CN112406449B - 一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法及控制系统,本发明所提供的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，预存有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率，在热泵系统工作时，对车外冷凝器的工作参数PXO、TXO进行监测，如果发现车外冷凝器有结霜风险，则降低热泵功率，并且新的热泵功率依据当前工况所检测的环境温度、热泵进风温度和环境温度，从热泵限制功率表中获得，从而大大降低了车外冷凝器结霜风险。

Description

一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及车辆热泵系统技术领域，特别涉及一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法。

背景技术

目前，电动汽车越来越普及，整车热泵空调系统作为一种新型的空调应用技术正逐步应用于车载空调中。热泵空调系统通常根据季节的不同设定有几种具体模式，使用时，顾客首先选取模式，热泵空调系统根据顾客选择的模式进行相应工作，以满足车内不同温度的需求，以获取舒适的车内环境。

目前，热泵系统在外温低、湿度高的环境下处于制热模式下工作时，常常出现车外冷凝器结霜现象，当车外冷凝器结霜后，热泵系统无法正常运行，热泵系统运行效果将大大降低。

因此，如何降低车外冷凝器结霜风险，尽量保障热泵系统正常工作，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法,该控制方法包括以下步骤：

预先存储热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1于控制器；其中所述热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；

获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境度、热泵进风温度和环境湿度；

根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp。

本发明所提供的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，预存有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率，在热泵系统工作时，对车外冷凝器的工作参数PXO、TXO进行监测，如果发现车外冷凝器有结霜风险，则降低热泵功率，并且新的热泵功率依据当前工况所检测的环境温度、热泵进风温度和环境温度，从热泵限制功率表中获得，从而大大降低了车外冷凝器结霜风险。

可选的，当前工况热泵进风温度可以通过以下方式获取：Tein＝(Te×N％+Tin(1-N％))/2；其中Te为蒸发器的空气侧温度；N％为内外循环风门外循环比例，Tin为车内温度。

可选的，从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp具体可以通过以下方法获得：根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度的数值，自热泵限制功率表中查找相邻两点之间的限制功率，然后通过线性法计算出当前工况的热泵功率Qhp。

可选的，其特征在于，所述车外冷凝器是否有结霜风险具体判断方法包括：依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

可选的，当判断有结霜风险时，还同时执行以下步骤：将热泵系统中车内风机的风量降低至k*L*Ga；其中Ga为当前工况风量，单位为每秒立方米：；k为常数，0.8＜k＜1.5。

可选的，当判断车外冷凝器有结霜风险，从热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

可选的，该控制方法还预存有补偿系数表，所述补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

控制方法同时还获取以下参数：当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

可选的，在对热泵系统的功率修正的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-f1*Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

可选的，当前工况f1数值根据以下方式确定：根据当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程，自补偿系数表中查找相邻两点之间的补偿系数数值，然后通过线性法计算出当前工况的补偿系数f1。

此外，本发明还提供了一种延迟车外冷凝器结霜的控制系统，包括：

获取部件，用于获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境度、热泵进风温度和环境湿度；

控制器，包括存储单元和判断单元；

所述存储单元，存储有热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1；其中所述热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；

所述判断单元，根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp。

可选的，所述存储单元还存储有公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}；所述判断单元依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

可选的，所述存储单元还存储有补偿系数表，所述补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

所述获取部件还用于获取当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

所述判断单元当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

附图说明

图1为本发明一种实施例中延迟车外冷凝器结霜的控制方法的结构示意图；

图2为本发明一种实施例中延迟车外冷凝器结霜的控制系统的框图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明一种实施例中延迟车外冷凝器结霜的控制方法的结构示意图；图2为本发明一种实施例中延迟车外冷凝器结霜的控制系统的框图。

本发明提供了一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法，用于抑制车外冷凝器结霜。车外冷凝器是热泵系统的组成部分之一，除了车外冷凝器，热泵系统还包括压缩机、车内冷凝器、蒸发器、风机等部件。

本发明所提供的延迟车外冷凝器结霜的控制方法包括以下步骤：

S1、预先存储热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1于控制单元；

其中，热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；详见表1，表1中数值可以通过实验获取，本文不公开具体实验步骤不影响本领域内技术人员对本文技术方案的理解和实施。

表1

S2、获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境度、热泵进风温度和环境湿度；

上述压力值、温度值的获取可以通过获取部件获取，获取部件可以包括各类传感器，如压力传感器、温度传感器和湿度传感器，例如设置车外冷凝器压力传感器用于检测车外冷凝器的出口压力值PXO，车外冷凝器温度传感器用于检测车外冷凝器的出口温度；设置环境温度传感器、热泵温度传感器、车内传感器和湿度传感器分别用于检测外界环境度、热泵进风温度、车内温度和环境湿度。

当然上述参数也可以直接从电子控制单元ECU以及网络(环境温度和环境湿度可以通过车机网络获取)中读取。

S3、根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp。

也就是说，当检测到车外冷凝器有结霜风险时，降低当前工况的热泵功率，热泵功率的具体数值可以从热泵限制功率表中查找，或者依据热泵限制功率表计算。即控制器将发送指令于压缩机，控制压缩机的工作参数以降低热泵系统的功率。

本发明所提供的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，预存有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率，在热泵系统工作时，对车外冷凝器的工作参数PXO、TXO进行监测，如果发现车外冷凝器有结霜风险，则降低热泵功率，并且新的热泵功率依据当前工况所检测的环境温度、热泵进风温度和环境温度，从热泵限制功率表中获得，从而大大降低了车外冷凝器结霜风险。

表1中环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein划分区间越小，则标定的热泵功率数值越多，热泵功率也越精确。但是这样实验量也相对比较大。故本文采用以下方式简化前期实验量。

从热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp具体可以通过以下方法获得：根据当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度的数值，自热泵限制功率表中查找相邻两点之间的限制功率，然后通过线性法计算出当前工况的热泵功率Qhp。

通过线性法可以通过尽量少的试验，获得热泵功率比较精确的数值，以实现热泵的正常工作。

上述实施例中，当前工况热泵进风温度可以通过以下方式获取：Tein＝(Te×N％+Tin(1-N％))/2；其中Te为蒸发器的空气侧温度；N％为内外循环风门外循环比例，Tin为车内温度。

上述实施例中，车外冷凝器是否有结霜风险具体判断方法包括：依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

也就是说当L大于或者等于1时，车外冷凝器没有结霜风险。

上述步骤S3中，当判断有结霜风险时，还同时执行以下步骤：将热泵系统中车内风机的风量降低至k*L*Ga；其中Ga为当前工况风量，单位为：每秒立方米；k为常数，0.8＜k＜1.5。

为了尽量使车内人员感觉舒适性，本文所提供的控制方法还进一步进行以下步骤：上述步骤S3中当判断车外冷凝器有结霜风险，从热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

对于电驱动汽车而言，整车电量和续航里程是操作者需要考虑的重要问题，当整车剩余电量和剩余续航里程比较多时，显然为了避免车外冷凝器结霜可以采用以上控制方法。但是当整车剩余电量和剩余续航里程二者低于预设值时，此时操作者往往会采取立即去充电，所以此时上述控制方法可以如下操作。

上述各控制方法中还可以预存有补偿系数表，补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

控制方法同时还获取以下参数：当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

也就是说，此时通过补偿系数对从热泵限制功率表中获得的热泵功率Qhp进行修正，也就是说在车辆剩余电量低、剩余续航里程低时，可以逐渐放开热泵功率的限制，可以使续航里程增加，增加节能效果，实践证明该方案对热泵系统的工作性能有较高提升。

当然，在对热泵系统的功率修正的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-f1*Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

如上所述，为了降低实验量，当前工况f1数值可以根据以下方式确定：根据当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程，自补偿系数表中查找相邻两点之间的补偿系数数值，然后通过线性法计算出当前工况的补偿系数f1。

在上述控制方法的基础上，本发明还提供了一种控制系统，包括获取部件和控制器，其中获取部件用于获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境度、热泵进风温度、车内温度和环境湿度。如上获取部件可以为各类压力传感器、温度传感器，可以为读取部件，从其他中间部件上直接读取上述参数。

控制器包括存储单元和判断单元。

存储单元，存储有热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1于控制单元；其中热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；

判断单元，根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp。

进一步地，存储单元还存储有公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}；判断单元依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

进一步地，存储单元还存储有补偿系数表，补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

获取部件还用于获取当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

判断单元当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

以上对本发明所提供的一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法及控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种延迟车外冷凝器结霜的控制方法,其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

预先存储热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1于控制器；其中所述热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；

获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境温度、热泵进风温度和环境湿度；

根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp；当前工况热泵进风温度可以通过以下方式获取：Tein＝(Te×N％+Tin(1-N％))/2；其中Te为蒸发器的空气侧温度；N％为内外循环风门外循环比例，Tin为车内温度。

2.如权利要求1所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp具体可以通过以下方法获得：根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度的数值，自热泵限制功率表中查找相邻两点之间的限制功率，然后通过线性法计算出当前工况的热泵功率Qhp。

3.如权利要求1至2任一项所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，所述车外冷凝器是否有结霜风险具体判断方法包括：依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

4.如权利要求3所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，当判断有结霜风险时，还同时执行以下步骤：将热泵系统中车内风机的风量降低至k*L*Ga；其中Ga为当前工况风量，单位为每秒立方米；k为常数，0.8＜k＜1.5。

5.如权利要求1所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，当判断车外冷凝器有结霜风险，从热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

6.如权利要求1至2任一项所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，该控制方法还预存有补偿系数表，所述补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

控制方法同时还获取以下参数：当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

7.如权利要求6所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，在对热泵系统的功率修正的同时，还执行以下步骤：开启汽车加热器进行热量补偿，其中汽车加热器的工作功率为：W＝Qset-f1*Qhp；其中，Qset为当前工况热泵系统的总需求功率。

8.如权利要求6所述的延迟车外冷凝器结霜的控制方法，其特征在于，当前工况f1数值根据以下方式确定：根据当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程，自补偿系数表中查找相邻两点之间的补偿系数数值，然后通过线性法计算出当前工况的补偿系数f1。

9.一种延迟车外冷凝器结霜的控制系统，其特征在于，包括：

获取部件，用于获取当前工况下车外冷凝器的出口压力值PXO和出口温度TXO、外界环境度、热泵进风温度和环境湿度；

控制器，包括存储单元和判断单元；

所述存储单元，存储有热泵限制功率表、车外冷凝器处于临界结霜状态时的出口临界压力P1和出口临界温度TXO1；其中所述热泵限制功率表设置有根据环境温度Tam、环境湿度H和热泵进风温度Tein标定的热泵功率；

所述判断单元，根据所检测的PXO、TXO以及预存P1、TXO1综合判断车外冷凝器是否有结霜风险，如果有结霜风险，则根据所述当前工况下所获取的环境温度、热泵进风温度和环境湿度从所述热泵限制功率表中确定当前状态的热泵功率Qhp；

所述存储单元还存储有公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}；所述判断单元依据公式f{(PXO/P1)*(TXO/TXO1)}计算车外冷凝器结霜风险等级L，当0＜L＜1时，车外冷凝器存在结霜风险；其中f为常数，1＜f＜1.5。

10.如权利要求9所述的延迟车外冷凝器结霜的控制系统，其特征在于，所述存储单元还存储有补偿系数表，所述补偿系数表设置有根据剩余电量Q、剩余续航里程D所标定的补偿系数f1的数值；

所述获取部件还用于获取当前工况的整车的剩余电量和剩余续航里程；

所述判断单元当判断有结霜风险、当前工况剩余电量低于预设电量值、且当前剩余续航里程低于预设里程值时，根据当前工况剩余电量和剩余续航里程自补偿系数表中确定f1，并将热泵系统的功率修正为：f1*Qhp。

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