CN115489259A - 电动汽车空调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车空调控制方法，本发明的主要设计构思在于，在电动车的变频空调压缩机允许启动后，先给定初始的压缩机转速值，并实时采集实际蒸发温度以此判断温度变化趋势，根据当实际蒸发温度与目标蒸发温度的差值及温度变化趋势，对压缩机能力在既定的补偿周期内予以补偿控制。本发明通过使得压缩机的转速更为合理，防止压缩机频繁启停并使压缩机发挥最优性能，从而在提高车内温度控制的精度、提高乘员舒适性以及系统能效比的同时，有效降低空调对于整车电能的消耗，进而可以提高整车的续航能力。

Description

电动汽车空调控制方法

技术领域

本发明涉及车载空调技术领域，尤其涉及一种电动汽车空调控制方法。

背景技术

当前，电动车是汽车发展的重要趋势，要实现电动车的产业化和市场化，电动汽车不但要像传统燃油车那样具备足够的动力性，还要提供驾乘人员舒适的驾乘环境，因此，电动车必须要装备高效的空调系统。对比普通的燃油车空调系统，电动车空调系统不能以传统发动机驱动压缩机以满足空调系统制冷需求，也不能利用传统发动机的余热来作为空调制热功能的热源。因此电动车空调系统，关键部件的改变主要有：传统发动机驱动的压缩机改为电机驱动的电动压缩机，高压PTC来实现空调的制热功能。

就当前的方案来说，空调系统的制冷、制热可满足基本需求，控制逻辑相对简单，同时也存在制冷效率及制热效率对电池电量的浪费的问题，因此需要考虑通过对空调控制策略的优化，降低空调系统的功耗，降低对整车电池电量的损耗，提升整车续航能力。

具体来说，电动车空调系统使用电动压缩机、高压PTC来实现了空调系统的制冷制热需求，但是就当前方案来说，压缩机转速过高或者过低，会严重影响制冷量偏高或者偏低，系统不稳定、不节能。

例如，空调系统温度调节通过温度旋钮操作，对出风温度调节，分为制冷和制热区域，假定由蓝红两色共分为29档，蓝色部分代表制冷区域(1～14档)，红色部分代表制热区域(15～29档)：将1～14档分别对应用于设定的蒸发温度，压缩机转速在2000～4000rpm之间工作。压缩机按照设定的温度，对应固定的转速工作，当达到蒸发温度保护时，启动保护程序，即蒸发器温度下降到0℃以下，A/C OFF压缩机停止工作，当蒸发温度上升到4℃，压缩机转速按照设定转速恢复工作；将15～29档分别对应用于PTC设定的档位，例如15～19档对应PTC1档、20～24档对应PTC2档、25～29档对应PTC3档。在此条件下，目前的电动汽车空调控制策略至少会出现下述三方面问题：

空调控制器根据用户设定温度需求，对压缩机转速进行控制，压缩机分档在2000～4000rpm之间调节控制，相当于将压缩机的2000～4000rpm进行分档位的定排量控制,压缩机只在设定的三个档位上固定排量工作；压缩机要么工作要么停止，转速要么过高要么过低，严重影响空调系统制冷量偏高或者偏低，空调系统运行不稳定，能耗不稳定。

此外，空调系统根据用户设定温度，对应压缩机设定转速直接运行，因缺乏目标温度控制，没有出风口温度传感器的配合，只有达到系统保护时压缩机停止工作，导致压缩机转速过高或者过低，乘员舒适性较差。空调压缩机只接受启动和停止信号以实现定速运转；由于长时间一个转速运行，对于热负荷小的情况下即需要制冷量小的情况下，压缩机还是保持高转速运行，造成压缩机制冷量浪费，功耗浪费，影响整车的电量和续航。

以及，空调控制器根据用户设定温度需求，对PTC档位进行控制，PTC开启条件要求温度低于110℃。当PTC温度传感器温度升温到100℃时，要求切断PTC工作；当PTC温度传感器温度降温到85℃时；要求开启PTC工作，恢复之前设定的档位。

针对上述问题，目前空调系统更多采用的常规解决思路是增加出风口温度传感器，根据出风口的温度数据控制压缩机转速或者PTC档位，但是出风口温度传感器成本较高，为了系统控制温度准确舒适，需要增加至少四个吹面出风口温度传感器和六个吹脚出风口温度传感器，这就会导致整个系统开发成本增加过多。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种电动汽车空调控制方法，以针对汽车复杂多变的使用工况，实现整车开空调时降低对于整车续航里程的影响以及减少能源消耗的浪费。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种电动汽车空调控制方法，其中包括：

在检测到空调的AC档被激活后，基于预设条件判断是否启动压缩机；

当允许启动压缩机时，根据车外温度设定对应于当前车外温度的初始的压缩机转速；

根据当前实际蒸发温度与目标蒸发温度的第一差值，判断车内温度环境所对应的不同阶段；其中，所述目标蒸发温度与空调制冷模式的各档位具有预设的对应关系；

在不同阶段，根据预设的时间周期先后采集的两次实际蒸发温度的第二差值，补偿压缩机转速，并控制压缩机转速保持在预设的转速区间内。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述第二差值＝所述时间周期的前一时刻采集的实际蒸发温度-当前时刻实际蒸发温度。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述时间周期的计时以接收到压缩机转速信号后开始。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述第一差值以及所述第二差值分别包含多个温度区间。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述补偿压缩机转速包括：根据对应于所述第二差值的各温度区间所标定的转速变化值，升高、降低或保持压缩机转速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述预设条件包括是否同时满足：鼓风机开启、且车外温度≥0℃、且当前实际蒸发温度≥预设的蒸发保护温度、且高压电上电、且空调系统压力符合既定的压力保护策略以及VCU发出冷凝风扇开启信号。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述控制方法还包括如下一项或多项压缩机保护策略：

当压缩机的排气温度≥预设排气温度阈值时，禁能压缩机运行，并当压缩机的排气温度降至预设的使能温度以下时，允许压缩机运行；

当车外温度≤预设的零下低温时，禁能压缩机运行；当车外温度在所述零下低温与0℃之间，则触发空调的AC档关闭；

当接收到预设的限功率报文时，限制压缩机转速不超过预设的保护转速。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述控制方法还包括制热控制逻辑：

在同时满足下述条件时开启PTC：鼓风机开启、且PTC温度开关闭合、且PTC温度低于预设高限值以及高压电上电；

在开启PTC后，当PTC温度升至所述预设高限值并持续设定时长时，切断PTC运行；

在PTC被切断后，当PTC温度降至预设重启值时，触发PTC重新运行；以及，

当检测到PTC温度传感器失效时，禁能PTC运行。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述制热控制逻辑还包括如下一项或多项PTC保护策略：

当风量为1档风时或当接收到预设的限功率报文时，限制PTC状态仅以预设的PTC1档运行；

当风量为2档～3档风时，限制PTC状态在预设的PTC 2档以内运行；

当风量为4～7档风、且PTC温度≥第一级预设温度时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值；

当风量大于或等于8档风、且PTC温度≥第二级预设温度时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值；

当风量从OFF状态变为非OFF状态时，控制PTC延迟开启；以及，

当触发PTC关闭时，控制鼓风机延迟关闭。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述PTC保护策略还包括：

当风量为2档风或3档风、且PTC温度≥所述第一级预设温度时，限制PTC状态仅以预设的PTC 1档运行，且设定回差区间为既定值。

本发明的主要设计构思在于，在电动车的变频空调压缩机允许启动后，先给定初始的压缩机转速值，并实时采集实际蒸发温度以此判断温度变化趋势，根据当实际蒸发温度与目标蒸发温度的差值及温度变化趋势，对压缩机能力在既定的补偿周期内予以补偿控制。本发明通过使得压缩机的转速更为合理，防止压缩机频繁启停并使压缩机发挥最优性能，从而在提高车内温度控制的精度、提高乘员舒适性以及系统能效比的同时，有效降低空调对于整车电能的消耗，进而可以提高整车的续航能力。

进一步地，还可以通过VCU和空调控制器之间的预设机制，提前开启冷却风扇，对压缩机进行保护；

进一步地，本发明还通过对PTC控制策略的优化，辅助提升电动汽车空调系统的节能效果。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的电动汽车空调控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种电动汽车空调控制方法的实施例，具体来说，如图1所示，其中包括：

步骤S1、在检测到空调的AC档被激活后，基于预设条件判断是否启动压缩机；

步骤S2、当允许启动压缩机时，根据车外温度设定对应于当前车外温度的初始的压缩机转速；

步骤S3、根据当前实际蒸发温度与目标蒸发温度的第一差值，判断车内温度环境所对应的不同阶段；其中，所述目标蒸发温度与空调制冷模式的各档位具有预设的对应关系；

步骤S4、在不同阶段，根据预设的时间周期先后采集的两次实际蒸发温度的第二差值，补偿压缩机转速，并控制压缩机转速保持在预设的转速区间内(如1000～4000rpm)。

具体地，所述第二差值＝所述时间周期前采集的实际蒸发温度-当前时刻实际蒸发温度。

进一步地，所述第一差值以及所述第二差值分别包含多个温度区间。

由此，所述补偿压缩机转速包括：根据对应于所述第二差值的各温度区间所标定的转速变化值，升高、降低或保持压缩机转速。

以及，所述时间周期的计时以接收到压缩机转速信号后开始。

结合前述实施例，制冷部分的逻辑：

预设制冷模式每档对应的目标蒸发温度可参考下表：

档位

1

2～3

4～5

6～7

8～9

10～11

12～13

14

目标蒸发

2℃

3℃

4℃

5℃

6℃

7℃

8℃

9℃

根据车外温度(Tamb)确定初始压缩机初始转速(Ns)可参考下表：

Tamb(℃)	Ns(rpm)	Tamb(℃)	Ns(rpm)
				≥40	4000	25	2000
35	3000	20	1500
				30	2500	≤15	1000

压缩机转速变频控制对应关系可参考下表：

表中，△T1＝当前实际蒸发温度-目标蒸发温度；△T2＝上一次(如10S前)采集的实际蒸发温度-当前实际蒸发温度；且△T1、△T2分正负(非绝对值)。

因空调系统考虑增加出风口温度传感器的成本压力，本发明通过大量的环境仓模拟试验来标定上述策略中的转速变化值、补偿时间周期等，并在一些实施例中，优选确认实际蒸发温度的差值以10秒采集周期作为补偿周期较合适，且补偿转速可以在50～400转不等。

关于前述预设条件，包括是否同时满足：鼓风机开启、且车外温度≥0℃、且当前实际蒸发温度≥预设的蒸发保护温度(如4℃)、且高压电上电、且压力符合既定压力保护策略(如0.35MPa～2.86MPa)以及VCU发出冷凝风扇开启信号(FANPWMState，该信号的前提是AC有效，且空调处于非制热模式下或者处于除霜模式下，由空调控制器向VCU请求开启冷却风扇)。

在前文基础上，所述控制方法还包括制热控制逻辑：

在同时满足下述条件时开启PTC：鼓风机开启、且PTC温度开关闭合、且PTC温度低于预设高限值(如85℃)以及高压电上电；

在开启PTC后，当PTC温度升至所述预设高限值并持续设定时长(如5s)时，切断PTC运行；

在PTC被切断后，当PTC温度降至预设重启值时(75℃)，触发PTC重新运行；以及，

当检测到PTC温度传感器失效时(如出现短路或断路故障)，禁能PTC运行。

进一步地，所述制热控制逻辑还包括PTC保护策略：

当风量为1档风时或当接收到预设的限功率报文时(如0x258发出1.5KW信号)，限制PTC状态仅以预设的PTC1档运行；

当风量为2档～3档风时，限制PTC状态在预设的PTC2档以内运行；

当风量为4～7档风、且PTC温度≥第一级预设温度(如60℃)时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值(如5℃)；

当风量为8～9档风、且PTC温度≥第二级预设温度(如65℃)时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值(如5℃)；

当风量从OFF状态变为非OFF状态时，控制PTC延迟开启(如在接收开启PTC指令后延迟3秒)；以及，

当触发PTC关闭时，控制鼓风机延迟关闭(如在PTC关闭指令下达后延迟3秒再关闭鼓风机)。

基于上述构思，所述PTC保护策略还包括：

当风量为2档风或3档风、且PTC温度≥第一级预设温度时，限制PTC状态仅以预设的PTC1档运行，且设定回差区间为既定值(如5℃)。

可以理解地，关于加热模式下的PTC控制，同样也优选使用环境仓进行模拟标定，并利用PTC表面布置的温度传感器来确认其工作档位。

最后，还可以补充说明的是，本发明还包括以下几条针对压缩机的保护策略：

(1)当压缩机的排气温度≥预设排气温度阈值时(如110℃)，禁能压缩机运行，并当压缩机的排气温度降至预设的使能温度(如105℃)以下时，允许压缩机运行；且若满足设定的回差区间，则保持压缩机的上一个状态；

(2)当车外温度≤预设的零下低温(-2℃)时，禁能压缩机运行；当车外温度在所述零下低温与0℃之间，则优先触发空调的AC档关闭；

(3)当接收到预设的限功率报文时(如0x258发出1.5KW信号)，限制压缩机转速不超过预设的保护转速(如1800rpm)。

综上所述，本发明的主要设计构思在于，在电动车的变频空调压缩机允许启动后，先给定初始的压缩机转速值，并实时采集实际蒸发温度以此判断温度变化趋势，根据当实际蒸发温度与目标蒸发温度的差值及温度变化趋势，对压缩机能力在既定的补偿周期内予以补偿控制。本发明通过使得压缩机的转速更为合理，防止压缩机频繁启停并使压缩机发挥最优性能，从而在提高车内温度控制的精度、提高乘员舒适性以及系统能效比的同时，有效降低空调对于整车电能的消耗，进而可以提高整车的续航能力。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电动汽车空调控制方法，其特征在于，包括：

在检测到空调的AC档被激活后，基于预设条件判断是否启动压缩机；

当允许启动压缩机时，根据车外温度设定对应于当前车外温度的初始的压缩机转速；

根据当前实际蒸发温度与目标蒸发温度的第一差值，判断车内温度环境所对应的不同阶段；其中，所述目标蒸发温度与空调制冷模式的各档位具有预设的对应关系；

在不同阶段，根据预设的时间周期先后采集的两次实际蒸发温度的第二差值，补偿压缩机转速，并控制压缩机转速保持在预设的转速区间内。

2.根据权利要求1所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述第二差值＝所述时间周期的前一时刻采集的实际蒸发温度-当前时刻实际蒸发温度。

3.根据权利要求2所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述时间周期的计时以接收到压缩机转速信号后开始。

4.根据权利要求1所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述第一差值以及所述第二差值分别包含多个温度区间。

5.根据权利要求4所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述补偿压缩机转速包括：根据对应于所述第二差值的各温度区间所标定的转速变化值，升高、降低或保持压缩机转速。

6.根据权利要求1所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述预设条件包括是否同时满足：鼓风机开启、且车外温度≥0℃、且当前实际蒸发温度≥预设的蒸发保护温度、且高压电上电、且空调系统压力符合既定的压力保护策略以及VCU发出冷凝风扇开启信号。

7.根据权利要求1所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括如下一项或多项压缩机保护策略：

当压缩机的排气温度≥预设排气温度阈值时，禁能压缩机运行，并当压缩机的排气温度降至预设的使能温度以下时，允许压缩机运行；

当车外温度≤预设的零下低温时，禁能压缩机运行；当车外温度在所述零下低温与0℃之间，则触发空调的AC档关闭；

当接收到预设的限功率报文时，限制压缩机转速不超过预设的保护转速。

8.根据权利要求1～7任一项所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括制热控制逻辑：

在同时满足下述条件时开启PTC：鼓风机开启、且PTC温度开关闭合、且PTC温度低于预设高限值以及高压电上电；

在开启PTC后，当PTC温度升至所述预设高限值并持续设定时长时，切断PTC运行；

在PTC被切断后，当PTC温度降至预设重启值时，触发PTC重新运行；以及，

当检测到PTC温度传感器失效时，禁能PTC运行。

9.根据权利要求8所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述制热控制逻辑还包括如下一项或多项PTC保护策略：

当风量为1档风时或当接收到预设的限功率报文时，限制PTC状态仅以预设的PTC 1档运行；

当风量为2档～3档风时，限制PTC状态在预设的PTC 2档以内运行；

当风量为4～7档风、且PTC温度≥第一级预设温度时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值；

当风量大于或等于8档风、且PTC温度≥第二级预设温度时，PTC采用逐级降档，且设定回差区间为既定值；

当风量从OFF状态变为非OFF状态时，控制PTC延迟开启；以及，

当触发PTC关闭时，控制鼓风机延迟关闭。

10.根据权利要求9所述的电动汽车空调控制方法，其特征在于，所述PTC保护策略还包括：

当风量为2档风或3档风、且PTC温度≥所述第一级预设温度时，限制PTC状态仅以预设的PTC 1档运行，且设定回差区间为既定值。

Images