CN110588290B - 一种改善空调nvh性能的压缩机转速定义方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法，包括如下步骤：（1）空调压缩机最低档最低稳定工作转速和最高档最高稳定工作转速选定；（2）根据步骤（1）确定出压缩机中间档位理想的工作转速；（3）固定档位下，空调降温过程压缩机转速调节。本发明在不增加任何成本，不对压缩机单体零部件提更高的NVH控制指标，从NVH角度来进行压缩机稳定工作档位的转速的设定，保证压缩机稳定工作转速避开方向盘和座椅的共振点；通过整车温度控制策略的优化，确保当外界环境的热负荷落在某共振区间内，通过策略优化，减少空调转速在共振转速之间的波动频次。本发明通过对压缩机稳定工作转速的调整和整车温控策略的优化，实现整车在空调运行过程中振动较小。

Description

一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法
技术领域
本发明属于空调NVH性能优化领域，具体涉及一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法。
背景技术
电动汽车由于用三电系统代替传统的发动机燃油系统，发动机引起的整车抖动大副降低，空调系统的NVH问题占比提升。压缩机运行导致整车抖动的NVH问题得到越来越多的关注。
传统的空调压缩机转速定义仅考虑整车的制冷效果，未从整车的NVH特性来进行设定和规避。空调系统从启动到正常制冷工作时，鼓风机档位一般为1档-7档，压缩机工作运行转速一般从0-6000r/min左右，频率跨度区间为0-100HZ。在压缩机从起动到最终温度平衡的转速波动范围内，该转速不能与整车的模态完全规避，会与车身模态发生共振，引起整车抖动。若压缩机某稳定工作转速刚好在与车身某模态接近，则会引起车辆共振，影响车辆的NVH表现。
另外，空调系统正常制冷工作时，鼓风机档位确定后，风量确定，VCU会根据驾乘人员的温度请求和当前乘员舱的温度及蒸发器的实时温度，不断调整压缩机目标转速，压缩机实际转速跟随进行变化。压缩机转速调节时，若多次穿越共振频率带或频繁起停，也会引起实车NVH表现变差。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提供一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法，通过对特定档位压缩机工作转速优化调整，以及压缩机过渡转速状态时间控制的调整，在不增加硬件和成本的情况下，通过调整压缩机转速策略来改善实车空调的NVH性能。
包括如下步骤:
(1)空调压缩机最低档最低稳定工作转速和最高档最高稳定工作转速选定；
(2)根据步骤(1)确定出压缩机中间档位理想的工作转速；
(3)固定档位下，空调降温过程压缩机转速调节。
进一步的，所述步骤(1)包括：
(ⅰ)已知压缩机的理论工作转速区间，根据整车制冷要求及压缩机正常工作要求，初步确定压缩机的最低档最低稳定工作转速nmin和最高档最高稳定转速nmax；
(ⅱ)压缩机的转速调节，鼓风机设置为中间档位，通过软件控制使空调压缩机从0到压缩机最高档最高稳定转速nmax+δ，采集在压缩机转动情况下，制动踏板的扫频振动加速度曲线at和方向盘的扫频振动加速度曲线af；
(ⅲ)综合考虑压缩机工作转速与整车模态频率共振避频的要求，压缩机最低档最低转速要求区间[nmin,nmin+δ]，最高档最高转速要求区间[nmax,nmax+δ]，确定踏板和方向盘需要避开的峰值共振频率和可以稳定的理想工作频率，结合制动踏板和方向盘的两条振动加速度曲线at和af以及空调系统的制冷要求，确定出不同档风量下压缩机的转速矩阵。
进一步的，所述步骤(3)包括：
(ⅰ)压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间需穿越共振带；
(ⅱ)压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间在某共振带中。
有益效果：本发明在不增加任何成本，不对压缩机单体零部件提更高的NVH控制指标，从NVH角度来进行压缩机稳定工作档位的转速的设定，保证压缩机稳定工作转速避开方向盘和座椅的共振点；通过整车温度控制策略的优化，确保当外界环境的热负荷落在某共振区间内，通过策略优化，减少空调转速在共振转速之间的波动频次。本发明通过对压缩机稳定工作转速的调整和整车温控策略的优化，实现整车在空调运行过程中振动较小。
附图说明
图1是本发明车辆实现温度控制逻辑图。
图2是方向盘和制动踏板扫频振动加速度曲线图。
图3压缩机转速波动调节过程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
空调系统的压缩机主要是为冷媒的运输提供动力，达到制冷的要求。正常情况下，因为整车密闭空间的制冷要求，对车辆最大风量和最小风量下的空调制冷量都会有要求。即空调系统最大风量下最高压缩机转速rmax，最小风量下最低压缩机转速rmin。为保证空调系统正常工作，按空调系统中间风量及中间档位的压缩机转速要求，一般是根据压缩机转速差值和档位差值进行设定。如图1所示，空调系统实际在使用过程中，VCU会集成空调压缩机转速随蒸发器温度和风量档位之间的变化关系矩阵。VCU通过读取蒸发器温度传感器和鼓风机档位信息，给压缩机目标转速，压缩机根据目标转速进行调整，从而实现温度调节。
包括如下步骤：
(1)空调压缩机最低档最低稳定工作转速和最高档最高稳定工作转速选定；
(ⅰ)已知压缩机的理论工作转速区间，根据整车制冷要求及压缩机正常工作要求，初步确定压缩机的最低档最低稳定工作转速nmin＝1000r/min和最高档最高稳定转速nmax＝4500r/min；
(ⅱ)压缩机的转速调节，鼓风机设置为中间档位，通过软件控制使空调压缩机从0到压缩机最高档最高稳定转速4500r/min+δ，δ取200r/min，采集在压缩机转动情况下，制动踏板的扫频振动加速度曲线at和方向盘的扫频振动加速度曲线af如图2所示；
(ⅲ)综合考虑压缩机工作转速与整车模态频率共振避频的要求，压缩机最低档最低转速要求区间[1000,1200]，最高档最高转速要求区间[4500,4700]，就是为了避免刚好1000r/min和4500r/min与结构的共振频率耦合，所以扩宽成分别在两个区间内取固定值，这样取出来的值肯定可以满足空调的制冷要求，确定制动踏板和方向盘需要避开的峰值共振频率和可以稳定的理想工作频率，结合制动踏板和方向盘的两条振动加速度曲线at和af以及空调系统的制冷要求，确定出不同档风量下压缩机的转速矩阵。
(2)根据步骤(1)确定出压缩机中间档位理想的工作转速，即VCU控制程序中转速矩阵的稳定工作转速；
(3)固定档位下，空调降温过程压缩机转速调节。
空调开启，鼓风机的档位确定后，压缩机在运行过程中，会随着制冷把车内温度慢慢降下来，在鼓风机不动的情况下，压缩机的转速会随着空调蒸发器的温度变化慢慢下降，车厢内的温度会基于驾乘人员设定的温度，一步步向目标温度逼近，直到当前车厢内的温度和蒸发器温度达成平衡。压缩机转速也会同步从较高的稳定转速下降至较低的稳定转速。此时，蒸发器温度会在某个温度间隔内波动，压缩机转速会在这个温度间隔所对应的压缩机转速间隔之间波动，压缩机在进行转速波动调节时，有如下两种情况：
如图3所示，情况一：压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间需穿越共振带(共振带一)；
在当前鼓风机档位M下，外界温度与蒸发器温度之间的平衡温度在[i,i-1]之间，而此时压缩机转速与车身制动踏板及方向盘的共振带[Ai+4,M，Ai+3,M]。
实车在压缩机的控制策略中，当根据蒸发器温度随外界温度不断下降，压缩机转速下降至Ai+4,M，按要求需继续下降时，在控制策略中会增加限制，让其先在转速Ai+4,M下强制继续稳定工作30-50秒，强制保证压缩机在高转速下运行一段时间，提供较多的制冷量，使当前温度下降至更低的水平，从而当转速继续向下请求时，会直接快速穿过[Ai+4,M，Ai+3,M]之间的共振带，下降至Ai+2,M转速下，当转速下降至Ai+2,M转速下时，该转速下的制冷量和之前多产生的制冷量会保证空调系统平衡或向下穿越，而不会因为Ai+2,M转速下，制冷不足，又向压缩机下达指令提升转速，使得压缩机转速在共振频率带一的振荡基本消除。压缩机转速继续向下调节，直至转速稳定。
情况二：压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间在某共振带(共振带二)中：
如图3所示，在当前鼓风机档位M下，外界温度与蒸发器温度之间的平衡温度在[i+1,i]之间，而此时压缩机转速与车身制动踏板及方向盘的共振带[Ai+1,M，Ai,M]。
实车在压缩机的控制策略中，当根据蒸发器温度随外界温度不断下降，压缩机转速下降至Ai+1,M，按要求需继续下降时，在控制策略中会增加限制，让其先在转速Ai+1,M下强制继续稳定工作30-50秒，强制保证压缩在高转速运行一段时间，提供较多的制冷量，以确定转速继续向下请求时，直接穿过[Ai+1,M，Ai,M]之间的共振带，下降至Ai-1,M转速下，稳定工作，此时若温度太低，导致压缩机转速提升，转速升至Ai,M，再有升转速请求，会让其先在转速Ai,M下强制继续稳定工作30-50秒，再升转速至Ai+2,M,因外界温度平衡，转速下降至Ai+1,M，继续按上面所述，重复执行。此时在共振带的振荡次数大大减少，大大提升实车空调系统的NVH表现。

Claims (2)

1.一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法，包括如下步骤：
(1)空调压缩机最低档最低稳定工作转速和最高档最高稳定工作转速选定；
(ⅰ)已知压缩机的理论工作转速区间，根据整车制冷要求及压缩机正常工作要求，初步确定压缩机的最低档最低稳定工作转速nmin和最高档最高稳定转速nmax；
(ⅱ)压缩机的转速调节，鼓风机设置为中间档位，通过软件控制使空调压缩机从0到压缩机最高档最高稳定转速nmax+δ，采集在压缩机转动情况下，制动踏板的扫频振动加速度曲线at和方向盘的扫频振动加速度曲线af；
(ⅲ)综合考虑压缩机工作转速与整车模态频率共振避频的要求，压缩机最低档最低转速要求区间[nmin,nmin+δ]，最高档最高转速要求区间[nmax,nmax+δ]，确定制动踏板和方向盘需要避开的峰值共振频率和可以稳定的理想工作频率，结合制动踏板和方向盘的两条振动加速度曲线at和af以及空调系统的制冷要求，确定出不同档风量下压缩机的转速矩阵；
(2)根据步骤(1)确定出压缩机中间档位理想的工作转速；
(3)固定档位下，空调降温过程压缩机转速调节。
2.根据权利要求1所述的一种改善空调NVH性能的压缩机转速定义方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：
(ⅰ)压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间需穿越共振带；
(ⅱ)压缩机最终与外界平衡的稳定转速区间在某共振带中。
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