CN114393974B - 一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法 - Google Patents

一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,属于汽车空调控制技术领域。该方法包括,初始开度计算、制冷模式下蒸发器出口过热度计算、制热模式下冷凝器过冷度计算、制冷模式下目标过热度计算、制热模式下目标过冷度计算、压力故障开度计算、电子膨胀阀初始化控制、电子膨胀阀过冷度控制、电子膨胀阀过热度控制、制冷制热模式切换开度控制和电子膨胀阀开度控制。本发明能够可靠适用于热泵空调系统在制冷/制热模式下的电子膨胀阀开度控制。

Description

一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法
技术领域
本发明属于汽车空调控制技术领域,涉及一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法。
背景技术
人们对汽车空调要求不断提高,各大汽车生产商不断开发具有新型空调功能的汽车。为了使汽车空调系统在不同环境下高效工作,提升汽车的能耗性能、控制性能、安全性能和舒适性能,对空调性能要求也越来越高。
同时由于新能源汽车的发展,为了降低空调功耗提高整车续航里程,热泵空调作为一种高效采暖方式逐渐引入到新能源汽车中。在汽车空调中,节流元件作为汽车空调制冷系统的重要部件之一,研究节流元件对空调系统的影响,对于实现空调行业的有重要意义。在传统的汽车空调系统中,主要应用的节流元件有毛细管、热力膨胀阀和电子膨胀阀。与两者相比,电子膨胀阀具有反应和动作速度快、开闭特性和速度均可人为设定,电子膨胀阀的过热度/过冷度可调,可达到较为理想的控制,使得该控制方法在汽车空调中有实施的空间与价值。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,针对汽车热泵空调在不同工况下对电子膨胀阀开度控制需求,根据热泵空调在制冷、制热、制冷制热模式切换以及压力故障时的控制要求,从这四个方面考虑电子膨胀阀的开度控制策略,实现热泵空调系统稳定可靠运行。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,包括初始开度计算、制冷模式下蒸发器出口过热度计算、制热模式下冷凝器出口过冷度计算、制冷模式下目标过热度计算、制热模式下目标过冷度计算、压力故障开度计算、电子膨胀阀初始化控制、电子膨胀阀过冷度控制、电子膨胀阀过热度控制、制冷制热模式切换开度控制和电子膨胀阀开度控制;具体包括:热泵空调启动后,电子膨胀阀为最大开度,首先根据热泵空调系统的制冷或制热请求,进行电子膨胀阀初始化开度校准,再根据过热度或过冷度进行电子膨胀阀开度控制;当制冷制热模式切换时,进行制冷制热模式切换开度控制;当压力故障时,进行压力故障开度控制,压力故障解除时,恢复之前模式开度控制。
进一步,所述初始开度计算,考虑空调启动阶段开度的主要影响因素,建立初始开度计算公式:OpenLevel=finit(CompSpeed,Tout,Tin,...),计算出的开度需要进行限值,上下限的值根据热泵空调系统实验确定,所述主要影响因素包括压缩机转速、车外温度、车内温度。
进一步,所述制冷模式下蒸发器出口过热度是计算实际过热度,计算具体包括:
制冷模式下,根据蒸发器出口温压传感器的数据进行精确计算或者通过蒸发器出口温度与进口温度传感器的数据进行粗略计算;所述根据蒸发器出口温压传感器精确计算具体包括以下步骤:
步骤A1:采集蒸发器出口温度传感器的电压值,根据设计电路计算此时的温度传感器的阻值,然后根据温度传感器的RT表,查表计算此时蒸发器出口温度;
步骤A2:采集蒸发器出口压力传感器的电压值,根据设计电路和压力传感器输出电压值与压力的关系,查表计算当前压力,根据冷媒冷凝温度与压力的关系,查表计算出饱和温度;
步骤A3:实际过热度为蒸发器出口温度与对应压力蒸发饱和温度的差值。
进一步,所述制热模式下冷凝器出口过冷度计算是计算实际过冷度,具体包括:
制热模式下,根据冷凝器出口温压传感器的数据进行精确计算或者通过冷凝器出口温度与进口温度进行粗略计算;所述根据冷凝器出口温压传感器的数据进行精确计算具体包括以下步骤:
步骤B1:采集冷凝器出口温度传感器的电压值,根据设计电路计算此时的温度传感器的阻值,然后根据温度传感器的RT表,查表计算此时冷凝器出口温度;
步骤B2:采集冷凝器出口压力传感器的电压值,根据设计电路和压力传感器输出电压值与压力的关系,查表计算当前压力,根据冷媒冷凝温度与压力的关系,查表计算出饱和温度;
步骤B3:实际过冷度为冷凝器出口冷媒温度与对应压力冷凝饱和温度的差值。
进一步,在制冷模式中计算过热度时,以及在制热模式中计算过冷度时,所述的查表计算包括:
将温度传感器的阻值与温度的表格数据以及压力传感器的电压与压力的表格数据进行分段多项式拟合,所述温度传感器的阻值与温度的表格数据的分段拟合公式为:
其中r为热敏电阻的阻值,rL和rH为对热敏电阻的最小最大值,TL和TH为热敏电阻阻值为rL和rH对应的温度,w0,w1,...,wn为各项系数;
所述压力传感器的阻值与温度的表格数据的分段拟合公式为:
其中p为热敏电阻的阻值,p0,p1...pm为对压力区间的划分并满足p0<p1<...<pm,wij为各项系数,i∈[1,m],j∈[1,n],TpL,TpH分别为压力p0,pm所对应的饱和温度。
进一步,所述制冷模式下目标过热度计算具体为:
考虑热泵空调在制冷模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速CompSpeed、车外温度Tout和车内温度Tin条件下确定最优过热度,然后通过数据拟合建立制冷模式目标过热度DH计算公式:
DH=fdh(CompSpeed,Tout,Tin,...)
其中fdh表示在不同压缩机转速、室外温度和室内温度下的最佳过热度函数关系。
进一步,所述制热模式下室内换热器目标过冷度计算具体为:
考虑热泵空调在制热模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速CompSpeed、车外温度Tout和车内温度Tin条件下确定最优过冷度,然后通过数据拟合建立制热模式目标过冷度DC计算公式:
DC=fdc(CompSpeed,Tout,Tin,...)
其中fdc表示在不同压缩机转速、室外温度和室内温度下的最佳过冷度函数关系。
进一步,所述制冷制热模式切换开度控制具体包括将制热模式切到制冷模式和将制冷模式切制热模式;所述将制热模式切到制冷模式具体包括以下步骤:
步骤C1:关闭压缩机,发送压缩机请求转速0;
步骤C2:等待压缩机实际转速为0;
步骤C3:设置电子膨胀阀开度逐渐开启到最大开度;
步骤C4:检测高压端和低压端压力差,等待压力差的绝对值小于某一压力Pthreshold(>0);
步骤C5:设置四通阀换向,并等待四通阀换向到制冷模式;
步骤C6:检测压缩机停止时间,当时间大于压缩机重启时间TreStart时,启动压缩机,进入制冷模式。
进一步,所述压力故障开度计算具体包括:在制冷或者制热模式中,检测高压侧压力和低压侧压力,根据实际热泵空调系统要求高压侧压力不高于pH_limit,低压侧压力不宜低于pL_limit,包括以下步骤:
步骤D1:检测高压侧压力和低压侧压力;
步骤D2:如果高压侧压力>pH_limit或者低压侧压力<pL_limit,则执行步骤D3,否则退出压力故障开度控制,回到之前模式的开度控制;
步骤D3:计算调整开度ΔOpenLevel:
ΔOpenLevel=0
if pH(t)>pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=max(pH(t)-pH(t-td),pL(t-td)-pL(t))
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k1·Rate
if pH(t)>pH_limit and pL(t)>=pL_limit:
Rate=pH(t)-pH(t-td)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k2·Rate
if pH(t)<=pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=pL(t-td)-pL(t)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k3·Rate
其中,pH_limit为高压侧压力上限压力值,pL_limit为低压侧压力下限压力值,max为取最大值函数,k1,k2,k3为调整开度的三个系数,pH(t)为高压侧当前压力,pL(t)为低压侧当前压力,td为当前与上一次计算的时间间隔;
步骤D4:计算目标开度OpenLevel=min(OpenLevel+ΔOpenLevel,OpenLevelH_limit);其中OpenLevelH_limit为电子膨胀阀开度的上限开度,min为取最小值函数;
步骤D5:如果压力处于正常压力范围且持续时间超过Tnormal,则退出压力故障开度控制,回到之前模式的开度控制,否则继续执行以上步骤。
进一步,所述电子膨胀阀过冷度控制具体包括:首先采集冷凝器出口的温压传感器数据经过计算得到当前过冷度,采集相关数据计算目标过冷度,将目标过冷度与实际过冷度的差值传入到PID控制器,PID控制器经过限幅得到目标开度,从而进行电子膨胀阀开度控制。
进一步,所述电子膨胀阀过热度控制具体包括:首先采集蒸发器出口的温压传感器数据经过计算得到当前过热度,采集相关数据计算目标过热度,将实际过热度与目标过热度的差值传入到PID控制器,PID控制器经过限幅得到目标开度,从而进行电子膨胀阀开度控制。
进一步,所述电子膨胀阀初始化开度校准,包括以下步骤:
步骤E1:使能电子膨胀阀驱动;
步骤E2:设置电子膨胀阀为开度增加方向;
步骤E3:发送从全闭到全开所需要数量的脉冲信号;
步骤E4:记录电子膨胀阀当前开度为最大开度。
进一步,所述根据过热度或过冷度进行电子膨胀阀开度控制,具体包括以下步骤:
步骤F1:读取当前电子膨胀阀开度;
步骤F2:计算开度差:目标开度-当前开度;
步骤F3:如果开度差>0,则设置电子膨胀阀方向为开度增加方向;如果开度差<0,则设置电子膨胀阀方向为开度减小方向;
步骤F4:根据开度差计算需要发送的脉冲数,发送脉冲并实时记录当前开度。
进一步,电子膨胀阀故障时,提供故障接口,进行故障保护,故障解除时,重新进行电子膨胀阀的初始化,再根据请求进入对应的控制模式中。
本发明的有益效果在于:本发明根据热泵空调在制冷、制热、制冷制热模式切换以及压力故障时的控制要求,考虑电子膨胀阀的开度控制策略,本发明能够可靠适用于热泵空调系统在制冷/制热模式下的电子膨胀阀开度控制。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明实施例的汽车热泵空调系统示意图;
图2为本发明实施例的汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制业务流程图;
图3为本发明实施例的压力故障电子膨胀阀开度控制业务流程图;
图4为本发明实施例的制热模式过冷度控制业务流程图;
图5为本发明实施例的制冷模式过热度控制业务流程图;
图6为本发明实施例的制冷制热模式切换电子膨胀阀开度控制业务流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示,为汽车热泵空调示意图,整个系统包括压缩机、四通阀、电子膨胀阀、室内换热器、室外换热器以及温压传感器等。通过控制四通阀可以使空调系统工作在制热模式或者制冷模式。
如图2所示,汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制业务流程图,热泵空调启动时首先进行电子膨胀阀初始化,初始化完成后,根据空调的制冷/制热请求,进入相应的模式。例如收到制热请求,则系统切入到制热模式,首先进行初始开度控制,之后进行过冷度控制,如果在制热模式中有制冷请求,则进入制热切制冷开度控制过程,此过程完成后,进入到制冷模式下的开度控制。
图2中电子膨胀阀初始化,主要包括电子膨胀阀的校准,具体包括以下步骤:
步骤1:使能电子膨胀阀驱动;
步骤2:设置电子膨胀阀为开度增加方向;
步骤3:发送从全闭到全开所需要数量的脉冲信号;
步骤4:记录电子膨胀阀当前开度为最大开度;
图2中各个控制模式下,计算出目标开度后,通过电子膨胀阀开度控制进行调节开度,具体包括以下步骤:
步骤1:读取当前电子膨胀阀开度;
步骤2:计算开度差:目标开度-当前开度;
步骤3:如果开度差>0,则设置电子膨胀阀方向为开度增加方向;如果开度差<0,则设置电子膨胀阀方向为开度减小方向;
步骤4:根据开度差计算需要发送的脉冲数,发送脉冲并实时记录当前开度;
图2中初始开度控制,负责计算出初始开度控制过程中的目标开度,其计算公式为OpenLevel=finit(CompSpeed,Tout,Tin,...)可以适当进行简化,比如建立为线性关系OpenLevel=k0+k1·CompSpeed+k2·Tout+k3·Tin+...(其各项系数,需要通过控制变量法实验,根据系统从启动阶段到稳定阶段的时间和稳定阶段时制冷/制热效果等评价指标来得出不同条件下的一个最适开度,然后通过控制变量与开度的关系进行数据拟合得出此计算公式),计算出的开度需要进行限值,上下限的值需要热泵空调系统实验确定,比如下限开度5%,上限开度为70%。
图2中制热模式下过冷度控制的详细过程如图3所示,其步骤如下:
步骤1:采集冷凝器出口温压传感器的数据,制热模式下室内换热器为冷凝器,采集的温压数据为冷媒流出口的温压传感器的数据;
步骤2:计算实际过冷度。实际过冷度等于冷凝器出口冷媒温度减去对应压力饱和温度。其中,出口冷媒温度通过温度的AD转换值和采样电路原理,进行计算出此时的电阻值,再通过这个阻值进行查表或者电阻与温度的拟合多项式计算得出冷凝器出口的温度;对应压力饱和温度通过采集的压力电压信号,根据电压与压力关系进行查表或者根据拟合的多项式计算出冷凝器出口压力,再根据压力与冷凝饱和温度拟合的分段多项式计算出该压力下的冷凝饱和温度。以r134a为例,通过Matlab的polyfit函数进行分段求解出拟合多项式如:
因在两相区,相同压力下冷凝饱和温度与蒸发饱和温度相等,故该拟合公式也可用于过热度控制中蒸发饱和温度的计算。
步骤3:计算目标过冷度。通过数据拟合建立制热模式目标过冷度计算公式:DC=fdc(CompSpeed,Tout,Tin,...)。目标过冷度计算公式是通过考虑热泵空调在制热模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速、车外温度、车内温度等条件下进行确定最优过冷度,然后通过数据拟合建立;
步骤4:计算目标过冷度与实际过冷度的差值,并传入到PID控制器,输出目标开度;
步骤5:对上一步骤的目标开度进行限幅。
图2中制冷模式下过热度控制的详细过程如图4所示,其步骤如下:
步骤1:采集蒸发器出口温压传感器的数据,制冷模式下室内换热器为蒸发器,采集的温压数据为冷媒流出口的温压传感器的数据;
步骤2:计算实际过热度。实际过热度等于蒸发器出口冷媒温度减去对应压力蒸发饱和温度。其中,出口冷媒温度通过温度的AD转换值和采样电路原理,进行计算出此时的电阻值,再通过这个阻值进行查表或者电阻与温度的拟合多项式计算得出蒸发器出口的温度;对应压力饱和温度通过采集的压力电压信号,根据电压与压力关系进行查表或者根据拟合的多项式计算出蒸发器出口压力,再根据压力与蒸发饱和温度拟合的分段多项式计算出该压力下的蒸发饱和温度;
步骤3:计算目标过热度。通过数据拟合建立制冷模式目标过热度计算公式:DH=fdh(CompSpeed,Tout,Tin,...)。目标过热度计算公式是通过考虑热泵空调在制冷模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速、车外温度、车内温度等条件下进行确定最优过热度,然后通过数据拟合建立;
步骤4:计算实际过热度与目标过热度的差值,并传入到PID控制器,输出目标开度;
步骤5:对上一步骤的目标开度进行限幅。
进一步,在制冷/制热模式下,检测热泵空调系统高压侧和低压侧压力,如果压力不在系统正常工作范围,则电子膨胀阀开度控制进入到压力故障电子膨胀阀开度控制,如图5所示,其具体步骤如下:
步骤1:检测高压侧压力和检测低压侧压力;
步骤2:如果高压侧压力高于高压侧上限值或者低压侧压力小于低压侧下限压力,则进行步骤3,否则跳过以下步骤;
步骤3:进入压力故障开度控制,具体操作如下,调整开度ΔOpenLevel计算如下
ΔOpenLevel=0
if pH(t)>pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=max(pH(t)-pH(t-td),pL(t-td)-pL(t))
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k1·Rate
if pH(t)>pH_limit and pL(t)>=pL_limit:
Rate=pH(t)-pH(t-td)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k2·Rate
if pH(t)<=pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=pL(t-td)-pL(t)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k3·Rate
其中,pH_limit为高压侧压力上限压力值,pL_limit为低压侧压力下限压力值,max为取最大值函数,k1,k2,k3为调整开度的三个系数,pH(t)为高压侧当前压力,pL(t)为低压侧当前压力,td为当前与上一次计算的时间间隔。
步骤4:计算目标开度OpenLevel=min(OpenLevel+ΔOpenLevel,OpenLevelH_limit),其中OpenLevelH_limit为电子膨胀阀开度的上限开度,min为取最小值函数;
步骤5:如果压力处于正常压力范围且持续时间超过Tnormal,则退出压力故障开度控制,回到之前模式的开度控制,否则继续执行以上步骤。
进一步,在制冷/制热模式下,热泵空调系统被请求制热/制冷时,会先进入制冷制热模式切换开度控制,完成后进入被请求的模式。以制热模式下请求制冷为例,其具体业务流程如图6所示。其具体步骤如下:
步骤1:制热模式下,收到制冷请求;
步骤2:通过CAN/LIN总线发送压缩机请求转速0,等待压缩机反馈转速为0;
步骤3:电子膨胀阀开度逐渐切到最大;
步骤4:检测高压侧和低压侧压力差的绝对值,等待到压力差的绝对值小于Pthreshold(>0);
步骤5:驱动四通阀从制热位置切向制冷位置;
步骤6:检测四通阀的位置和压缩机停机的时间,直到四通阀的反馈位置已经处于制冷位置并且压缩机停机的时间大于压缩机重启时间TreStart时,启动压缩机,进入制冷模式。
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 (9)

1.一种用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:包括初始开度计算、制冷模式下蒸发器出口过热度计算、制热模式下冷凝器出口过冷度计算、制冷模式下目标过热度计算、制热模式下目标过冷度计算、压力故障开度计算、电子膨胀阀初始化控制、电子膨胀阀过冷度控制、电子膨胀阀过热度控制、制冷制热模式切换开度控制和电子膨胀阀开度控制;具体包括:热泵空调启动后,电子膨胀阀为最大开度,首先根据热泵空调系统的制冷或制热请求,进行电子膨胀阀初始化开度校准,再根据过热度或过冷度进行电子膨胀阀开度控制;当制冷制热模式切换时,进行制冷制热模式切换开度控制;当压力故障时,进行压力故障开度控制,压力故障解除时,恢复之前模式开度控制;
所述制冷模式下蒸发器出口过热度计算具体包括:
制冷模式下,根据蒸发器出口温压传感器的数据进行精确计算或者通过蒸发器出口温度与进口温度传感器的数据进行粗略计算;所述根据蒸发器出口温压传感器精确计算具体包括以下步骤:
步骤A1:采集蒸发器出口温度传感器的电压值,根据设计电路计算此时的温度传感器的阻值,然后根据温度传感器的RT表,查表计算此时蒸发器出口温度;
步骤A2:采集蒸发器出口压力传感器的电压值,根据设计电路和压力传感器输出电压值与压力的关系,查表计算当前压力,根据冷媒冷凝温度与压力的关系,查表计算出饱和温度;
步骤A3:实际过热度为蒸发器出口温度与对应压力蒸发饱和温度的差值;
所述制热模式下冷凝器出口过冷度计算具体包括:
制热模式下,根据冷凝器出口温压传感器的数据进行精确计算或者通过冷凝器出口温度与进口温度进行粗略计算;所述根据冷凝器出口温压传感器的数据进行精确计算具体包括以下步骤:
步骤B1:采集冷凝器出口温度传感器的电压值,根据设计电路计算此时的温度传感器的阻值,然后根据温度传感器的RT表,查表计算此时冷凝器出口温度;
步骤B2:采集冷凝器出口压力传感器的电压值,根据设计电路和压力传感器输出电压值与压力的关系,查表计算当前压力,根据冷媒冷凝温度与压力的关系,查表计算出饱和温度;
步骤B3:实际过冷度为冷凝器出口冷媒温度与对应压力冷凝饱和温度的差值。
2.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述初始开度计算,考虑空调启动阶段开度的主要影响因素,建立初始开度计算公式:
OpenLevel=finit(CompSpeed,Tout,Tin),计算出的开度需要进行限值,上下限的值根据热泵空调系统实验确定,所述主要影响因素包括压缩机转速、车外温度、车内温度。
3.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:在制冷模式中计算过热度时,以及在制热模式中计算过冷度时,所述的查表计算包括:
将温度传感器的阻值与温度的表格数据以及压力传感器的电压与压力的表格数据进行分段多项式拟合,所述温度传感器的阻值与温度的表格数据的分段拟合公式为:
其中r为热敏电阻的阻值,rL和rH为对热敏电阻的最小最大值,TL和TH为热敏电阻阻值为rL和rH对应的温度,w0,w1,...,wn为各项系数;
所述压力传感器的阻值与温度的表格数据的分段拟合公式为:
其中p为热敏电阻的阻值,p0,p1...pm为对压力区间的划分并满足p0<p1<...<pm,wij为各项系数,i∈[1,m],j∈[1,n],TpL,TpH分别为压力p0,pm所对应的饱和温度。
4.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述制冷模式下目标过热度计算具体为:
考虑热泵空调在制冷模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速CompSpeed、车外温度Tout和车内温度Tin条件下确定最优过热度,然后通过数据拟合建立制冷模式目标过热度DH计算公式:
DH=fdh(CompSpeed,Tout,Tin)
其中fdh表示在不同压缩机转速、室外温度和室内温度下的最佳过热度函数关系;
所述制热模式下室内换热器目标过冷度计算具体为:
考虑热泵空调在制热模式下,采取控制变量法,在不同压缩机转速CompSpeed、车外温度Tout和车内温度Tin条件下确定最优过冷度,然后通过数据拟合建立制热模式目标过冷度DC计算公式:
DC=fdc(CompSpeed,Tout,Tin)
其中fdc表示在不同压缩机转速、室外温度和室内温度下的最佳过冷度函数关系。
5.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述制冷制热模式切换开度控制具体包括将制热模式切到制冷模式和将制冷模式切制热模式;所述将制热模式切到制冷模式具体包括以下步骤:
步骤C1:关闭压缩机,发送压缩机请求转速0;
步骤C2:等待压缩机实际转速为0;
步骤C3:设置电子膨胀阀开度逐渐开启到最大开度;
步骤C4:检测高压端和低压端压力差,等待压力差的绝对值小于某一压力Pthreshold(>0);
步骤C5:设置四通阀换向,并等待四通阀换向到制冷模式;
步骤C6:检测压缩机停止时间,当时间大于压缩机重启时间TreStart时,启动压缩机,进入制冷模式。
6.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述压力故障开度计算具体包括:在制冷或者制热模式中,检测高压侧压力和低压侧压力,根据实际热泵空调系统要求高压侧压力不高于pH_limit,低压侧压力不宜低于pL_limit,包括以下步骤:
步骤D1:检测高压侧压力和低压侧压力;
步骤D2:如果高压侧压力>pH_limit或者低压侧压力<pL_limit,则执行步骤D3,否则退出压力故障开度控制,回到之前模式的开度控制;
步骤D3:计算调整开度ΔOpenLevel:
ΔOpenLevel=0
if pH(t)>pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=max(pH(t)-pH(t-td),pL(t-td)-pL(t))
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k1·Rate
if pH(t)>pH_limit and pL(t)>=pL_limit:
Rate=pH(t)-pH(t-td)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k2·Rate
if pH(t)<=pH_limit and pL(t)<pL_limit:
Rate=pL(t-td)-pL(t)
Rate=max(0,Rate)
ΔOpenLevel=k3·Rate
其中,pH_limit为高压侧压力上限压力值,pL_limit为低压侧压力下限压力值,max为取最大值函数,k1,k2,k3为调整开度的三个系数,pH(t)为高压侧当前压力,pL(t)为低压侧当前压力,td为当前与上一次计算的时间间隔;
步骤D4:计算目标开度OpenLevel=min(OpenLevel+ΔOpenLevel,OpenLevelH_limit);其中OpenLevelH_limit为电子膨胀阀开度的上限开度,min为取最小值函数;
步骤D5:如果压力处于正常压力范围且持续时间超过Tnormal,则退出压力故障开度控制,回到之前模式的开度控制,否则继续执行以上步骤。
7.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述电子膨胀阀过冷度控制具体包括:首先采集冷凝器出口的温压传感器数据经过计算得到当前过冷度,采集相关数据计算目标过冷度,将目标过冷度与实际过冷度的差值传入到PID控制器,PID控制器经过限幅得到目标开度,从而进行电子膨胀阀开度控制;
所述电子膨胀阀过热度控制具体包括:首先采集蒸发器出口的温压传感器数据经过计算得到当前过热度,采集相关数据计算目标过热度,将实际过热度与目标过热度的差值传入到PID控制器,PID控制器经过限幅得到目标开度,从而进行电子膨胀阀开度控制。
8.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述电子膨胀阀初始化开度校准,包括以下步骤:
步骤E1:使能电子膨胀阀驱动;
步骤E2:设置电子膨胀阀为开度增加方向;
步骤E3:发送从全闭到全开所需要数量的脉冲信号;
步骤E4:记录电子膨胀阀当前开度为最大开度。
9.根据权利要求1所述的用于汽车热泵空调系统电子膨胀阀的控制方法,其特征在于:所述根据过热度或过冷度进行电子膨胀阀开度控制,具体包括以下步骤:
步骤F1:读取当前电子膨胀阀开度;
步骤F2:计算开度差:目标开度-当前开度;
步骤F3:如果开度差>0,则设置电子膨胀阀方向为开度增加方向;如果开度差<0,则设置电子膨胀阀方向为开度减小方向;
步骤F4:根据开度差计算需要发送的脉冲数,发送脉冲并实时记录当前开度。
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