CN112944753A - 一种控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控制系统及控制方法，则根据蒸发器的进出口温差判断蒸发器是否结霜，在蒸发器的进出口温差小于温差设定值时，判定蒸发器结霜，热管理系统进入除霜模式，相比设置湿度传感器判断结霜，相对降低了成本。

Description

一种控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热管理控制技术领域。

背景技术

热管理系统制热时，热管理系统的蒸发器吸收空气中的热量，在蒸发器的周围环境温度较低时，蒸发器容易结霜，通常结霜判断需要在系统内增加湿度传感器，相应增加成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制系统及控制方法，以有利于降低成本。

一种控制方法，应用于控制系统，所述控制系统能够控制热管理系统的运行，所述热管理系统包括蒸发器，所述控制方法包括：判断蒸发器的进出口温差与温差设定值的关系，如果蒸发器的进出口温差小于或等于温差设定值，则热管理系统进入除霜模式。

一种控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制系统能够控制热管理系统的运行，所述热管理系统包括压缩机、第一换热器、节流阀和蒸发器，在所述热管理系统制热时，所述压缩机的出口通过所述第一换热器与所述节流阀连通，所述节流阀的出口与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通；所述控制系统能够根据上述控制方法控制所述热管理系统的运行。

根据蒸发器进出口温差判断热管理系统是否进入除霜模式，蒸发器进出口温差是热管理系统内参数的直接反映，能够用于判断是否进入除霜模式，相比于在热管理系统内增加湿度传感器，降低了成本。

附图说明

图1是热管理系统及控制系统的一种连接示意图；

图2是热管理系统及控制系统的另一种连接示意图；

图3是热管理系统控制方法的第一种控制流程示意图；

图4是热管理系统控制方法的第二种控制流程示意图；

图5是步骤S1的详细控制流程示意图；

图6是步骤S3的详细控制流程示意图；

图7是步骤S4的详细控制流程示意图；

图8是步骤S0的详细控制流程示意图。

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。

本发明技术方案的一个实施方式提供一种控制方法，用于控制热管理系统的运行，相应地，本实施方式还提供热管理系统的控制系统，请参阅图1，热管理系统包括压缩机10、节流阀6、第一换热器20和第二换热器30，压缩机10的出口与第一换热器20的第一端口连通，第一换热器20的第二端口能够通过节流阀6与第二换热器30的第一端口连通，第二换热器30的第二端口通过气液分离器90与压缩机10的入口连通。在本实施方式，该热管理系统应用于车辆，第一换热器20设置于车辆的空调箱，用于调节乘客舱的温度，第二换热器30设置于空调箱外，用于与环境空气热交换。可以知道，热管理系统工作时，第一换热器20作为冷凝器，第二换热器30作为蒸发器，其中，在本实施方式，第二换热器的第一端口是蒸发器的进口，第二换热器的第二端口是蒸发器的出口。

请参阅图2，与图1所示意的实施方式相比，热管理系统还包括四通换向阀7，四通换向阀7包括第一连通口701、第二连通口702、第三连通口703、第四连通口704，其中，压缩机10的出口与第一连通口701连通，第二连通口702与第一换热器20的第一端口连通，第一换热器20的第二端口通过节流阀6与第二换热器30的第一端口连通，第二换热器30的第二端口与第三连通口703连通，第四连通口704通过气液分离器90与压缩机10的入口连通。四通换向阀7包括第一工作状态和第二工作状态，在四通换向阀7的第一工作状态，第一连通口701与第二连通口702连通，第三连通口703与第四连通口704连通；在四通换向阀7的第二工作状态，第一连通口701与第三连通口703连通，第二连通口702与第四连通口连704通。热管理系统制热时，四通换向阀7处于第一工作状态，也即：压缩机10的出口与第一换热器20的第一端口连通，第一换热器20的第二端口能够通过节流阀6与第二换热器30的第一端口连通，第二换热器30的第二端口通过气液分离器90与压缩机10的入口连通。热管理系统制冷时，四通换向阀7处于第二工作状态。在本实施方式，热管理系统制热时，第一换热器20作为冷凝器，第二换热器30作为蒸发器，其中，在本实施方式，第二换热器30的第一端口是蒸发器的进口，第二换热器的第二端口是蒸发器的出口。

热管理系统的控制系统包括控制器100和传感器，控制器100与压缩机10信号连接，控制器100能够控制压缩机10的状态，其中，压缩机10的状态包括压缩机开、压缩机关以及压缩机10的转速增大或降低。控制器10与节流阀6信号连接，控制器100能够调节节流阀6的开度大小以及节流阀的开和关。控制器100与传感器信号连接，能够获取传感信号以获得相应的检测量。具体地，传感器3包括第一传感器31、第二传感器32、第三传感器(未图示)和第四传感器34，其中，第一传感器31设置于第二换热器30的第一端口，也即热管理系统制热时，蒸发器的进口，用于检测蒸发器进口的制冷剂温度，第一传感器31可以是温度传感器，用以检测蒸发器的进口温度；第二传感器32设置于第二换热器30的第二端口，也即热管理系统制热时，蒸发器的出口，用于检测蒸发器出口的制冷剂温度，第二传感器32可以是温度传感器，用以检测蒸发器出口的温度。第一传感器31和第二传感器32也可以是压力传感器，控制器10根据获取的压力以及设定公式计算出相应的温度。控制器100能够根据第二换热器30的第一端口的制冷剂温度与第二换热器的第二端口制冷剂温度计算第二换热器的第一端口和第二端口的温差，也即蒸发器的进出口温差。第四传感器34设置于压缩机10的入口，用于检测热管理系统低压侧的制冷剂压力，也即热管理系统的低压压力，当然，在不考虑第二换热器30压差的情形下，第四传感器34也可以设置于压缩机10的入口和节流阀6的出口之间的任一位置，或者节流阀6的阀口与节流阀的出口之间的位置，不再详细描述。第三传感器设置于车辆的后视镜处，用于监测环境温度。

控制器100包括控制电路，控制电路至少包括处理单元110和存储单元120，存储单元120用于存储相关参数，处理单元110用于信息处理、如计算、判断及比较等。在本实施方式，控制器100包括驱动电路130，或者说驱动电路130与控制电路均设置于控制器100，这样控制电路向驱动电路130输出控制信号，驱动电路130产生相应的驱动信号，这时控制器100向压缩机10、节流阀6输出驱动信号，以使压缩机10、节流阀6做出相应动作。在另一实施方式，驱动电路130与控制电路分体设置，控制器100包括控制电路，驱动电路130与被控对象一体设置或者设置于被控对象相近的位置，如压缩机10、节流阀6等相近的位置，不再详细描述。

图1所示意的热管理系统可以应用于车辆，下面以图1所示意的热管理系统介绍用热管理系统的控制方法。一种控制方法，应用于控制系统，控制系统能够控制热管理系统运行。请参阅图3，热管理系统控制方法的第一实施方式，热管理系统的控制方法包括：

判断蒸发器的进出口温差与温差设定值的关系，如果蒸发器的进出口温差小于或等于温差设定值，则热管理系统进入除霜模式。

其中，这里所述的蒸发器指第二换热器30，蒸发器的进出口温差指蒸发器进出口的制冷剂温差。温差设定值可以是经验值或者控制器100根据设定条件计算而来。热管理系统制热时，制冷剂在蒸发器内蒸发吸收环境空气的热量，制冷剂在蒸发器30的进口和出口存在温度差异，如果蒸发器出现结霜或者即将出现结霜，蒸发器进出口温差将会变小，在蒸发器进出口温差小于或等于温差设定值，热管理系统进入除霜模式。根据蒸发器进出口温差判断蒸发器是否结霜，蒸发器进出口温差是热管理系统内参数的直接反映，并且该条件受外界干扰较小，判断蒸发器是否结霜相对准确，而后进入除霜模式。再者，热管理系统通常在蒸发器的进出口设置温度传感器，采用原有的传感器进行判断，相比于热管理系统内未设置湿度传感器，有利于降低成本。

这里需要指出的是，蒸发器的进出口，指热管理系统制热时的蒸发器的进口和蒸发器的出口；图2所示意的热管理系统包括制热模式和制冷模式，制冷模式也可以称为非制热模式，因此，在图2所示意的热管理系统，在进行上述判断之前，热管理系统的控制方法还包括步骤S0：判断热管理系统的工作模式，如果热管理系统处于制热模式，则控制器100进行上述判断，反之处于非制热模式或者压缩机停机。上述判断指：判断蒸发器进出口温差与温差设定值关系，判断热管理系统的低压压力与低压设定值的关系。

请参阅图4及图8，热管理系统的控制方法的第二实施方式，与热管理系统的控制方法的第一实施方式相比，热管理系统的控制方法还包括：如果热管理系统处于制热模式，判断环境温度与第一设定值的关系。具体地，如果在环境温度小于第一设定值，控制器执行步骤S1。在结霜判断中，蒸发器与环境空气热交换，因此环境温度是蒸发器是否结霜的重要因素。第一设定值可以是设定值也可以根据设定条件计算而来。第一设定值可以与地理位置有关，比如中国的南方和北方，地理位置不同，第一设定值也有可能不同。第一设定值也可以根据当天的天气进行调整，如控制器接收到当天的天气时，进行调整第一设定值，天气的内容包括湿度、风向以及阴晴等。请参阅图4以及图5，热管理系统的控制方法还包括步骤S1：根据环境温度与第一设定区间的关系，判断制热时间与相应设定时间的关系。

其中，第一设定区间的上限小于第一设定值。

具体地，获取环境温度与第一设定区间，判断环境温度与第一设定区间的关系。更为具体地，如果环境温度处于第一设定区间，则判断制热时间是否大于或等于第二设定时间，如果制热时间大于或等于第二设定时间，则进入步骤2。其中，步骤2包括：获取蒸发器的进出口温差以及热管理系统的低压压力。如果环境温度大于第一设定区间的上限，则判断制热时间是否大于或等于第三设定时间，如果制热时间大于或等于第三设定时间，则进入步骤2；如果环境温度小于第一设定区间的下限，则判断制热时间与第一设定时间的关系，如果制热时间大于或等于第一设定时间，则进入步骤2。当然，在判断制热时间与相应设定时间的关系之前，控制器还需获取相应的设定时间以及制热时间，相应地，控制器100内具有计时模块，用于计时。环境温度不同，进入步骤2的时间也不相同，在本实施方式，环境温度越低，与制热时间相关的设定时间越短，例如，所述第一设定时间小于所述第二设定时间，所述第二设定时间小于所述第三设定时间。在判断蒸发器结霜之前，根据环境温度与第一设定区间的关系，判断制热时间是否超出相应的设定时间，这样能够使蒸发器是否结霜的判断更加准确，也有利于防止误判。

在判断蒸发器的进出口温差与温差设定值的关系之前，热管理系统的控制方法还包括：判断系统低压与低压设定值的关系，如果系统低压小于低压设定值，则判断蒸发器进出口温差与温差设定值的关系。低压设定值可以是经验值或者控制器100根据设定条件计算而来。热管理系统的低压压力指：热管理系统制热时，节流阀6的出口与压缩机10进口之间的压力，当然也包括节流阀6的阀口与节流阀6的出口之间的压力。在热管理系统制热时，如果蒸发器具有结霜迹象时，系统低压会降低，由于热管理系统的低压压力是热管理系统内参数的直接反映，在热管理系统的低压压力小于或等于低压设定值时，有利于进一步判断蒸发器是否结霜。

请参阅图4以及图6，如果蒸发器的进出口温差小于温差设定值且热管理系统的低压压力小于低压设定值，在判定蒸发器结霜之前，热管理系统的控制方法还可以包括步骤S3：根据环境温度与第二设定区间的关系判断上述条件的累积时间与相应设定时间的关系。

其中，第二设定区间的上限小于第一设定值。另外，第二设定区间可以与第一设定区间相同，也可以是第二设定区间的子集，或者第二设定区间与第一设定区间不同。上述条件指：蒸发器的进出口温差小于或等于温差设定值且热管理系统的低压压力小于或等于低压设定值，为后续描述方便，将“蒸发器的进出口温差小于或等于温差设定值且热管理系统的低压压力小于或等于低压设定值”定义为条件M1。

具体地，获取环境温度与第二设定区间，判断环境温度与第二设定区间的关系，如果环境温度处于第二设定区间，判断满足条件M1的累积时间与第五设定时间的关系，如果满足条件M1的累积时间大于或等于第五设定时间，判定蒸发器结霜；如果环境温度大于第二设定区间的上限，判断满足条件M1的累积时间与第六设定时间的关系，如果满足条件M1的累积时间大于或等于第五设定时间，判定蒸发器结霜；如果环境温度小于第二设定区间的下限，判断满足条件M1的累积时间与第六设定时间的关系，如果满足条件M1的累积时间大于或等于第四设定时间，判定蒸发器结霜。在满足条件M1之后，进一步将环境温度与第二设定区间的关系，根据环境温度与第二设定区间的关系，判断满足条件M1的累积时间与相应设定时间的关系，满足条件M1的累积时间符合相应设定时间之后再判定蒸发器是否结霜，这样有利于使蒸发器的结霜判断更加准确，防止误判。在本实施方式，环境温度越低，与满足条件M1的累积时间相关的设定时间越短，例如，第四设定时间小于第五设定时间，第四设定时间小于第六设定时间。

判定蒸发器结霜后，热管理系统进入除霜模式。在图1所示意的热管理系统，可以采用压缩机10停机的方式自然化霜；或者，节流阀6全开，压缩机的高温高压气体在蒸发器冷凝释放热量化霜。在图2所示意的热管理系统，除了上述两种方式外，还可以采用改变制冷剂方向的方式化霜，这时第一换热器20作为蒸发器，第二换热器30作为冷凝器，不再详细描述。

请参阅图4以及图7。热管理系统进入除霜模式之后，结束除霜之前，热管理系统的控制方法还包括：根据环境温度与第三设定区间的关系，判断除霜时间与相应设定时间的关系。

具体地，获取环境温度与第三设定区间，判断环境温度与第三设定区间的关系，如果环境温度处于第三设定区间，获取除霜时间，判断除霜时间与第八设定时间的关系，如果除霜时间大于或等于第八设定时间，则除霜结束；如果环境温度大于第三设定区间的上限，判断除霜时间与第九设定时间的关系，如果除霜时间大于或等于第九设定时间，则除霜结束；如果环境温度小于第三设定区间的下限，判断除霜时间与第七设定时间的关系，如果除霜时间大于或等于第七设定时间，判定除霜结束。在热管理系统除霜时，进一步判断除霜时间与相应设定时间的关系，其中，相应的设定时间与环境温度相关，这样能够使除霜时间准确，这样不仅有利于节约热管理系统的能源。在本实施方式，环境温度越低，与除霜时间相关的设定时间越长。例如，第九设定时间小于第八设定时间，第八设定时间小于第七设定时间。

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。

Claims (9)

1.一种控制方法，应用于控制系统，所述控制系统能够控制热管理系统的运行，所述热管理系统包括蒸发器，所述控制方法包括：判断蒸发器的进出口温差与温差设定值的关系，如果蒸发器的进出口温差小于或等于温差设定值，则热管理系统进入除霜模式。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：判断环境温度与第一设定区间的关系，根据环境温度与第一设定区间的关系，判断制热时间与相应设定区间的关系；

其中，如果环境温度小于第一设定区间的下限，判断制热时间与第一设定时间的关系；如果环境温度处于第一设定区间，判断制热时间与第二设定时间的关系；如果环境温度大于第一设定区间的上限，判断制热时间与第三设定时间的关系。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述“如果环境温度小于第一设定区间的下限，判断制热时间与第一设定时间的关系”包括：如果制热时间大于第一设定时间，则根据蒸发器进出口温差判断热管理系统是否进入除霜模式；

所述“如果环境温度处于第一设定区间，判断制热时间与第二设定时间的关系”包括：如果制热时间大于第二设定时间，则根据蒸发器进出口温差判断热管理系统是否进入除霜模式；

所述“如果环境温度大于第一设定区间的上限，判断制热时间与第三设定时间的关系”包括：如果制热时间大于第三设定时间，则根据蒸发器进出口温差判断热管理系统是否进入除霜模式；

其中，所述第一设定时间小于所述第二设定时间，所述第二设定时间小于所述第三设定时间。

4.根据权利要求1-3任一所述的控制方法，其特征在于，热管理系统的控制方法还包括：判断热管理系统的低压压力与低压设定值的关系，如果热管理系统的低压压力小于或等于低压设定值，再判断蒸发器的进出口温差与温差设定值的关系。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，将“蒸发器的进出口温差小于温差设定值且热管理系统的低压压力小于低压设定值”定义为满足判定条件M1；

所述控制方法还包括：判断环境温度与第二设定区间的关系，根据环境温度与第二设定区间的关系，判断满足判定条件M1的累积时间与相应设定区间的关系；

其中，如果环境温度小于第二设定区间的下限，判断满足判定条件M1的累积时间与第四设定时间的关系；如果环境温度处于第二设定区间，判断满足判定条件M1的累积时间与第五设定时间的关系；如果环境温度大于第二设定区间的上限，判断满足判定条件M1的累积时间与第六设定时间的关系。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述“如果环境温度小于第二设定区间的下限，判断满足判定条件M1的累积时间与第四设定时间的关系”包括：如果满足判定条件M1的累积时间大于或等于第四设定时间，则判定热管理系统进入除霜模式；

所述“如果环境温度处于第二设定区间，判断满足判定条件M1的累积时间与第五设定时间的关系”包括：如果满足判定条件M1的累积时间大于或等于第五设定时间，则判定热管理系统进入除霜模式；

所述“如果环境温度大于第二设定区间的上限，判断满足判定条件M1的累积时间与第六设定时间的关系”包括：如果满足判定条件M1的累积时间大于第三设定时间，则判定热管理系统进入除霜模式；

其中，第四设定时间小于第五设定时间，第四设定时间小于第六设定时间。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，热管理系统的控制方法还包括：热管理系统进入除霜模式后，根据环境温度与第三设定时间的关系，判断除霜时间与相应设定时间的关系；

其中，如果环境温度小于第三设定区间的下限，判断除霜时间与第七设定时间的关系；如果环境温度处于第三设定区间，判断除霜时间与第八设定时间的关系；如果环境温度大于第三设定区间的上限，判断除霜时间与第九设定时间的关系。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述“如果环境温度小于第三设定区间的下限，判断除霜时间与第七设定时间的关系”包括：如果除霜时间大于或等于第七设定时间，则判定蒸发器除霜结束；

所述“如果环境温度处于第三设定区间，判断除霜时间与第八设定时间的关系”包括：如果除霜时间大于或等于第八设定时间，则判定蒸发器除霜结束；

所述“如果环境温度大于第三设定区间的上限，判断除霜时间与第九设定时间的关系”包括：如果除霜时间大于或等于第九设定时间，则判定蒸发器除霜结束；

其中，第九设定时间小于第八设定时间，第八设定时间小于第七设定时间。

9.一种控制系统，所述控制系统包括控制器，所述控制系统能够控制热管理系统的运行，所述热管理系统包括压缩机、第一换热器、节流阀和蒸发器，在所述热管理系统制热时，所述压缩机的出口通过所述第一换热器与所述节流阀连通，所述节流阀的出口与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器的出口与所述压缩机的入口连通；

所述控制系统能够根据权利要求1-8任一所述控制方法控制所述热管理系统的运行。

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