CN114228440B - 一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法，包括如下步骤：1）基于风量档位确定热交换器目标温度值和执行器最高输出功率1；2）基于热交换器实际温度值与步骤1）中确定的热交换器目标温度值的温度差值确定执行器最高输出功率2；3）取步骤1）中确定的执行器最高输出功率1与步骤2）中确定的执行器最高输出功率2中的较小值，作为实际控制输出量来对应控制调节执行器。本发明可解决普遍采用控制策略中频繁高转速启动停、导致工作噪音振动大，影响电动压缩机使用寿命的问题；以及高空调鼓风机档位匹配的冷风量小的问题；成本低，可达到良好控制效果。

Description

一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法

技术领域

本发明属于汽车温控技术领域，具体涉及一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法。

背景技术

目前，电动车对于可调速电动压缩机的手动空调系统，有普遍采用的控制策略，但也存在相应的缺点，比如：

蒸发器温度传感器值高于关闭设定值，开启AC开关后，依靠空调鼓风机档位控制请求电动压缩机转速；当请求转速很高时，蒸发器温度传感器温度快速降低，导致电动压缩机关闭；待温度传感器温度高于关闭阈值，控制开启电动压缩机，但由于空调鼓风机档位未改变，请求转速高，电动压缩机会很快到达高转速又停止工作，频繁高转速启动停止，导致工作噪音振动大，也影响电动压缩机使用寿命。

蒸发器温度传感器值高于关闭设定值，开启AC开关后，鼓风机档位为非OFF，依靠蒸发器温度传感器温度值请求电动压缩机转速；当蒸发器温度传感器温度高时，会请求最高的电动压缩机转速，随着蒸发器温度传感器温度降低，请求的电动压缩机转速会降低，导致高的空调鼓风机档位时，冷风量小。

空调PTC制热时因缺少状态及故障识别导致干烧，出现烧焦或异味，加速老化，影响客户使用体验及使用安全。

现有技术如CN 109808445 A公开的车载空调的压缩机转速控制方法，控制效果良好，但该控制算法采用双参数（温差、温差变化率）控制，硬件上增加了环境温度传感器、温度档位，成本较高；调速基于温差和温度变化率的二维表调速，控制计算较复杂。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供又一种手动空调系统的控制方法，避免空调频繁启停，风量与档位不匹配的问题，过程更简单，成本更低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法，包括如下步骤：

1）基于风量档位确定热交换器目标温度值和执行器最高输出功率1；

2）基于热交换器实际温度值与步骤1）中确定的热交换器目标温度值的温度差值确定执行器最高输出功率2；

3）取步骤1）中确定的执行器最高输出功率1与步骤2）中确定的执行器最高输出功率2中的较小值，作为实际控制输出量来对应控制调节执行器。

进一步完善上述技术方案，还包括步骤4）以设定时限更新热交换器实际温度值，每次更新后重复步骤1）-4）。

进一步地，所述执行器为空调压缩机或空调PTC。

进一步地，所述执行器为空调压缩机时对应为制冷模式；制冷模式下，热交换器为蒸发器，蒸发器实际温度值低于预设最低工作温度阀值时，不允许开启空调压缩机制冷；

所述执行器为空调PTC时对应为制热模式；制热模式下，热交换器为空调PTC，空调PTC实际温度值高于预设最高工作温度阀值时，不允许开启空调PTC制热。

进一步地，所述执行器为空调压缩机时对应为制冷模式；制冷模式下，

步骤1）中，风量档位状态为SW_i ，i={1，2，......, n}，热交换器目标温度值为蒸发器目标温度值T_zi，且T_z1≥T_z2≥...... ≥T_zn，允许目标温度值绝对偏差为ΔT_zi，执行器最高输出功率1为空调压缩机允许的最高目标转速N_1i， N₁₁≤N₁₂≤...... ≤N_1n；

步骤2）中，热交换器实际温度值为蒸发器实际温度值T_z，执行器最高输出功率2为空调压缩机允许的最高目标转速N_2i，N_2i=f(SW_i, T_z, T_zi, T_z0), i={1，2，......, n}；其中，T_z0为预设最低工作温度阀值；

步骤3）中，实际控制输出量为N，N=min{N_1i, N_2i}, i={1，2，......, n}。

所述执行器为空调PTC时对应为制热模式；制热模式下，

步骤1）中，风量档位状态为SW_i ，i={1，2，......, n}，热交换器目标温度值为空调PTC目标温度值T_pi，且T_p1≤T_p2≤...... ≤T_pn，允许目标温度值绝对偏差为ΔT_pi，执行器最高输出功率1为空调PTC允许输出的最高目标功率P_1i，P₁₁≤P₁₂≤...... ≤P_1n；

步骤2）中，热交换器实际温度值为空调PTC实际温度值T_p，执行器最高输出功率2为空调PTC允许输出的最高目标功率P_2i，P_2i=f(SW_i, T_p, T_pi, T_p0), i={1，2，......, n}；其中，T_p0为预设最高工作温度阀值；

步骤3）中，实际控制输出量为P，P=min{P_1i, P_2i}, i={1，2，......, n}。

进一步地，制冷模式下，以设定时限更新蒸发器实际温度值T_z，并重复步骤1）-3），空调压缩机制冷工况满足ΔT_z=T_z-T_zi，且T_z≥T_z0，ΔT_z∈[-ΔT_zi, ΔT_zi], i={1，2，......,n}；

制热模式下，以设定时限更新空调PTC实际温度值T_p，并重复步骤1）-3），空调PTC制热工况满足ΔT_p=T_p-T_pi，且T_p≤T_p0，ΔT_p∈[-ΔT_pi, ΔT_pi] , i={1，2，......, n}。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明的手动空调系统控制方法，可解决普遍采用控制策略中频繁高转速启动停、导致工作噪音振动大，影响电动压缩机使用寿命的问题；以及高空调鼓风机档位匹配的冷风量小的问题。

本发明的手动空调系统控制方法，为基于风量档位和温差的双参数控制，二维调速，无需环境温度传感器、温度档位，成本更低，温度档位是根据风量档位设定的目标温度值，设定温度是一维表，更简单，低成本下，也可达到良好控制效果。

附图说明

图1为实施例的一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法的方法流程图；

图2为实施例的一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法的控制逻辑图；

图3为实施例的一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法涉及的结构框图；

图4为图3结构框图的详细结构框图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

请参见图1、图2，一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法，AC按键对应制冷模式，使用空调压缩机，通过温度传感器监测空调压缩机对应的蒸发器温度，PTC按键对应制热模式，使用空调PTC，通过温度传感器监测空调PTC温度。具体作如下说明：

1、AC/PTC按键都请求时，空调制冷/制热都无法开启；

2、有AC或PTC按键请求时，但没有风量档位信号，空调系统控制单元不控制空调制冷或制热，这样，可避免干蒸或干烧，尽可能的避免使用风险；

3、蒸发器温度传感器低于最低允许的预设工作温度阈值T_z0，不允许开启空调压缩机制冷；

4、空调PTC温度传感器高于最高允许的预设工作温度阈值T_p0，不允许开启空调PTC制热；

5、设空调风量档位状态SW_i ，i={1，2，......, n}，档位值越大，对应档位下预设温度目标值为：蒸发器目标温度T_zi，且T_z1≥T_z2≥...... ≥T_zn，允许温度目标绝对偏差为，ΔT_zi，压缩机允许的最高目标转速N_1i， N₁₁≤N₁₂≤...... ≤N_1n；PTC目标温度：T_pi，且T_p1≤T_p2≤...... ≤T_pn，允许温度目标绝对偏差为，ΔT_pi，PTC允许输出的最高目标功率P_1i，P₁₁≤P₁₂≤...... ≤P_1n。

6、空调压缩机制冷模式下时，根据解析的当前蒸发器温度传感器温度值T_z和当前对应档位下设定的蒸发器目标温度值T_zi，计算空调压缩机的最高目标转速N_2i，即N_2i为温度档位的函数：

N_2i=f(SW_i, T_z, T_zi, T_z0), i={1，2，......, n}；

6.1、在当前档位SW_i下，根据压缩机允许的最高目标转速N_1i和N_2i，取二者最小值进行空调压缩机实时转速控制：

N=min{N_1i, N_2i}, i={1，2，......, n}；

6.2、在当前实时转速N下，实时解析蒸发器温度传感器温度值T_z，进行反馈自适应调节，最终达到不同档位下的动态平衡状态，实现不同档位的不同空调制冷体验。避免启动、运行的不稳定性，尽可能的降低能耗及振动噪声等显现。

空调压缩机稳态制冷工况下，蒸发器温度值满足以下条件：

ΔT_z=T_z-T_zi，且T_z≥T_z0，ΔT_z∈[-ΔT_zi, ΔT_zi], i={1，2，......, n}。

7、空调PTC制热模式下时，根据解析的当前PTC温度传感器温度值T_p和当前对应档位下设定的PTC传感器目标温度值T_pi，计算空调PTC允许输出的最高目标功率P_2i，即P_2i为温度档位的函数：

P_2i=f(SW_i, T_p, T_pi, T_p0), i={1，2，......, n}；

7.1、在当前档位SW_i下，根据PTC允许输出的最高目标功率P_1i和P_2i，取二者最小值进行空调PTC实时功率控制，

P=min{P_1i, P_2i}, i={1，2，......, n}；

7.2、在当前实时输出功率P下，实时解析PTC温度传感器温度值T_p，进行反馈自适应调节，最终达到不同档位下的动态平衡状态，实现不同档位的不同空调制热体验。避免启动、运行的不稳定性，尽可能的降低能耗及干烧等显现。

空调PTC稳态制热工况下，PTC温度传感器温度值满足以下条件：

ΔT_p=T_p-T_pi，且T_p≤T_p0，ΔT_p∈[-ΔT_pi, ΔT_pi] , i={1，2，......, n}。

请参见图3、图4，实施时，汽车上搭载必要的硬件，包括与触发单元100、模式单元200和数据采集单元信号300连接的决策控制单元400，决策控制单元400控制连接执行器单元500。

触发单元100包括AC开关101、PTC开关102、档位器103；模式单元200包括冷暖风门开关201、吹风模式202；数据采集单元300包括蒸发器温度传感器301、PTC温度传感器302；决策控制单元400为空调系统控制单元401，预设工作温度阈值T_z0、预设工作温度阈值T_p0预设于空调系统控制单元401；执行器单元500包括压缩机501、PTC502。

本发明的手动空调系统控制方法，为基于风量档位和温差的双参数控制，二维调速，成本低，可达到良好控制效果；可解决普遍采用控制策略中频繁高转速启动停、导致工作噪音振动大，影响电动压缩机使用寿命的问题；以及高空调鼓风机档位匹配的冷风量小的问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）基于风量档位确定热交换器目标温度值和执行器最高输出功率1；

2）基于热交换器实际温度值与步骤1）中确定的热交换器目标温度值的温度差值确定执行器最高输出功率2；

3）取步骤1）中确定的执行器最高输出功率1与步骤2）中确定的执行器最高输出功率2中的较小值，作为实际控制输出量来对应控制调节执行器；

所述执行器为空调压缩机或空调PTC；

所述执行器为空调压缩机时对应为制冷模式；制冷模式下，

步骤1）中，风量档位状态为SW_i ，i={1，2，......, n}，热交换器目标温度值为蒸发器目标温度值T_zi，且T_z1≥T_z2≥...... ≥T_zn，允许目标温度值绝对偏差为ΔT_zi，执行器最高输出功率1为空调压缩机允许的最高目标转速N_1i， N₁₁≤N₁₂≤...... ≤N_1n；

步骤2）中，热交换器实际温度值为蒸发器实际温度值T_z，执行器最高输出功率2为空调压缩机允许的最高目标转速N_2i，N_2i=f(SW_i, T_z, T_zi, T_z0), i={1，2，......, n}；其中，T_z0为预设最低工作温度阀值；

步骤3）中，实际控制输出量为N，N=min{N_1i, N_2i}, i={1，2，......, n}；

所述执行器为空调PTC时对应为制热模式；制热模式下，

步骤1）中，风量档位状态为SW_i ，i={1，2，......, n}，热交换器目标温度值为空调PTC目标温度值T_pi，且T_p1≤T_p2≤...... ≤T_pn，允许目标温度值绝对偏差为ΔT_pi，执行器最高输出功率1为空调PTC允许输出的最高目标功率P_1i，P₁₁≤P₁₂≤...... ≤P_1n；

步骤2）中，热交换器实际温度值为空调PTC实际温度值T_p，执行器最高输出功率2为空调PTC允许输出的最高目标功率P_2i，P_2i=f(SW_i, T_p, T_pi, T_p0), i={1，2，......, n}；其中，T_p0为预设最高工作温度阀值；

步骤3）中，实际控制输出量为P，P=min{P_1i, P_2i}, i={1，2，......, n}。

2.根据权利要求1所述一种基于自适应调节的手动空调系统控制方法，其特征在于：制冷模式下，以设定时限更新蒸发器实际温度值T_z，并重复步骤1）-3）；

制热模式下，以设定时限更新空调PTC实际温度值T_p，并重复步骤1）-3）。