CN111483294B - 一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法及装置，该方法包括：至少采集车外环境温度、车内环境温度以及需求温度在内的影响因素；计算车内环境温度与需求温度的温度差值，至少根据温度差值、车外环境温度控制压缩机频率，使压缩机频率与温度差值、车外环境温度成正相关关系。本发明根据车外环境温度对压缩机频率进行调整，当车外环境温度较高时，相应提高压缩机的频率，从而满足对温度调节的需求；当车外环境温度较低时，压缩机相应的降低频率，从而在保证制冷效果的同时，兼顾空调系统的节能性以及适应性。

Description

一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车空调控制领域，具体涉及一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法及装置。

背景技术

空调系统作为一种调节温度的装置，应用范围越来越广泛，传统的空调单循环系统主要针对单一空间进行设计，例如一个房间、一辆车等，如图1所示为现有空调系统的结构原理图，图1中的空调系统包括一台压缩机，压缩机的出口通过高压压力传感器或开关连接冷凝器的进口，冷凝器的出口通过调节阀连接蒸发器，蒸发器的出口再通过气液分离器、低压压力传感器或开关连接压缩机的进口，从而构成一个完整的空调单循环系统。

压缩机的运行频率对空调系统的制冷效果至关重要，现有空调系统在运行时，对于压缩机的控制通常是检测车内环境温度与需求温度，根据车内环境温度与需求温度的温度差值调整压缩机的频率，例如需求温度与环境温度相差较大时增高压缩机频率，提高空调对温度的调节速度。但是根据车内温度差值调整压缩机频率可能导致空调系统与车外环境温度不匹配，造成系统能耗浪费，例如当车内由于人员较多温度较高而车外环境温度不高时，由于冷凝器设置在车外，因此对于压缩机的频率不需要很高也能满足冷凝器的冷凝需求，否则压缩机频率很高的情况下虽然满足了系统需求但是也造成了较大的能耗。

同时随着实际需求的变化，出现了双空间，或者单空间中不同区域的温度调节需求，例如双车厢的客车或者公交车，或者单车厢中的不同区域。这些情况下车内环境温度会根据车内人员变动产生较大变化，影响车内车外的温度差值。针对这些情况下设置的空调系统结构上变得复杂多样，其控制过程也受到多种因素的影响，因此对于空调系统的节能性、适应性以及整体工况的协调性提出了更高的要求，对于压缩机频率等具体变化量的控制精度也要求的更为严格。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法及装置，用于解决现有空调系统中对压缩机频率的控制导致节能性、适应性不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明的方案包括一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法，包括以下步骤：

至少采集车外环境温度、车内环境温度以及需求温度在内的影响因素；

计算车内环境温度与需求温度的温度差值，至少根据所述温度差值、车外环境温度控制压缩机频率，使压缩机频率与所述温度差值、车外环境温度成正相关关系。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种汽车空调系统的压缩机频率计算装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现如下方法：

至少采集车外环境温度、车内环境温度以及需求温度在内的影响因素；

计算车内环境温度与需求温度的温度差值，至少根据所述温度差值、车外环境温度控制压缩机频率，使压缩机频率与所述温度差值、车外环境温度成正相关关系。

本发明的有益效果是：本发明根据车外环境温度对压缩机频率进行调整，当车外环境温度较高时，相应提高压缩机的频率，从而满足对温度调节的需求；当车外环境温度较低时，压缩机相应的降低频率，从而在保证制冷效果的同时，兼顾空调系统的节能性以及适应性。

作为方法和装置的进一步改进，为了使压缩机频率的控制更加平稳，能够符合实际的需求，所述正相关关系为正比关系。

附图说明

图1是现有空调系统的结构示意图；

图2是本发明方法实施例的流程图；

图3是本发明设置有双冷凝器、电磁流量调节阀的双区域空调系统的原理图；

图4是本发明设置有双冷凝器、电子膨胀阀的双区域空调系统的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

压缩机频率计算方法实施例：

如图1所示的单车厢空调系统，现有空调系统中在控制压缩机频率时，通常先采集车内环境温度以及需求温度，根据车内环境温度以及需求温度的温度差值计算控制量，根据该控制量控制压缩机的频率。如图2所示，本实施例在现有技术的基础上，在计算压缩机频率的控制量时增加了车外环境温度的影响，具体实现过程包括两种方式：

第一种方式：在现有技术的基础上，增加了一个与车外环境温度Th相关的控制系数，也就是说，在考虑车内环境温度以及需求温度的温度差值后，在现有技术中计算得到的控制量基础上乘以一个与车外环境温度Th相关的控制系数即可得到新的控制量，该控制系数可以通过对车外环境温度Th进行归一化处理得到，例如Th_实际/Th_标准，Th_实际表示空调运行过程中实际的车外环境温度，Th_标准为空调系统在某一工况下压缩机工作在较佳状态时对应的车外环境温度，这里所说的压缩机工作在较佳状态是指在对应工况下既能满足对温度调节的需求，又能兼顾空调系统节能性，可以通过实验手段求取Th_标准。这样就可以根据车外环境温度的变化调整控制量，并根据调整后的控制量控制压缩机的频率。例如车外环境温度升高，则压缩机频率增高，满足对温度调节的需求，反之，则需要减小压缩机的频率。

第二种方式：可以采用以下公式来求取压缩机频率，该公式为：

f＝k1*(Tn-Ts)*Th (1)

其中，车外环境温度Th、需求温度Ts、车内环境温度Tn，压缩机频率f；k1为匹配值，用于调整公式前后的量纲，k1可以根据实验求取，实验过程包括：在某种车外环境温度下和相应的车内温度下，使压缩机工作在最高频率，检测车内实际能够达到的温度(以该温度为需求温度)，从而计算出匹配值k1。在实际运行中，将需求温度、车内外环境温度代入公式即可求出压缩机频率的控制量。在实验过程中可以根据实际运行环境确定车外环境温度的大小。

本实施例中，在控制压缩机频率时考虑车外环境温度的变化影响，当车外环境温度升高时，相应的提高压缩机频率，以使冷凝器的冷凝效果更佳，满足制冷需求；当车外环境温度降低时，将压缩机频率相应的减小，即满足了空调制冷的需求，也节省了能耗，对应压缩机的控制更加精确，兼顾适用性和节能性。

上述实施例不仅适用于现有技术中针对一个区间的单循环空调系统，同样适用于针对双区间的具有两个子系统的空调系统，例如两个车厢各设置一个子系统；还适用于针对单个空间不同区域分别进行温度调节的情况，例如单个车厢的两个不同区域(例如房车的不同区域)。以单车厢两个不同区域为例，考虑到两个区域用途不同，或者乘坐人数不同，在温度调节时需要分别考虑。

如图3所示给出了设置有双冷凝器、电磁流量调节阀的单车厢双区域空调系统，或者图4给出的设置有双冷凝器、电子膨胀阀的单车厢双区域空调系统，空调的两个子系统分别设置在两个区域中，两个区域分前后设置，即前区域(前区)和后区域(后区)，在其他实施方式中也可以设置为上下区域。每个区域中压缩机频率的计算方式可以采用压缩机频率计算方法实施例中的方式。

同时对于双区域的空调系统中计算压缩机的频率时，可以引入负荷占比，压缩机频率与负荷占比也成正相关关系。负荷占比的取值根据分区情况确定，例如如果两个区域分为前区域和后区域，并且前区域与后区域空间大小一样，那么当只针对前区域或者只针对后区域开启空调时，对应的负荷占比大小相等，两者之和为1。而如果前区域与后区域空间大小不一样，则空间大的区域对应的负荷占比要大于另外一个区域；在其他实施例中每个区域的负荷占比的取值也可以根据区域用途进行设定。在其他实施例中，两个区域也可以上下设置。

在以上实施例中，压缩机频率与温度差值、车外环境温度等影响因素成正比关系，压缩机频率在这些影响因素变化时的调整是均匀的，而在实际中，也可以是非均匀的，以车外环境温度为例，在计算控制量时，可以取车外环境温度的平方。

压缩机频率计算装置实施例：

本实施例提供了一种汽车空调系统的压缩机频率计算装置，包括处理器和存储器，该处理器用于处理存储在存储器中的指令，以实现上述汽车空调系统的压缩机频率计算方法。对于本领域的技术人员来讲，可以根据该汽车空调系统的压缩机频率计算方法生成相应的计算机指令，以得到汽车空调系统的压缩机频率计算装置，此处不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车空调系统的压缩机频率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

至少采集车外环境温度、车内环境温度以及需求温度在内的影响因素；

计算车内环境温度与需求温度的温度差值，并根据所述温度差值按照以下公式来求取压缩机频率控制压缩机的频率：

f＝k1*(Tn-Ts)*Th

其中，Th为车外环境温度、Ts为需求温度、Tn为车内环境温度，f为压缩机频率；k1为匹配值，用于调整公式前后的量纲；k1能够根据实验求取，实验过程包括：在某种车外环境温度下和相应的车内温度下，使压缩机工作在最高频率，检测车内实际能够达到的温度，从而计算出匹配值k1。

2.一种汽车空调系统的压缩机频率计算装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于处理存储在所述存储器中的指令，以实现如下方法：

至少采集车外环境温度、车内环境温度以及需求温度在内的影响因素；

计算车内环境温度与需求温度的温度差值，并根据所述温度差值按照以下公式来求取压缩机频率控制压缩机的频率：

f＝k1*(Tn-Ts)*Th

其中，Th为车外环境温度、Ts为需求温度、Tn为车内环境温度，f为压缩机频率；k1为匹配值，用于调整公式前后的量纲；k1能够根据实验求取，实验过程包括：在某种车外环境温度下和相应的车内温度下，使压缩机工作在最高频率，检测车内实际能够达到的温度，从而计算出匹配值k1。

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