CN1818519A - 汽车用空调装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆用空调装置的控制方法，其目的在于：根据目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差值大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值，由此，可有效地控制压缩机的排出容量。本发明的车辆用空调装置的控制方法的特征在于，其包含下述步骤：设定目标蒸发器温度的步骤；对上述目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差进行运算的步骤；根据上述温度偏差值大小可改变地设定控制系数的步骤；采用上述控制系数，对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的目标控制值进行运算的步骤；以及控制上述压力调节阀的步骤。

Description

汽车用空调装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆用空调装置的控制方法，特别涉及一种车辆用空调装置的控制方法，其根据目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差值大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值，由此，可有效地控制压缩机的排出容量。
背景技术
在可变容量型斜板式压缩机中，根据负荷，通过压力调节阀来改变制冷剂的压力，由此可调节斜板的倾斜角。通过该斜板的倾斜角调整使活塞的行程距离变化，由此，可调节制冷剂的排出容量，根据上述制冷剂的排出容量的变化，调节蒸发器温度。
上述压力调节阀可分为内部控制式和外部控制式，在日本特开第2001-107854号文献清楚地公开了这种可变容量型斜板式压缩机的结构。
对上述压力调节阀的输出(Duty，即电流值)，先算出目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的偏差，根据该偏差，通过比例一积分(PI)控制等的控制方法来控制。在其中一个实例中，日本公开特开第2003-200730号文献中公开了下述的技术：例如，若目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的偏差在3℃以内，则进行比例一积分控制，若实际蒸发器温度与目标蒸发器温度比高3℃以上，则进行最大容量控制，若实际蒸发器温度与目标蒸发器温度比低3℃以下，则进行最小容量控制。
在相对目标蒸发器温度，将实际蒸发器温度反馈(Feedback)，进行比例—积分控制时，温度控制性能即温度收敛性和应答时间，可依据系统，根据如何适当地选定比例增益(Proportional Gain)以及积分增益(Integral Gain)而进行调整。一般，若增益增加，则响应速度较快，但是，由于发生过于超过额定值(Overshoot)和过于低于额定值(Undershoot)的现象，因而容易妨碍稳定性。与此相反，若减小增益，则温度收敛性变得良好，但要花费较多时间才能达到稳定。这点如在上述现有技术中，当蒸发器温度的偏差为一定值以上以及一定值以下时，如果一律地实施最大容量控制以及最小容量控制，则存在蒸发器温度以及系统不稳定的问题。
发明内容
发明要解决的技术课题
本发明的目的在于提供一种车辆用空调装置的控制方法，其根据目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差值大小，可变化地控制使可变容量型斜板式压缩机的斜板倾斜角变动的压力调节阀的目标控制值，有效地控制压缩机的排出容量。
本发明的另一目的在于，在目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差较大的情况下，较大地设定控制系数(即比例增益以及积分增益)以使快速地到达目标蒸发器温度，在上述温度偏差较小的情况下，较小地设定上述控制系数以使无波动而稳定地达到目标蒸发器温度。
用于解决课题的技术方案
发明的方案
为实现上述目的，本发明的车辆用空调装置的控制方法特征在于，其包括下述步骤：设定目标蒸发器温度的步骤；对上述目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差进行运算的步骤；根据上述温度偏差值大小，可改变地设定控制系数的步骤；利用上述控制系数，对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的目标控制值进行运算的步骤；以及控制上述压力调节阀的步骤。
根据本发明，优选的是，上述控制系数为比例增益以及积分增益。而且，优选的是，上述控制系数根据具有与上述温度偏差的绝对值成比例值大小的方式设置。还有，优选的是，在上述温度偏差的绝对值在规定值以上的情况下，上述控制系数设定为最大设定值。
另外，优选的是，设定上述目标蒸发器温度的步骤，使用者设定车辆的目标室内温度，由设置在车辆的规定位置的传感器来检测并输入车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，再根据上述目标室内温度，车辆室内温度，车辆室外温度以及日照量而对空调装置出口(vent)的目标排出温度进行运算，输入最大蒸发器温度，对上述出口的目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较，设定目标蒸发器温度。
此外，在由设置在上述车辆的规定位置的传感器来检测并输入车辆室外温度以及日照量的步骤之后，可进而包含对出口目标排出热量进行运算的步骤。
优选的是，输入上述最大蒸发器温度的步骤，在压缩机的最小驱动时，根据流入蒸发器的空气温度，对最大蒸发器温度进行运算并将其输入。
还有，优选的是，在对上述目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较的步骤中，若目标排出温度低于最大蒸发器温度，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度，若目标排出温度高于最大蒸发器温度，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。
附图说明
图1是表示可变容量型斜板式压缩机的实例的剖视图；
图2是用于进行本发明的控制方法的空调装置系统的构成图；
图3是表示本发明的车辆用空调装置的控制方法的流程图；
图4a是表示根据蒸发器温度偏差，对比例增益进行运算的实例的曲线图；
图4b是表示根据蒸发器温度偏差，对积分增益进行运算的实例的曲线图；
图4c是表示根据蒸发器温度偏差，对比例增益，或积分增益进行运算的实例的曲线图；
图5是表示设定目标蒸发器温度的方法的流程图。
附图符号说明
100    可变容量型斜板式压缩机
160    压力调节阀
212、214、216  出口
310    传感器。
具体实施方式
通过下述依据附图的详细说明，会更加明白本发明的特征和优点。首先，本说明书和权利要求书所采用的术语、单词应基于发明人使用最好的方法说明其自身的发明而可适当地定义用语的概念的原则，从而可对符合本发明的技术思想的含义和概念进行解释。
图1表示可变容量型斜板式压缩机100的实例。
如图1所示，上述压缩机100包含：缸柱(Cylinder Block)110，其沿同心圆在纵向上形成多个缸膛112(Cylinder Bore)；多个活塞(Piston)114，其插入上述缸柱110的各缸膛112中；前方壳体120，其与上述缸柱110的前方连接，在其内部形成曲柄室122；后方壳体130，其与上述缸柱110的后方连接，在其内部形成制冷剂吸入室132和制冷剂排出室134；驱动轴140，其支承在整个上述前壳120和缸柱110中；转子(Rotor)142，其在上述曲柄室122的内部与驱动轴140一起旋转；斜板144，其以可活动的方式设置于上述驱动轴140的周围，其边缘以使活塞114前后移动的方式与各活塞114连接，而该边缘的一侧与转子142铰接；阀单元(Valve Unit)150，其介于上述缸柱110和后壳130之间，将制冷剂从制冷剂吸入室132吸入缸膛112中，并且将压缩制冷剂从缸膛112排到制冷剂排出室134中；以及外部控制式压力调节阀160，其设置于上述后壳130中以便调节连接上述制冷剂排出室134和曲柄室122的制冷剂返回流路的开度，以及调节斜板144相对驱动轴140的倾斜角。
根据如上所述的可变容量型斜板式压缩机100，通过该斜板144的旋转使多个活塞114等依次前后移动。当活塞114从上述缸膛112后退时(即吸入行程时)，由于缸膛112内部的压力下降使阀单元150的吸入侧打开，而使缸膛112和吸入室相互连通，由此，将制冷剂从吸入室吸入到缸膛112中。
而且，在活塞114向缸膛112侧前进时(即压缩行程时)，由于缸膛112内部的压力的增加而对吸入至缸膛112中的制冷剂进行压缩，同时将阀单元150的排出侧打开，使缸膛112与制冷剂排出室134相互连通，由此，将压缩制冷剂从缸膛112排到制冷剂排出室134中。并且，根据负荷，通过上述压力调节阀160，调节连接上述制冷剂排出室134和曲柄室122的制冷剂返回流路的开度，改变斜板144的倾斜角，由此使制冷剂的排出容量发生变动。即，斜板144相对驱动轴140侧越倾斜，越会使活塞144的行程距离变大，并增大制冷剂的排出容量。
图2表示适用如上所述的可变容量型斜板式压缩机100的车辆用空调装置。
如图2所示，上述空调装置包含：空调箱210；送风机220，其设置于上述空调箱210的入口侧；蒸发器200和加热芯体(Heater Core)230，其内置于上述空调箱210内；温度调节门240，其调节经过上述蒸发器200的空气的冷气通路和热气通路的开度；可变容量型斜板式压缩机100，其从上述蒸发器200吸入制冷剂，再将它排出；冷凝器170，其对从上述压缩机100供给的制冷剂进行冷凝，并将它排出；储气罐干燥器(Receiver Dryer)180，其对从冷凝器170供给的制冷剂进行气液分离；以及膨胀阀190，其压缩从上述储气罐干燥器180供给的制冷剂并将它送向蒸发器200。符号212、214、216分别表示出口，符号212d、214d、216d分别表示调节上述出口212、214、216的开度的门。
另一方面，通过控制单元300来控制对压力调节阀160的驱动输出，而该压力调节阀160则通过调节斜板144的倾斜角来控制压缩机100的排出容量。即，控制单元300对向压力调节阀160的输出电流值进行控制，通过上述控制而调节连接制冷剂排出室134和曲柄室122的制冷剂返回流路的开度，由此，使相对驱动轴140的斜板144的倾斜角发生变化，但是，上述倾斜角越大，压缩机100的排出容量越高。
在图中，未说明的符号310表示蒸发器温度传感器，室外温度传感器，室外温度传感器，日照量传感器等的各种传感器，其检测信号输入到控制单元300中。
下面对本发明的汽车用空调装置的控制方法进行说明。
如图3所示，若空调装置运转(步骤S100)，则将来自各种传感器310的信号输入到控制单元300中(步骤S110)。
将信号从上述传感器310等输入到上述控制单元300中时，则由使用者设定目标蒸发器温度(步骤S120)。
目标蒸发器温度可如下述进行设定。即，如图5所示，使用者设定目标室内温度(步骤S121)。其次，由设置于车辆的规定位置的传感器310检测目标室内温度、车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，将其输入到控制单元300中(步骤S122)。然后，根据上述车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，对空调装置的出口212、214、216的目标排出温度进行运算(步骤S124)。之后，输入最大蒸发器温度(步骤S125)。再者，对上述出口212，214，216的目标排出温度与上述最大蒸发器温度进行比较(步骤S126)，选定目标蒸发器温度(步骤S127)。
这里，优选的是，输入上述最大蒸发器温度的步骤，在压缩机100的最小驱动时，根据流入蒸发器200中的空气温度，运算最大蒸发器温度，并将其输入。
此外，优选的是，在设定上述目标蒸发器温度时，对出口212，214，216的目标排出温度与上述最大蒸发器温度进行比较的步骤中，当目标排出温度低于最大蒸发器温度，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度，当目标排出温度高于最大蒸发器温度，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。即，将较低的温度设定为目标蒸发器温度。
还有，在由设置于上述车辆的规定位置的传感器310等来检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量并将其输入的步骤(步骤S122)之后，还可进而包含对出口212、214、216的目标排出热量进行运算的步骤，其后，可根据上述出口212，214，216的目标排出热量运算该出口目标排出温度(步骤S124)。
如上述那样，在设定目标蒸发器温度后，运算上述目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差(步骤S130)。
上述的目标蒸发器温度和实际蒸发器温度意思是指经过蒸发器而排出的空气温度或蒸发器本身的温度，但也可根据需要采用两者中的任一者。
下面，根据运算出的温度偏差值大小，可改变地设定控制系数(步骤S140)。
优选的是，上述控制系数为比例增益以及积分增益。
优选的是，在设定上述控制系数中，在上述温度偏差较大的情况下，将上述控制系数(即比例增益以及积分增益)设大以快速地到达目标蒸发器温度。另外，优选的是，在上述温度偏差较小的情况下，将上述控制系数设小以无波动而稳定地到达目标蒸发器温度。
图4a的曲线图表示对上述比例增益进行运算的实例，图4b的曲线图表示对上述积分增益进行运算的实例，但它们是以非对称的方式设定比例增益或积分增益的实例。另外，如图4c所示，可按对称方式设定上述比例增益或积分增益。即，上述控制系数不仅可按具有单一的斜率的方式设定，也可按具有多个斜率的方式组合地设定。
这样，在设定控制系数中，若以上述温度偏差为“0”时作为基准，温度偏差沿“+”或“-”方向增加时，则按与其成一定比例地增加上述比例增益或积分增益的方式设定该系数。换言之，优选的是，上述控制系数按具有与上述温度偏差的绝对值成比例值大小的方式设定，在上述温度偏差的绝对值为规定值以上的情况下，设定为最大的设定值。
其次，根据已运算的控制系数，即比例增益以及积分增益，以可变的方式运算对可变容量型斜板式压缩机100的压力调节阀160的控制值(即duty比)(电流值)(步骤S150)。上述控制值可由以下式子获得，
Duty(n)＝Duty(n-1)
-Gp{Evap_error(n)-Evap_error(n-1)}比例控制
-Gi{Evap_error(n)}                积分控制
这里，温度偏差可通过Evap_error(n)＝Tevap_target-Tevap_now(n)式而求出，Tevap_target表示目标蒸发器温度，Tevap_now(n)表示在传感器310中通过蒸发器温度传感器第n次检测到的蒸发器温度，Duty(n)表示第n个压力调节阀160的输出，Gp表示比例增益，Gi表示积分增益。
并且，如如上所述，通过运算出的控制值，控制可变容量型斜板式压缩机100的压力调节阀160(步骤S160)。即，对压力调节阀160进行比例-积分控制，直至通过传感器310中的蒸发器温度传感器测定的实际蒸发器温度到达目标蒸发器温度(步骤S170)为止。
发明的效果
根据如上述所述构成的本发明的车辆用空调装置的控制方法，考虑目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差、蒸发器温度的进行历史以及压缩机和空调装置系统的非线性的特性，通过采用以可变的方式适当运算的比例增益以及积分增益的输出值，对压力调节阀160进行比例-积分控制，由此可消除蒸发器温度以及系统的不稳定性，可提高对目标蒸发器温度的收敛性以及响应性。

Claims (8)

1.一种车辆用空调装置的控制方法，其特征在于，其包含下述步骤：
设定目标蒸发器温度的步骤；
对上述目标蒸发器温度与实际蒸发器温度的温度偏差进行运算的步骤；
根据上述温度偏差值大小，可改变地设定控制系数的步骤；
利用上述控制系数，对可变容量型斜板式压缩机的压力调节阀的目标控制值进行运算的步骤；
以及利用上述所需控制值，控制上述压力调节阀的步骤。
2.根据权利要求1所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：上述控制系数为比例增益以及积分增益。
3.根据权利要求2所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：上述控制系数按具有与上述温度偏差的绝对值成比例的值大小的方式设定。
4.根据权利要求2所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：在上述温度偏差的绝对值为规定值以上的情况下，上述控制系数按最大设定值设定。
5.根据权利要求1所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：设定上述目标蒸发器温度的步骤，使用者设定车辆的目标室内温度，由设置在车辆的规定位置的传感器检测车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，并将其输入，根据上述目标室内温度、车辆室内温度、车辆室外温度以及日照量，对空调装置出口的目标排出温度进行运算，输入最大蒸发器温度，对上述出口的目标排出温度与上述最大蒸发器温度进行比较而设定目标蒸发器温度。
6.根据权利要求5所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：输入上述最大蒸发器温度的步骤，在压缩机最小驱动时，根据流入蒸发器的空气温度，对最大蒸发器温度进行运算，并将其输入。
7.根据权利要求5所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：在对上述目标排出温度与最大蒸发器温度进行比较的步骤中，当目标排出温度低于最大蒸发器温度时，则将目标排出温度设定为目标蒸发器温度；当目标排出温度高于最大蒸发器温度，则将最大蒸发器温度设定为目标蒸发器温度。
8.根据权利要求5所述的车辆用空调装置的控制方法，其特征在于：在由设置于上述车辆的规定位置的传感器检测车辆室外温度以及日照量并将其输入的步骤之后，还进行包含对出口排出热量进行运算的步骤。
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