CN110549824A - 深度节能的外控变排量压缩机控制方法 - Google Patents

深度节能的外控变排量压缩机控制方法 Download PDF

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Abstract

一种深度节能的外控变排量压缩机控制方法，包括一个向微处理器输入指令的过程，利用微处理器根据车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、出风模式和空调模式计算出当时的制冷负荷，并根据当时的制冷负荷通过PWM方式调节电磁阀的开度，以控制压缩机达到合适的排量；同时，利用微处理器根据制冷剂压力和蒸发器温度计算出期望的压缩机扭矩并传递给汽车发动机控制器，由汽车发动机控制器调整发动机喷油量以调整整车扭矩。本发明将车内外环境对制冷系统的多种影响因素综合在一起，对制冷负荷进行计算，在目标蒸发器温度计算时施加了车速、鼓风机风量的影响，使得空调在苛刻工况下也能保证节油的效果，可以实现最大程度的降低排放。

Description

深度节能的外控变排量压缩机控制方法
技术领域:
本发明涉及空调领域，尤其涉及汽车空调压缩机的控制技术，特别是一种深度节能的外控变排量压缩机控制方法。
背景技术:
采用定排量压缩机或者内控变排量压缩机的车载空调系统，其耗能占发动机功率的20％，无法满足当前汽车行业对汽车空调轻量化、高效化且满足电动车方向发展的需求。在此形势下，采用外控压缩机空调系统是降低发动机能耗的一个有效办法。现有技术中，外控压缩机空调系统利用控制器考虑车内外环境对制冷系统的影响，并根据车内制冷需求实时调整目标蒸发器温度，然后以PWM信号的形式发送给连续变排量压缩机去降低施加于发动机上的空调工作负荷。一般情况下，这些空调系统可提升乘客的舒适性并且降低了油耗。公告号CN 102721154 B专利文件提供了一种“空调变排量压缩机的节能控制装置和控制方法”，详细阐述了比较典型的变排量压缩机空调控制装置的节能原理。但是，发动机的喷油量不能快速实时地跟随制冷负荷变化进行响应，并且在制冷负荷很大的苛刻工况下(比如车外温度30度、阳光800W、湿度50％的NEDC排放工况)难以保持优良节能效果。其主要原因在于期望扭矩方面考虑不够精细，没有考虑车辆的加速/减速逻辑，或者期望扭矩计算公式中没有引入足够的影响因素，或者发动机的喷油量没有根据空调的期望制冷负荷进行实时调整。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种深度节能的外控变排量压缩机控制方法，所述的这种深度节能的外控变排量压缩机控制方法要解决现有技术中外控压缩机空调系统的节能效果在制冷负荷较大工况下不理想的技术问题。
本发明的这种深度节能的外控变排量压缩机控制方法，包括一个向微处理器输入指令的过程，所述的微处理器连接有存储器和输入输出接口，其特征在于：所述的微处理器通过输入输出接口与一个电磁阀的控制端连接，所述的电磁阀的介质入口通过高压管路与一个外控压缩机的出口连接，电磁阀的介质出口通过高压管路与一个冷凝器的入口连接,所述的冷凝器的出口通过高压管路与一个储液干燥器的入口连接，所述的储液干燥器的出口通过高压管路与一个蒸发器的入口连接，与所述的蒸发器的出口通过低压管路与一个膨胀阀的入口连接，所述的膨胀阀的出口通过低压管路与所述的外控压缩机的入口连接；微处理器通过输入输出接口连接有车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器、蒸发器温度传感器和汽车发动机控制器，它利用所述的车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器和蒸发器温度传感器实时采集车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、制冷剂压力和蒸发器温度，进而微处理器根据车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、出风模式和空调模式计算出当时的制冷负荷，并根据当时的制冷负荷通过PWM方式调节电磁阀的开度，以控制压缩机达到合适的排量；同时，利用微处理器根据制冷剂压力和蒸发器温度计算出期望的压缩机扭矩并传递给汽车发动机控制器，由汽车发动机控制器调整发动机喷油量以调整整车扭矩。
进一步的，在所述的存储器中以代码形式存储微处理器执行指令，所述的代码包括制冷负荷CQT计算模块、目标蒸发器温度计算模块、加减速逻辑模块、期望扭矩计算模块和压缩机控制模块。所述的制冷负荷CQT计算模块根据空调设定温度、车外温度、车内温度和阳光强度计算所需的制冷负荷的大小，制冷负荷CQT计算模块采用如下方程进行计算：
CQT＝K0+K1*(sun)+K2*(Tset)+K3*(Tamb)+K4*(TIncar)
其中：
CQT是表征制冷负荷大小的参数；
K0,K1,K2,K3和K4是制冷负荷计算方程常数系数；
sun是阳光的强度；
Tset是用户设定温度；
Tamb是车外温度；
TIncar是车内温度；
所述的目标蒸发器温度计算模块包括基于制冷负荷计算第一目标值计算单元基于车外温度的第一补偿值计算单元、基于阳光强度的第二补偿值计算单元、基于鼓风机风量的第三补偿值计算单补偿值计算单元、基于车速的第四补偿值计算单元、基于车辆加速信号的第五补偿值计算单元、基于车辆减速的第六补偿值计算单元、基于出风模式的第七补偿值计算单元、基于设定温度的第二目标值计算单元，
所述目标蒸发器温度的第一目标值计算单元是指根据制冷负荷参数CQT得到目标蒸发器温度的第一目标值，通过查表法获得；
所述目标蒸发器温度的第一补偿值计算单元是指依据车外温度得到目标蒸发器的补偿值，通过查表法获得；所述第一补偿值随着车外温度的升高而不断减小；
所述目标蒸发器温度的第二补偿值计算单元是指根据阳光的强度得到目标蒸发器温度的第二补偿值，通过查表法获得，阳光越强补偿值越小，大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第三补偿值计算单元是指根据鼓风机风量获得目标蒸发器温度的第三补偿值，通过查表法获得，鼓风机风量越高补偿值越高，大体呈正斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第四补偿值计算单元是指根据车速获得目标蒸发器温度的第四补偿值，通过查表法获得，车速越高补偿值越大；大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第五补偿值计算单元是指根据车辆加速信号获得目标蒸发器温度的第五补偿值，加速时补偿值为正值；
所述目标蒸发器温度的第六补偿值计算单元是指根据车辆的减速信号获得蒸发器温度的第六补偿值，减速时补偿值为负值；
所述目标蒸发器温度的第七补偿值计算单元是指根据出风模式，通过查表法获得蒸发器温度的第七补偿值；
所述目标蒸发器温度的第二目标值计算单元是指根据设定温度得到目标蒸发器温度的第二目标值，设定温度为低时目标蒸发器温度设置为最小值；
所述目标蒸发器温度为上述第一目标值、第一补偿值、第二补偿值、第三补偿值、第四补偿值、第五补偿值、第六补偿值和第七补偿值的和值；然后将此和值同第二目标值进行对比取二者中的较小者；
所述的加速信号计算模块依据车辆的档位信号和油门踏板信号判断车辆是否处于加速状态；加速时为保证动力短时间提升目标蒸发器温度，适当降低发动机上空调负荷，通过的目标蒸发器温度第五补偿值来升高目标蒸发器温度值来实现；
所述的减速信号计算模块依据刹车信号判断车辆是否处于减速状态；减速时为增加阻力短时间降低目标蒸发器温度，适当增加发动机上的空调负荷，通过目标蒸发器温度第六补偿值减少目标蒸发器的温度值来实现；
所述期望扭矩计算模块计算当前空调制冷负荷下的所需的压缩机扭矩值并通知EMS根据此值调整喷油量等参数实现整车扭矩的实时补偿；在蒸发器温度已经到达并且稳定在目标蒸发器温度后，期望扭矩计算公式如下：
ETQ[T0]＝K1+K2*APT[T0]+K3*EVAP[T0]+K4*RPM[T0]+
K5*ECV_Current[T0]
ETQ[Tn]＝ETQ[Tn-1]+K2*(APT[Tn]-APT[Tn-1])+K3*(EVAP[Tn]-
EVAP[Tn-1])+K4*(RPM[Tn]-RPM[Tn-1])+K5*(ECV_Current[Tn]-ECV_Current[Tn-1])
其中：
K1,K2,K3,K4和K5是常数；
APT是制冷剂压力；
EVAP是实际蒸发器温度；
RPM是发动机转速；
ECV_Current是控制电磁阀采集电流；
ETQ是计算的期望扭矩；
T0,Tn-1和Tn是启动阶段系统时间计时；
空调系统的压缩机关机状态的期望扭矩为恒定值K，K是常数；
压缩机控制模块依据所述目标蒸发器温度对输出到变排量压缩机的电磁阀上的PWM信号进行控制，以使蒸发器的温度尽快平稳到达并且稳定在目标蒸发器温度上，当目标蒸发器温度同实际蒸发器温度偏差很大超过阈值时采用Open-Loop方式控制，当二者接近偏差小于阈值时采用二阶PID控制算法进行Closed-Loop方式控制。
本发明与已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明将车内外环境对制冷系统的多种影响因素综合在一起，对制冷负荷进行计算，在目标蒸发器温度计算时施加了车速、鼓风机风量的影响，使得空调在苛刻工况下也能保证节油的效果，可以实现最大程度的降低排放。
附图说明：
图1是本发明的一个实施例的外控变排量压缩机控制节能算法的顶层设计图。
图2是本发明的一个实施例的目标蒸发器温度计算方法图。
图3是本发明的一个实施例的制冷负荷同目标蒸发器温度的关系图。
图4是本发明的一个实施例的车外温度同目标蒸发器温度补偿值的关系图。
图5是本发明的一个实施例的鼓风机风量同目标蒸发器温度补偿值的关系图。
图6是本发明的一个实施例的车速同目标蒸发器温度补偿值的对应关系图。
图7是本发明的一个实施例的加速信号同目标蒸发器温度补偿值的关系图。
图8是本发明的一个实施例的减速信号同目标蒸发器温度补偿值的关系图。
图9是本发明的一个实施例的阳光强度同目标蒸发器温度补偿值的关系图。
图10是本发明的一个实施例的设定温度同目标蒸发器温度的对应关系图。
图11是本发明的一个实施例的期望扭矩计算模块的流程图。
图12是本发明的一个实施例的压缩机控制模块二阶PID闭环控制策略示意图。
图13是本发明的一个实施例的压缩机Open-Loop和Closed-Loop控制切换流程图。
具体实施方式：
实施例1:
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12和图13所示，本发明的深度节能的外控变排量压缩机控制方法，包括一个向微处理器输入指令的过程，所述的微处理器连接有存储器和输入输出接口，其中，所述的微处理器通过输入输出接口与一个电磁阀的控制端连接，所述的电磁阀的介质入口通过高压管路与一个外控压缩机的出口连接，电磁阀的介质出口通过高压管路与一个冷凝器的入口连接,所述的冷凝器的出口通过高压管路与一个储液干燥器的入口连接，所述的储液干燥器的出口通过高压管路与一个蒸发器的入口连接，与所述的蒸发器的出口通过低压管路与一个膨胀阀的入口连接，所述的膨胀阀的出口通过低压管路与所述的外控压缩机的入口连接；微处理器通过输入输出接口连接有车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器、蒸发器温度传感器和汽车发动机控制器，它利用所述的车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器和蒸发器温度传感器实时采集车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、制冷剂压力和蒸发器温度，进而微处理器根据车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、出风模式和空调模式计算出当时的制冷负荷，并根据当时的制冷负荷通过PWM方式调节电磁阀的开度，以控制压缩机达到合适的排量；同时，利用微处理器根据制冷剂压力和蒸发器温度计算出期望的压缩机扭矩并传递给汽车发动机控制器，由汽车发动机控制器调整发动机喷油量以调整整车扭矩。
进一步的，在所述的存储器中以代码形式存储微处理器执行指令，所述的代码包括制冷负荷CQT计算模块、目标蒸发器温度计算模块、加减速逻辑模块、期望扭矩计算模块和压缩机控制模块。所述的制冷负荷CQT计算模块根据空调设定温度、车外温度、车内温度和阳光强度计算所需的制冷负荷的大小，制冷负荷CQT计算模块采用如下方程进行计算：
CQT＝K0+K1*(sun)+K2*(Tset)+K3*(Tamb)+K4*(TIncar)
其中：
CQT是表征制冷负荷大小的参数；
K0,K1,K2,K3和K4是制冷负荷计算方程常数系数；
sun是阳光的强度；
Tset是用户设定温度；
Tamb是车外温度；
TIncar是车内温度；
所述的目标蒸发器温度计算模块包括基于制冷负荷计算第一目标值计算单元基于车外温度的第一补偿值计算单元、基于阳光强度的第二补偿值计算单元、基于鼓风机风量的第三补偿值计算单补偿值计算单元、基于车速的第四补偿值计算单元、基于车辆加速信号的第五补偿值计算单元、基于车辆减速的第六补偿值计算单元、基于出风模式的第七补偿值计算单元、基于设定温度的第二目标值计算单元，
所述目标蒸发器温度的第一目标值计算单元是指根据制冷负荷参数CQT得到目标蒸发器温度的第一目标值，通过查表法获得；
所述目标蒸发器温度的第一补偿值计算单元是指依据车外温度得到目标蒸发器的补偿值，通过查表法获得；所述第一补偿值随着车外温度的升高而不断减小；
所述目标蒸发器温度的第二补偿值计算单元是指根据阳光的强度得到目标蒸发器温度的第二补偿值，通过查表法获得，阳光越强补偿值越小，大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第三补偿值计算单元是指根据鼓风机风量获得目标蒸发器温度的第三补偿值，通过查表法获得，鼓风机风量越高补偿值越高，大体呈正斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第四补偿值计算单元是指根据车速获得目标蒸发器温度的第四补偿值，通过查表法获得，车速越高补偿值越大；大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第五补偿值计算单元是指根据车辆加速信号获得目标蒸发器温度的第五补偿值，加速时补偿值为正值；
所述目标蒸发器温度的第六补偿值计算单元是指根据车辆的减速信号获得蒸发器温度的第六补偿值，减速时补偿值为负值；
所述目标蒸发器温度的第七补偿值计算单元是指根据出风模式，通过查表法获得蒸发器温度的第七补偿值；
所述目标蒸发器温度的第二目标值计算单元是指根据设定温度得到目标蒸发器温度的第二目标值，设定温度为低时目标蒸发器温度设置为最小值；
所述目标蒸发器温度为上述第一目标值、第一补偿值、第二补偿值、第三补偿值、第四补偿值、第五补偿值、第六补偿值和第七补偿值的和值；然后将此和值同第二目标值进行对比取二者中的较小者；
所述的加速信号计算模块依据车辆的档位信号和油门踏板信号判断车辆是否处于加速状态；加速时为保证动力短时间提升目标蒸发器温度，适当降低发动机上空调负荷，通过的目标蒸发器温度第五补偿值来升高目标蒸发器温度值来实现；
所述的减速信号计算模块依据刹车信号判断车辆是否处于减速状态；减速时为增加阻力短时间降低目标蒸发器温度，适当增加发动机上的空调负荷，通过目标蒸发器温度第六补偿值减少目标蒸发器的温度值来实现；
所述期望扭矩计算模块计算当前空调制冷负荷下的所需的压缩机扭矩值并通知EMS根据此值调整喷油量等参数实现整车扭矩的实时补偿；在蒸发器温度已经到达并且稳定在目标蒸发器温度后，期望扭矩计算公式如下：
ETQ[T0]＝K1+K2*APT[T0]+K3*EVAP[T0]+K4*RPM[T0]+
K5*ECV_Current[T0]
ETQ[Tn]＝ETQ[Tn-1]+K2*(APT[Tn]-APT[Tn-1])+K3*(EVAP[Tn]-
EVAP[Tn-1])+K4*(RPM[Tn]-RPM[Tn-1])+K5*(ECV_Current[Tn]-ECV_Current[Tn-1])
其中：
K1,K2,K3,K4和K5是常数；
APT是制冷剂压力；
EVAP是实际蒸发器温度；
RPM是发动机转速；
ECV_Current是控制电磁阀采集电流；
ETQ是计算的期望扭矩；
T0,Tn-1和Tn是启动阶段系统时间计时；
空调系统的压缩机关机状态的期望扭矩为恒定值K，K是常数；
压缩机控制模块依据所述目标蒸发器温度对输出到变排量压缩机的电磁阀上的PWM信号进行控制，以使蒸发器的温度尽快平稳到达并且稳定在目标蒸发器温度上，当目标蒸发器温度同实际蒸发器温度偏差很大超过阈值时采用Open-Loop方式控制，当二者接近偏差小于阈值时采用二阶PID控制算法进行Closed-Loop方式控制。
具体的，在本实施例中：
外控压缩机空调系统的制冷系统由外控压缩机、冷凝器、储液干燥器、膨胀阀、蒸发器和高低压管路组成；外控压缩机上驻有电磁阀，它同空调控制器以硬件PWM信号相连，空调控制器改变PWM信号占空比就可以调整压缩机的排量实现对压缩机功率的无级调节。空调控制器是整个系统的主控大脑，它负责采集车外温度、太阳辐射强度、车内温度、出风温度、出风模式和空调模式设定等数据，然后计算出当时的制冷负荷，并据之调整电磁阀的开度来控制压缩机合适的排量；与此同时空调控制器还依据制冷剂压力、蒸发器温度等系统参数计算出期望扭矩传递给EMS依据制冷负荷调整喷油量。如此构成了一个可以根据制冷负荷来实时调整燃油量的自适应系统，实现了降低燃油排放的目的。
图1是外控变排量压缩机压缩机节能控制装置的概略结构图，它由制冷负荷CQT计算模块、目标蒸发器温度计算模块、加减速逻辑模块、期望扭矩计算模块和压缩机控制模块组成。
所述制冷负荷CQT计算模块是指根据空调设定温度、车外温度、车内温度和阳光强度计算所需的制冷负荷的大小，它由如下方程进行计算：
CQT＝K0+K1*(sun)+K2*(Tset)+K3*(Tamb)+K4*(TIncar)
其中：
CQT是表征制冷负荷大小的参数；
K0,K1,K2,K3和K4是制冷负荷计算方程常数系数；
sun是阳光的强度；
Tset是用户设定温度；
Tamb是车外温度；
TIncar是车内温度；
目标蒸发器温度计算模块的主要功能就是依据制冷负荷大小、出风模式、鼓风机风量、车速和车外温度等参数得出目标蒸发器温度。其中，制冷负荷参数和出风模式用于计算目标蒸发器的第一目标值，车外温度用于计算目标蒸发器温度的第一补偿值，阳光强度用于计算目标蒸发器温度的第二补偿值，鼓风机风量用于计算目标蒸发器温度的第三补偿值，车速信号用于计算目标蒸发器温度的第四补偿值，车辆加速信号用于计算目标蒸发器温度的第五补偿值，减速信号用于计算目标蒸发器温度的第六补偿值，用户设定温度用于计算目标蒸发器温度的第二目标值。
所述目标蒸发器温度的第一目标值计算单元是指根据制冷负荷参数CQT和空调出风模式得到目标蒸发器温度的第一目标值，这通过查二维表的方式获得。CQT越接近于0表示需要的制冷量越大，对应的目标蒸发器温度越低，反之，目标蒸发器温度越高；其对应变化趋势如图3所示。
所述目标蒸发器温度的第一补偿值计算单元是指依据车外温度得到目标蒸发器的补偿值，通过查表法获得；依据经验所述第一补偿值随着车外温度的升高，大体呈梯形状变化，其趋势如图4所示。
所述目标蒸发器温度的第二补偿值计算单元是指根据阳光的强度得到目标蒸发器温度的第二补偿值，通过查表法获得。依据经验阳光越强补偿值越小，大体呈反斜线形状变化；其对应趋势如图5所示。
所述目标蒸发器温度的第三补偿值计算单元是指根据鼓风机风量获得目标蒸发器温度的第三补偿值，通过查表法获得。依据经验，鼓风机风量越高补偿值越高，大体呈正斜线形状变化；其对应趋势如图6所示。
所述目标蒸发器温度的第四补偿值计算单元是指根据车速获得目标蒸发器温度的第四补偿值，通过查表法获得。依据经验，车速越高补偿值越大，大体呈反斜线形状变化；其对应趋势如图7所示。
所述目标蒸发器温度的第五补偿值计算单元是指根据车辆加速信号获得目标蒸发器温度的第五补偿值，加速时需升高目标蒸发器温度，补偿值为正值；其对应趋势如图8所示。
所述目标蒸发器温度的第六补偿值计算单元是指根据车辆的减速信号获得蒸发器温度的第六补偿值，减速时可以降低目标蒸发器温度，补偿值为负值；其对应趋势如图9所示。
所述目标蒸发器温度的第七补偿值计算单元是指根据出风模式号获得蒸发器温度的第七补偿值。
所述目标蒸发器温度的第二目标值计算单元是指根据设定温度得到目标蒸发器温度的第二目标值，设定温度为LOW时目标蒸发器温度设置为最小值；其对应趋势如图10所示。
所述目标蒸发器温度为上面所述第一目标值、第一补偿值、第二补偿值、第三补偿值、第四补偿值、第五补偿值、第六补偿值和第七补偿值的和，然后将此和值同第二目标值进行对比取二者中的较小者。
从以上步骤获得目标蒸发器温度后，基于目标蒸发器温度和采集的蒸发器实际温度的差值以及制冷剂压力等其他因素对输出到变排量压缩机的电磁阀上的PWM信号进行控制，以使蒸发器的温度尽快平稳到达并且稳定在目标蒸发器温度上，是压缩机控制模块主要功能。为实现上述功能，目标蒸发器温度控制采用Open-Loop方式和二阶PID Closed-Loop方式控制相结合的方法；如图13所示。压缩机第一次启动时系统默认处于Open-Loop方式控制，然后判断压缩机的关闭时间是否小于阈值1；如果小于，那么压缩机进入压缩机关闭前的状态，并且PWM信号的Duty保持不变；如果大于则计算初始值并且进入Open-Loop状态。在Open-Loop状态如果超时或者蒸发器温度下降速率小于阈值，那么则进入Closed-Loop方式。在Closed-Loop状态如果发现了蒸发器温度下降速率大于了阈值，则控制重新进入Open-Loop方式。
所谓Open-Loop控制是指当目标蒸发器温度和实际蒸发器温度的差值(绝对值)大于t1(例如10℃)时，驱动电磁阀的PWM信号的占空比ECV_DUTY维持在t5不变；当温度差值从t1逐渐下降到t2(例如7℃)时，ECV_DUTY标值基本呈线性从t5下降到t6；当温度差值从t2下降到t3(例如5℃)时，ECV_DUTY标值基本呈线性从t6下降到t7；当温度差值从t3逐渐下降到t4(例如3℃)时，ECV_DUTY标值基本呈线性从t7下降到t8。也即ECV_DUTY标值大体随温度差值的减小的呈阶梯形状下降。
当电磁阀的控制会从Open-Loop状态退出并进入Closed-Loop控制方式，退出Open-Loop时的ECV_DUTY就是Closed-Loop控制方式的起始PWM占空比值。所述的Close-Loop控制方式是具有主副两个回路的二阶PID控制方法，如图12所示。其中，主回路的控制对象是蒸发器温度，它的输出是目标电磁阀电流作为副回路的给定值，副回路控制对象是电磁阀电流，它的输出ECV_DUTY用于控制电磁阀的位置。
所述期望扭矩计算模块是指计算当前空调制冷负荷下的所需的压缩机扭矩值并通知EMS根据此值调整喷油量等参数实现整车扭矩的实时补偿。所以压缩机期望扭矩是否可以反映压缩机的真实扭矩将会直接影响节能效果。为提高计算的精准性，将压缩机的从启动到关闭的整个工作循环依据影响期望扭矩的因素按如下的期望扭矩计算公式进行计算。这明显优于一般的根据电磁阀电流、制冷剂排气压力和压缩机转速去做简单查表获得压缩机期望扭矩值的计算方法。另外，还考虑到车速和发动机转速对期望扭矩的影响添加了根据车速和发动机转速对期望扭矩进行补偿策略。压缩机期望扭矩计算切换的流程如图11所示：首先判断是否启动压缩机，如果否则执行压缩机关闭时的计算方法；如果是则进一步根据压缩机的当前工作模式进入工作状态。
工作状态的压缩机的期望扭矩使用期望扭矩的计算公式进行计算。
空调系统的整个工作循环的压缩机期望扭矩计算是指蒸发器温度已经到达并且稳定在目标蒸发器温度后的如何计算期望扭矩。影响期望扭矩因素有制冷剂压力、蒸发器温度、发动机转速和电磁阀驱动电流。
期望扭矩的计算公式是如下：
期望扭矩的计算公式是如下多元一阶线性方程：
ETQ[T0]＝K1+K2*APT[T0]+K3*EVAP[T0]+K4*RPM[T0]+K5*ECV_Current[T0]
ETQ[Tn]＝ETQ[Tn-1]+K2*(APT[Tn]-APT[Tn-1])+K3*(EVAP[Tn]-
EVAP[Tn-1])+K4*(RPM[Tn]-RPM[Tn-1])+K5*(ECV_Current[Tn]-ECV_Current[Tn-1])
其中：
K1,K2,K3,K4和K5是常数；
APT是制冷剂压力；
EVAP是实际蒸发器温度；
RPM是发动机转速；
ECV_Current是控制电磁阀采集电流；
ETQ是稳定阶段期望扭矩。
空调系统的压缩机关机状态的期望扭矩为恒定值K，K是常数。
车速对压缩机扭矩的补偿单元是考虑到车速对压缩机扭矩影响，一般说来车速越高扭矩越小，可以基于怠速情况适当进行比例性补偿。
转速对压缩机扭矩的补偿单元是指，一般说来转速越高扭矩越小，适当进行补偿。
压缩机期望扭矩的计算的策略使得期望扭矩在一个压缩机工作循环中呈现固定速率上升、减速平缓上升至顶点和保持顶点稳定的连续变化过程，发动机如此控制可以减少压缩机引起的喷油量突变，提升了节能性。
依据以上策略进行控制的外控压缩机空调系统经过实车测试已证实在苛刻工况下的(在NEDC油耗测试工况下)可以实现节油0.3L/100KM左右。

Claims (2)

1.一种深度节能的外控变排量压缩机控制方法，包括一个向微处理器输入指令的过程，所述的微处理器连接有存储器和输入输出接口，其特征在于：所述的微处理器通过输入输出接口与一个电磁阀的控制端连接，所述的电磁阀的介质入口通过高压管路与一个外控压缩机的出口连接，电磁阀的介质出口通过高压管路与一个冷凝器的入口连接,所述的冷凝器的出口通过高压管路与一个储液干燥器的入口连接，所述的储液干燥器的出口通过高压管路与一个蒸发器的入口连接，与所述的蒸发器的出口通过低压管路与一个膨胀阀的入口连接，所述的膨胀阀的出口通过低压管路与所述的外控压缩机的入口连接；微处理器还通过输入输出接口连接有车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器、蒸发器温度传感器和汽车发动机控制器，它利用所述的车外温度传感器、太阳辐射强度传感器、车内温度传感器、车内出风温度传感器、制冷剂压力传感器和蒸发器温度传感器实时采集车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、制冷剂压力和蒸发器温度，进而微处理器根据采集到的车外温度、太阳辐射强度、车内温度、车内出风温度、出风模式和空调模式计算出当时的制冷负荷，并根据当时的制冷负荷通过PWM方式调节电磁阀的开度，以控制压缩机达到合适的排量；同时，利用微处理器根据制冷剂压力和蒸发器温度计算出期望的压缩机扭矩并传递给汽车发动机控制器，由汽车发动机控制器调整发动机喷油量以调整整车扭矩。
2.如权利要求1所述的深度节能的外控变排量压缩机控制方法，其特征在于：在所述的存储器中以代码形式存储微处理器执行指令，所述的代码包括制冷负荷CQT计算模块、目标蒸发器温度计算模块、加减速逻辑模块、期望扭矩计算模块和压缩机控制模块。
所述的制冷负荷CQT计算模块根据空调设定温度、车外温度、车内温度和阳光强度计算所需的制冷负荷的大小，制冷负荷CQT计算模块采用如下方程进行计算：
CQT＝K0+K1*(sun)+K2*(Tset)+K3*(Tamb)+K4*(TIncar)
其中：
CQT是表征制冷负荷大小的参数；
K0,K1,K2,K3和K4是制冷负荷计算方程常数系数；
sun是阳光的强度；
Tset是用户设定温度；
Tamb是车外温度；
TIncar是车内温度；
所述的目标蒸发器温度计算模块包括基于制冷负荷计算第一目标值计算单元基于车外温度的第一补偿值计算单元、基于阳光强度的第二补偿值计算单元、基于鼓风机风量的第三补偿值计算单元、基于车速的第四补偿值计算单元、基于车辆加速信号的第五补偿值计算单元、基于车辆减速的第六补偿值计算单元、基于出风模式的第七补偿值计算单元、基于设定温度的第二目标值计算单元，
所述目标蒸发器温度的第一目标值计算单元是指根据制冷负荷参数CQT得到目标蒸发器温度的第一目标值，通过查表法获得；
所述目标蒸发器温度的第一补偿值计算单元是指依据车外温度得到目标蒸发器的补偿值，通过查表法获得；所述第一补偿值随着车外温度的升高而不断减小；
所述目标蒸发器温度的第二补偿值计算单元是指根据阳光的强度得到目标蒸发器温度的第二补偿值，通过查表法获得，阳光越强补偿值越小，大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第三补偿值计算单元是指根据鼓风机风量获得目标蒸发器温度的第三补偿值，通过查表法获得，鼓风机风量越高补偿值越高，大体呈正斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第四补偿值计算单元是指根据车速获得目标蒸发器温度的第四补偿值，通过查表法获得，车速越高补偿值越大；大体呈反斜线形状变化；
所述目标蒸发器温度的第五补偿值计算单元是指根据车辆加速信号获得目标蒸发器温度的第五补偿值，加速时补偿值为正值；
所述目标蒸发器温度的第六补偿值计算单元是指根据车辆的减速信号获得蒸发器温度的第六补偿值，减速时补偿值为负值；
所述目标蒸发器温度的第七补偿值计算单元是指根据出风模式，通过查表法获得蒸发器温度的第七补偿值；
所述目标蒸发器温度的第二目标值计算单元是指根据设定温度得到目标蒸发器温度的第二目标值，设定温度为低时目标蒸发器温度设置为最小值；
所述目标蒸发器温度为上述第一目标值、第一补偿值、第二补偿值、第三补偿值、第四补偿值、第五补偿值、第六补偿值和第七补偿值的和值；然后将此和值同第二目标值进行对比取二者中的较小者；
所述的加速信号计算模块依据车辆的档位信号和油门踏板信号判断车辆是否处于加速状态；加速时为保证动力短时间提升目标蒸发器温度，适当降低发动机上空调负荷，通过的目标蒸发器温度第五补偿值来升高目标蒸发器温度值来实现；
所述的减速信号计算模块依据刹车信号判断车辆是否处于减速状态；减速时为增加阻力短时间降低目标蒸发器温度，适当增加发动机上的空调负荷，通过目标蒸发器温度第六补偿值减少目标蒸发器的温度值来实现；
所述期望扭矩计算模块计算当前空调制冷负荷下的所需的压缩机扭矩值并通知EMS根据此值调整喷油量等参数实现整车扭矩的实时补偿；在蒸发器温度已经到达并且稳定在目标蒸发器温度后，期望扭矩计算公式如下：
ETQ[T0]＝K1+K2*APT[T0]+K3*EVAP[T0]+K4*RPM[T0]+K5*ECV_Current[T0]
ETQ[Tn]＝ETQ[Tn-1]+K2*(APT[Tn]-APT[Tn-1])+K3*(EVAP[Tn]-EVAP[Tn-1])+K4*(RPM[Tn]-RPM[Tn-1])+K5*(ECV_Current[Tn]-ECV_Current[Tn-1])
其中：
K1,K2,K3,K4和K5是常数；
APT是制冷剂压力；
EVAP是实际蒸发器温度；
RPM是发动机转速；
ECV_Current是控制电磁阀采集电流；
ETQ是计算的期望扭矩；
T0,Tn-1和Tn是启动阶段系统时间计时；
空调系统的压缩机关机状态的期望扭矩为恒定值K，K是常数；
压缩机控制模块依据所述目标蒸发器温度对输出到变排量压缩机的电磁阀上的PWM信号进行控制，以使蒸发器的温度尽快平稳到达并且稳定在目标蒸发器温度上，当目标蒸发器温度同实际蒸发器温度偏差很大超过阈值时采用Open-Loop方式控制，当二者接近偏差小于阈值时采用二阶PID控制算法进行Closed-Loop方式控制。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111350584A (zh) * 2020-03-11 2020-06-30 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 一种用于增压系统的控制方法和控制系统
CN111491408A (zh) * 2020-05-07 2020-08-04 中电海康集团有限公司 一种蒸烤箱的恒温控制方法
CN112065700A (zh) * 2020-09-03 2020-12-11 东风汽车集团有限公司 压缩机的扭矩控制方法及存储介质
CN113357135A (zh) * 2021-07-13 2021-09-07 奇瑞商用车（安徽）有限公司 一种变排量压缩机扭矩补偿方法
CN113655826A (zh) * 2020-05-12 2021-11-16 上汽通用汽车有限公司 蒸发器的温度控制方法和蒸发器的温度控制系统
CN113968123A (zh) * 2021-09-07 2022-01-25 一汽奔腾轿车有限公司 一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232019A (ja) * 1987-03-20 1988-09-28 Mazda Motor Corp 可変容量コンプレツサの外部制御装置
JP2008201335A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Denso Corp 車両用空調装置
CN102721154A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 空调变排量压缩机的节能控制装置和控制方法
CN103017293A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 空调变排量压缩机的节能控制方法
CN103696954A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 重庆长安汽车股份有限公司 一种外控变排量压缩机扭矩补偿的方法及系统
CN104807269A (zh) * 2015-05-06 2015-07-29 安徽江淮汽车股份有限公司 汽车空调压缩机的控制方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63232019A (ja) * 1987-03-20 1988-09-28 Mazda Motor Corp 可変容量コンプレツサの外部制御装置
JP2008201335A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Denso Corp 車両用空調装置
CN102721154A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 空调变排量压缩机的节能控制装置和控制方法
CN103017293A (zh) * 2012-11-30 2013-04-03 惠州市德赛西威汽车电子有限公司 空调变排量压缩机的节能控制方法
CN103696954A (zh) * 2013-12-17 2014-04-02 重庆长安汽车股份有限公司 一种外控变排量压缩机扭矩补偿的方法及系统
CN104807269A (zh) * 2015-05-06 2015-07-29 安徽江淮汽车股份有限公司 汽车空调压缩机的控制方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈昌瑞 等: ""外控变排量压缩机缓启动控制策略研究"", 《汽车实用技术》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111350584A (zh) * 2020-03-11 2020-06-30 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 一种用于增压系统的控制方法和控制系统
CN111350584B (zh) * 2020-03-11 2021-04-27 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 一种用于增压系统的控制方法和控制系统
CN111491408A (zh) * 2020-05-07 2020-08-04 中电海康集团有限公司 一种蒸烤箱的恒温控制方法
CN111491408B (zh) * 2020-05-07 2022-02-18 中电海康集团有限公司 一种蒸烤箱的恒温控制方法
CN113655826A (zh) * 2020-05-12 2021-11-16 上汽通用汽车有限公司 蒸发器的温度控制方法和蒸发器的温度控制系统
CN112065700A (zh) * 2020-09-03 2020-12-11 东风汽车集团有限公司 压缩机的扭矩控制方法及存储介质
CN112065700B (zh) * 2020-09-03 2021-11-12 东风汽车集团有限公司 压缩机的扭矩控制方法及存储介质
CN113357135A (zh) * 2021-07-13 2021-09-07 奇瑞商用车（安徽）有限公司 一种变排量压缩机扭矩补偿方法
CN113968123A (zh) * 2021-09-07 2022-01-25 一汽奔腾轿车有限公司 一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统及方法

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