CN114320865A - 一种压缩机的控制方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种压缩机的控制方法及控制系统，涉及车辆电子电器技术领域。本发明先获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值；然后根据IGBT器件的温度确定IGBT器件在当前温度下对应的限制电流值；之后将温度与预设温度进行比较，得到第一比较结果，和/或将当前相电流值与预设比例下的限制电流值进行比较，得到第二比较结果；根据第一比较结果和第二比较结果确定压缩机处于正常工作、过热工作和过载工作中的哪一种工作状态；最后根据压缩机的工作状态控制压缩机启停和/或调节压缩机转速，以调整IGBT的工作电流和工作温度。本发明结合了IGBT的过流和过热保护策略，并结合压缩机的转速调节，保证IGBT工作在合适的电流和温度范围内，避免IGBT高负载损坏。

Description

一种压缩机的控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及车辆电子电器技术领域，特别是涉及一种压缩机的控制方法及控制系统。
背景技术
随着社会的发展，电动汽车已经是汽车行业发展的必然趋势，与传统汽车相比，电动汽车主要变化点在于动力及核心零部件的电动化，电动汽车高压部件一般包括小三电和大三电，其中小三电中，电动压缩机作为控制系统制冷和制热的动力源，其产品质量直接决定了新能源汽车的产品质量。电动压缩机电器控制原理一般为低压控制器通过IGBT模块导通高压回路，高压电提供电动压缩机动力源，IGBT作为低压高压的一个门电路，其工作正常与否直接决定了电动压缩机工作状态。IGBT失效是电动汽车售后市场电动压缩机的主要问题之一，失效模式主要有IGBT击穿和短路，其中IGBT过流、过热是导致其失效的主要的原因。目前大部分厂家根据IGBT的失效模式，会在压缩机控制策略中会增加IGBT过流保护(过载保护)和IGBT过热保护，但这些保护策略之前没有相互关联，IGBT可能会有长时间工作在大电流和高温下的情况，这无疑会降低IGBT的使用寿命，而且此种保护方式会限制IGBT的工作电流，进而限值电机的动力输出。
发明内容
本发明第一方面的目的是要提供一种压缩机的控制方法，解决现有技术中IGBT会出现长时间工作在大电流和高温的情况导致寿命降低的技术问题。
本发明第二方面的目的是要提供一种实现上述压缩机的控制方法的控制系统。
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种压缩机的控制方法，包括如下步骤：
获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值；
根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值；
将所述温度与预设温度进行比较，得到第一比较结果，和/或将所述当前相电流值与预设比例下的所述限制电流值进行比较，得到第二比较结果；
根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述压缩机处于正常工作、过热工作和过载工作中的哪一种工作状态；
根据所述压缩机的工作状态控制压缩机启停和/或调节压缩机转速，以调整所述IGBT的工作电流和工作温度。
可选地，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，具体包括：
在所述IGBT器件的温度大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2时，确定所述IGBT器件的限制电流值为第一预设限制电流值；
在所述IGBT器件的温度大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3时，确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值为第二预设限制电流值，所述第二预设限制电流值随着所述IGBT的温度的增大而逐渐减小，所述第二预设限制电流值小于或等于所述第一预设限制电流值且大于或等于第三预设限制电流值。
可选地，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第二预设限制电流值的预设比例且小于所述第二预设限制电流值时判定所述压缩机处于第一过载工作状态，在所述压缩机处于第一过载工作状态时控制所述压缩机的转速处于预设转速范围内，以降低所述IGBT的工作温度。
可选地，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第一预设温度T1且小于所述第二预设温度T2，所述IGBT的相电流值小于所述第一预设限制电流时判定所述压缩机处于正常工作状态；或在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值小于所述第二预设限制电流值的所述预设比例时判定所述压缩机处于正常工作状态。
可选地，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第一预设限制电流时判定所述压缩机处于第二过载工作状态；
在所述压缩机处于第二过载状态时控制所述压缩机停机，并在第一预设时间后重新开启所述压缩机，重复预设次数后若所述压缩机还处于第二过载工作状态则判定所述压缩机出现故障。
可选地，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第二预设限制电流值时判定所述压缩机处于过热工作状态；
在所述压缩机处于过热工作状态时控制所述压缩机停机，延迟第二预设时间后判断所述IGBT的温度是否小于第四预设温度；
若所述IGBT的温度小于所述第四预设温度T4，则控制所述压缩机重新开启，所述第四预设温度T4大于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3。
可选地，获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值的步骤之后，还包括以下步骤：
在所述IGBT的温度小于所述第一预设温度T1时所述压缩机无法启动；以及在所述IGBT的温度大于或等于所述第三预设温度T3时所述压缩机无法启动。
可选地，所述预设比例为范围在82％～87％之间的任一数值。
可选地，所述预设转速范围为6000rpm～6500rpm。
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种压缩机的控制系统，包括：
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上述的控制方法。
本发明先获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值；然后根据IGBT器件的温度确定IGBT器件在当前温度下对应的限制电流值；之后将温度与预设温度进行比较，得到第一比较结果，和/或将当前相电流值与预设比例下的限制电流值进行比较，得到第二比较结果；之后根据第一比较结果和第二比较结果确定压缩机处于正常工作、过热工作和过载工作中的哪一种工作状态；最后根据压缩机的工作状态控制压缩机启停和/或调节压缩机转速，以调整IGBT的工作电流和工作温度。上述技术方案结合了IGBT的过流保护和过热保护策略，同时结合压缩机的转速调节，从而保证IGBT工作在合适的电流和温度范围内，避免IGBT高负载损坏，提高了IGBT的使用寿命。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的压缩机的控制方法的示意性流程图；
图2是根据本发明另一个实施例的压缩机的控制方法的示意性流程图；
图3是根据本发明一个实施例的IGBT的温度与相电流值的示意性关系图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明一个实施例的压缩机的控制方法的示意性流程图。如图1所示，在一个具体的实施例中，压缩机的控制方法包括如下步骤：
步骤S100，获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值；
步骤S200，根据IGBT器件的温度确定IGBT器件在当前温度下对应的限制电流值；
步骤S300，将温度与预设温度进行比较，得到第一比较结果，和/或将当前相电流值与预设比例下的限制电流值进行比较，得到第二比较结果；
步骤S400，根据第一比较结果和第二比较结果确定压缩机处于正常工作、过热工作和过载工作中的哪一种工作状态；
步骤S500，根据压缩机的工作状态控制压缩机启停和/或调节压缩机转速，以调整IGBT的工作电流和工作温度。
该实施例结合了IGBT的过流保护和过热保护策略，同时结合压缩机的转速调节，从而保证IGBT工作在合适的电流和温度范围内，避免IGBT高负载损坏，提高了IGBT的使用寿命。
图2是根据本发明另一个实施例的压缩机的控制方法的示意性流程图，图3是根据本发明一个实施例的IGBT的温度与相电流值的示意性关系图。如图2和图3所示，并参见图1，步骤S200具体包括：
步骤一：在IGBT器件的温度T大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2时，确定IGBT器件的限制电流值为第一预设限制电流值；
步骤二：在IGBT器件的温度T大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3时，确定IGBT器件在当前温度下对应的限制电流值为第二预设限制电流值，第二预设限制电流值随着IGBT的温度的增大而逐渐减小，第二预设限制电流值小于或等于第一预设限制电流值且大于或等于第三预设限制电流值。这里，第一预设温度T1为范围在0℃～5℃之间的任一数值，例如可以为0℃、2℃或5℃。优选地，第一预设温度为2℃。第二预设温度T2为范围在70℃～80℃之间的任一数值，例如可以为70℃、75℃或80℃。优选地，第二预设温度T2为75℃。第三预设温度T3为范围在115℃、120℃或125℃。优选地，第三预设温度T3为120℃。第一预设限制电流值I1为20A，第三预设限制电流值I2为10A，第二预设限制电流值Iv的范围为10A～20A。在其他实施例中，第一预设限制电流值I1、第二预设限制电流值Iv和第三预设限制电流值I2还可以根据具体需求进行设定。
在该实施例中，步骤S200之后包括以下步骤：
步骤S310，判断IGBT的温度T是否大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3，同时IGBT的相电流值I是否大于或等于第二预设限制电流值Iv的预设比例a且小于第二预设限制电流值Iv；也就是判断是否T2≤T＜T3且a*Iv≤I＜Iv；若是，则执行步骤S510；若否，则执行步骤S320；这里，预设比例为范围在82％～87％之间的任一数值。例如可以为82％、85％或87％，优选地，预设比例为85％。在其他实施例中，预设比例还可以根据具体需求设计进行设定。
步骤S320，判断IGBT的温度T是否大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2，同时IGBT的相电流值I是否小于第一预设限制电流值I1；也就是判断是否T1≤T＜T2且I＜I1；若是，则执行步骤S520；若否，则执行步骤S330；
步骤S330，判断IGBT的温度T是否大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3，同时IGBT的相电流值I是否小于第二预设限制电流值Iv的预设比例a；也就是判断是否T2≤T＜T3且I＜a*Iv；若是，则执行步骤S520；若否，则执行步骤S340；
步骤S340，判断IGBT的温度T是否大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3，IGBT的相电流值I是否大于或等于第二预设限制电流值Iv；也就是判断是否T2≤T＜T3且I≥Iv；若是，则执行步骤S530；若否，则执行步骤S350；
步骤S350，判断IGBT的温度T是否大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2，IGBT的相电流值I大于或等于第一预设限制电流I1；也就是判断是否T1≤T＜T2且I≥I1；若是，则执行步骤S540；若否，则执行步骤S360；
步骤S360，判断IGBT的温度T是否小于第一预设温度T1或者IGBT的温度是否大于或等于第三预设温度T3；也就是判断是否T＜T1或T≥T3；若是，则执行步骤S550；
步骤S510，判定压缩机处于第一过载工作状态，控制压缩机的转速处于预设转速范围内，以降低IGBT的工作温度；这里，预设转速范围为6000rpm～6500rpm。
具体地，如果压缩机的转速大于6500rpm，需要将压缩机的转速降低到6000rpm至6500rpm之间，避免IGBT温度持续上升达到T2；如果压缩机的转速小于6000rpm，控制将压缩机的转速提升至6000rpm，保证有足够流量的制冷剂冷却IGBT，从而降低IGBT的温度。
步骤S520，判定压缩机处于正常工作状态；
步骤S530，判定压缩机处于第二过载工作状态，控制压缩机停机，并在第一预设时间后重新开启压缩机，重复预设次数后若压缩机还处于第二过载工作状态则判定压缩机出现故障；这里，第一预设时间500ms，预设次数为五次，若五次重新启动压缩机后压缩机还处于第二过载工作状态说明压缩机堵转，需要停机并锁止。若五次重新启动压缩机后压缩机恢复正常工作状态，也就是IGBT的相电流值降低至小于第一预设限制电流值I1，就可以正常工作。
步骤S540，判定压缩机处于过热工作状态；控制压缩机停机，延迟第二预设时间后判断IGBT的温度是否小于第四预设温度T4；若IGBT的温度小于第四预设温度T4，则控制压缩机重新开启，第四预设温度T4大于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3；这里第四预设温度为范围在105℃～115℃之间的任一数值，例如可以为105℃、110℃或115℃，优选地，第四预设温度为110℃。第二预设时间为30s。若延迟30s后IGBT的温度还是高于第四预设温度T4的话则控制压缩机停机并锁止，压缩机需重新下电重启。
步骤S550，判定压缩机无法启动。这里表示IGBT的温度过高或过低都会导致压缩机无法启动。
本实施例还提供了一种压缩机的控制系统，包括控制模块，控制模块包括存储器和处理器，存储器内存储有计算程序，计算程序被处理器执行时用于实现上述的控制方法。控制模块包括存储器和处理器，存储器内存储有计算程序，计算程序被处理器执行时用于实现前述的测试方法。处理器可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器通过通信接口收发数据。存储器用于存储处理器执行的程序。存储器是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。
本实施例通过关联过流保护、过热保护及控制压缩机转速的方式来防止IGBT在长时间大电流、高温情况下工作，避免IGBT被损坏，当IGBT温度低于T2时，第一预设限制电流值I1不变，当控制器检测到IGBT高于T2时，第一预设限制电流值Iv随IGBT温度升高线性下降，直到触发IGBT过温保护阈值T3，压缩机停机。当IGBT温度接近第二预设温度T2时，将压缩机的转速控制在合适的范围，保证温度不会达到温度限值点。本实施例的目的就在于保证IGBT工作在合适的电流和温度范围内，以此提高IGBT使用寿命，降低损坏概率，同时较常规策略相比，当IGBT温度低于T2时，可适当提高第一预设限制电流值I1，充分发挥电机负载的能力。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种压缩机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值；
根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值；
将所述温度与预设温度进行比较，得到第一比较结果，和/或将所述当前相电流值与预设比例下的所述限制电流值进行比较，得到第二比较结果；
根据所述第一比较结果和所述第二比较结果确定所述压缩机处于正常工作、过热工作和过载工作中的哪一种工作状态；
根据所述压缩机的工作状态控制压缩机启停和/或调节压缩机转速，以调整所述IGBT的工作电流和工作温度。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，具体包括：
在所述IGBT器件的温度大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2时，确定所述IGBT器件的限制电流值为第一预设限制电流值；
在所述IGBT器件的温度大于或等于第二预设温度T2且小于第三预设温度T3时，确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值为第二预设限制电流值，所述第二预设限制电流值随着所述IGBT的温度的增大而逐渐减小，所述第二预设限制电流值小于或等于所述第一预设限制电流值且大于或等于第三预设限制电流值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第二预设限制电流值的预设比例且小于所述第二预设限制电流值时判定所述压缩机处于第一过载工作状态，在所述压缩机处于第一过载工作状态时控制所述压缩机的转速处于预设转速范围内，以降低所述IGBT的工作温度。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第一预设温度T1且小于所述第二预设温度T2，所述IGBT的相电流值小于所述第一预设限制电流时判定所述压缩机处于正常工作状态；或在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值小于所述第二预设限制电流值的所述预设比例时判定所述压缩机处于正常工作状态。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于第一预设温度T1且小于第二预设温度T2，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第一预设限制电流时判定所述压缩机处于第二过载工作状态；
在所述压缩机处于第二过载状态时控制所述压缩机停机，并在第一预设时间后重新开启所述压缩机，重复预设次数后若所述压缩机还处于第二过载工作状态则判定所述压缩机出现故障。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述IGBT器件的温度确定所述IGBT器件在所述当前温度下对应的限制电流值，之后包括以下步骤：
在所述IGBT的温度大于或等于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3，所述IGBT的相电流值大于或等于所述第二预设限制电流值时判定所述压缩机处于过热工作状态；
在所述压缩机处于过热工作状态时控制所述压缩机停机，延迟第二预设时间后判断所述IGBT的温度是否小于第四预设温度；
若所述IGBT的温度小于所述第四预设温度T4，则控制所述压缩机重新开启，所述第四预设温度T4大于所述第二预设温度T2且小于所述第三预设温度T3。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，获取车辆的IGBT器件的当前温度和当前相电流值的步骤之后，还包括以下步骤：
在所述IGBT的温度小于所述第一预设温度T1时所述压缩机无法启动；以及在所述IGBT的温度大于或等于所述第三预设温度T3时所述压缩机无法启动。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述预设比例为范围在82％～87％之间的任一数值。
9.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
所述预设转速范围为6000rpm～6500rpm。
10.一种压缩机的控制系统，其特征在于，包括：
控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-9中任一项所述的控制方法。
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