制器判断风门当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,控制器停止输出驱动信号,若判断结果为否,重复执行第一调节模式。
S25:若步骤S23的判断结果为否,控制器根据上述第二调节模式控制风门动作;在第二调节模式,控制器判断当风门当前位置是否处于第一区间,若判断结果为是,控制器停止输出驱动信号,风门停止动作后,控制器控制空调系统执行第一调节模式。在空调系统设置第二调节模式,有利于风门快速到达目标位置,以节约时间。
步骤S25也可以下方式实现:若步骤S23的判断结果为否,控制器根据上述第一调节模式控制风门动作,判断风门当前位置是否处于目标区间,若判断结果为是,控制器停止输出控制信号,风门停止动作,若判断结果为否,重复执行第一调节模式。空调系统仅采用第一调节模式,虽然调节精度提高,但调节速度相对较慢。由于外界环境的干扰,如车辆运行中的震动,导致风门位置偏移,这时空调系统执行稳态调节阶段,因而风门的位置偏移只有短时间出现,从而保证空调系统运行的的稳定性。
空调系统包括控制器、电动机、检测装置和风门,风门的当前位置在第一区间,空调系统执行第一调节模式,在第一调节模式,控制器分时调节风门并且调节风门的距离相对较短,风门的控制相对精确,有利于实现空调系统对温度的精确控制。
需要说明的是:以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,均应涵盖在本发明的权利要求范围内。