CN1871140A - 车辆空调系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆空调系统的控制方法。本发明的方法包括以下步骤：建立由用户确定的车辆目标室温；根据安装在车辆一定位置处的传感器，输入车辆的室内、室外温度及太阳辐射；计算出口的目标排出温度(T1)；输入最大蒸发器温度(T2)；通过比较T1与T2建立目标蒸发器温度；计算温度控制门开度；在控制压缩机排放量的同时测量实际蒸发器的温度；通过采用实际蒸发器温度和由目标排出温度所确定的温度控制门的开度计算每一操作部的输出值；并输出操作部所得到的输出值。

Description

车辆空调系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆空调系统的控制方法，该方法通过对变容式压缩机的容量进行优化以提高耗油率，并且还提供了一种令人满意的车辆空调室内环境。
背景技术
如图1所示，装配有变容式压缩机的现有结构的车辆空调系统包括压缩机、冷凝器(condenser)、膨胀阀、蒸发器、用于控制压缩机输出的控制阀以及根据各种测量值用于控制阀的阀控制模块。该阀控制模块测量各种数值，例如，蒸发器出口温度、车辆的速度、室温以及外界温度等，由此调整控制阀的行程(displacement)。
用于车辆空调系统内的压缩机为一种部件，它对从蒸发器排放的、处于低压下的气态制冷剂进行压缩并且将被高度压缩从而易于液化的制冷剂排放到冷凝器中。通常所采用的压缩机的一个例子是旋转斜盘式压缩机。在这种旋转斜盘式压缩机中，在其内装载有这样一种活塞，它在根据旋转斜盘的旋转进行往复运动的同时，对压缩腔内的冷却剂进行压缩。
如图2所示，普通的旋转斜盘式压缩机(C)的结构包括：在例如曲轴箱(21)内形成封闭空间的前后壳体(20)(30)、吸入腔(30a)和排放腔(30b)；位于前壳体(20)和后壳体(30)之间的圆筒状缸体(70)，它包括若干位于周向上的圆筒形孔(未示出)；驱动轴(40)，该轴(40)穿过前壳体(20)的中心从而被插入到曲轴箱(21)内，同时还被可旋转地支承在圆筒状缸体(70)的中央；板(50)，它根据曲轴箱(21)内驱动轴(40)的旋转被可旋转地连接到驱动轴(40)上；安装在驱动轴(40)周围上的旋转斜盘(60)，它可旋转地与所述板(50)相连，从而根据板(50)的旋转，在驱动轴(40)轴向上滑动以改变自身的倾角的同时发生旋转；若干活塞(10)，它们与沿着旋转斜盘(60)的周向上布置以根据旋转斜盘(60)的旋转来传导在缸体(70)的每一孔内的往复运动的套管鞋(62)相连；阀元件(未示出)，它位于圆筒状缸体(70)和后壳体(30)之间；用于调整活塞(10)的进给量的控制阀(90)；以及弹簧(80)，它弹性地安装在板(50)和旋转斜盘(60)之间，从而当板(50)未旋转时以最小的倾角支承旋转斜盘(60)。
控制这种旋转斜盘式压缩机的输出的装置为调整活塞(10)进给量的控制阀(90)，还根据压缩机排放压力和进口压力之间的关系对该控制阀(90)进行控制，或者可根据励磁线圈电流的占空比来控制该控制阀(90)的行程。
至于其它用于控制控制阀(90)行程的装置，公开号为2001-227825和2001-227826的日本未审专利公开了一种形成目标温度(称作冷却剂容量)映像表的方法，其中所述目标温度对应于蒸发器出口温度(或者称作冷却剂容量)和获得目标温度(或者称作冷却剂容量)的电流的占空比。在这些未审公开专利中，根据与映像表内所测得的蒸发器出口温度对应的电流占空比来驱动控制阀从而控制变容式压缩机的出口。
作为与控制阀的控制有关的另一实施例，公开号为2001-153425的日本未审专利则公开了一种方法，该方法根据通过比较PID控制方法或者图表控制方法确定的较低控制值来控制压缩机的控制阀。
此外，处理测量蒸发器出口温度或者制冷剂容量外还对室温进行测量，从而对控制阀进行控制的方法在现有技术中也是已知的。
如上所述，图3示出了在对控制阀进行控制的过程中，空调装置的冷却性能的变量机构(variable mechanism)。
图4a、4b和4c表示根据通过测量制冷剂排出量(q(t))、排出温度(T排出(t))和室温(T室内(t))所确定的反馈值来控制控制阀的任务值(duty(t))的方框图。
在根据将制冷剂排出量(q(t))作为反馈值对控制阀的任务值(任务(t))进行控制的图4a所示的模式中，需要对空调系统进行数值分析和测量制冷剂容量多个复杂的传感器输入，并且室温也可能出现不稳定的情况。
此外，在如图4b所示的将排出温度(T排出(t))作为反馈值对控制阀的任务值(duty(t))进行控制的模式中，由于控制阀的调整与室温的控制有关，因此控制机构复杂。这就意味着，许多独立控制变量，例如控制阀的开度和温度控制门等的开度都应该考虑，由此使控制变得困难。
在如图4c所示的将室温(T室内(t))作为反馈值对控制阀的任务值(duty(t))进行控制的模式中，由于延迟时间过长，反应属性将显著地下降并且温度控制将变得不稳定。除了这些问题外，压缩机中的操作附近也有可能出现过分地波动。
特别地，传统所采用的机械控制阀在它的控制机构中利用压缩机的排放压力和进口压力。在这种机械控制阀中，实际的蒸发器温度仅仅只由预定的用于防止蒸发器结冰的截止阀所采用，因此它不可能在空气调节的过程中执行良好的控制。
根据各种车辆信息，例如从车辆ECU输入的驱动信息，来控制压缩机的排放容量的传统外部输入式控制阀可提高耗油率，然而，它还会存在一些问题，例如由于要采用采集输入信息，例如加速或者减速、发动机条件和速度等所需的电路或传感器所导致的复杂结构，以及用于构建这些电路或传感器所带来的附加成本。
发明内容
本发明被设计为以解决现有技术中存在的那些上述问题。特别地，本发明的目的在于减少用于收集车辆信息所需的构件数，并且对变容式压缩机的排放容量进行优化，同时由此提高耗油率以及提供令人满意的空调环境。
根据本发明的空调系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：建立由用户确定的目标室温；根据安装在车辆一定位置处的传感器，检测和输入车辆的室内、室外温度及太阳辐射；通过采用目标室温、车辆的室内、室外温度以及太阳辐射，计算出口的目标排出温度(T1)；输入最大蒸发器温度(T2)；通过比较T1与T2建立目标蒸发器温度；根据目标蒸发器温度，计算温度控制门的开度；在根据目标蒸发器温度控制压缩机控制排放量的同时测量实际蒸发器的温度，并且将实际蒸发器温度传送至某一步骤；通过采用实际蒸发器温度和通过目标排出温度所确定的温度控制门的开度计算每一操作部的输出值；并输出操作部所得到的输出值。
在上面，在根据目标蒸发器温度控制压缩机排放量的同时测量实际蒸发器温度并将实际蒸发器温度传递至某一步骤，其特征在于，包括以下步骤：输入目标蒸发器温度；通过采用目标蒸发器温度计算压缩机排放量控制阀的目标控制值；将排放量控制阀的目标控制值输出至排放量控制阀；采用排放量控制阀调整排放量，然后测量实际蒸发器温度；将实际蒸发器温度传递至紧接在输入目标蒸发器温度的步骤和计算温度控制门的开度的步骤后的一个步骤。
另外，输入最大蒸发器温度(T2)的步骤的特征在于，根据在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度，计算和输入最大蒸发器温度(T2)。
输入最大蒸发器温度(T2)的步骤的特征在于，在就主要控制因素所进行的性能测试中已经预先绘制的映射数据用在输入过程中。
建立目标蒸发器温度的步骤的特征在于，目标蒸发器温度通过比较目标排放温度(T1)和最大蒸发器温度(T2)来确定：当T1＜T2时，T1被确定为目标蒸发器温度；当T1＞T2时，T2被确定为目标蒸发器温度。
根据本发明的空调系统的控制方法还包括在紧接着根据安装到车辆某一位置处的传感器进行检测和输入车辆的室外、室内温度及太阳辐射的步骤之后，计算出口的目标排放热量的步骤。
在紧接着计算出口目标排放热量的步骤之后，在计算出口目标排放温度(T1)的步骤中，还计算出口的空气体积。
假设通过比较两者温度后，发现目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温差大于可接受值，本发明的方法的特征在于，还包括紧接在根据目标蒸发器温度计算温度控制门的开度的步骤之后，重新计算温度控制门的开度的步骤。
目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温度差的可接受值优选地小于4℃。
在另一实施例中，根据本发明的车辆空调系统的控制方法的特征还在于包括以下步骤：建立由用户确定的目标室温；根据安装在车辆某一位置处的传感器检测和输入车辆的室内、室外温度及太阳辐射；通过采用目标室温、车辆的室内、室外温度及太阳辐射计算出口的目标排出温度(T1)；输入最大蒸发器温度(T2)；通过比较T1和T2建立目标蒸发器温度；根据目标蒸发器温度计算温度控制门的开度；根据目标蒸发器温度控制压缩机排放量。
附图说明
图1为装配由变容式压缩机的传统的空调系统的示意图。
图2为变容式压缩机的通常结构。
图3为在对控制阀进行控制的过程中，涉及空调系统的空气冷却性能中的变量机制的方框图。
图4为涉及根据通过测量制冷剂排出量(q(t))、排出温度(T排出(t))和室温(T室内(t))所确定的反馈值来控制控制阀的任务值(duty(t))的方框图。
图5为本发明空调系统的控制方法的流程图。
图6为在目标排放温度和取决于压缩机的最小工况下流入到蒸发器内的空气温度的最大蒸发器温度之间的关系的曲线图。
图7为示出了当实际蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的温差超过可接受值时，校正温度控制门开度的过程的曲线图。
具体实施方式
此后，将结合本发明说明书的附图对本发明的优选实施例进行更为详细的说明。图5为本发明车辆空调系统的控制方法的流程图；图6为在目标排放温度和取决于压缩机的最小工况下流入到蒸发器内的空气温度最大蒸发器温度之间的关系的曲线图；图7为示出了当实际蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的温差超过可接受值时，校正温度控制门开度的过程的曲线图。
正如图5所示，根据本发明的车辆空调系统的控制方法，用户首先建立车辆的目标室内温度(S10)，然后输入由安装到车辆某一位置处的传感器测得的车辆室内、室外温度及太阳辐射(S20)。根据在(S20)中这些输入的车辆室内、室外温度以及太阳辐射，计算出口的目标排出热量(S21)，然后根据得到的目标排放热量，计算目标排放温度(T1)和空气体积(S30)。可省去计算出口目标排放热量的步骤(S21)，在步骤(S30)中，还可将空气体积排除在外，因此仅仅确定出口的目标排放温度(T1)。然后，根据在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度输入最大蒸发器温度(T2)(S40)。接下来的步骤为，彼此比较目标排出温度(T1)和最大蒸发器温度(T2)以选择较小值，该值作为目标蒸发器温度(S50)。根据所选择的目标蒸发器温度，计算温度控制门(温度门)的开度(S60)，测量实际蒸发器温度并且将它传送至某一步骤，同时根据目标蒸发器温度对压缩机的排放容量进行控制。通过采用实际蒸发器温度和由目标蒸发器温度所确定的温度控制门的开度计算每一操作部的输出值(S80)，然后输出操作部产生的输出值(S90)。
当目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温差超过可接受值时，优选地还包括重新计算温度控制门的开度的步骤。
在根据目标蒸发器温度控制压缩机排放量的同时测量实际蒸发器温度，并将实际蒸发器温度传送至某一步骤的步骤(S70)中，通过采用所确定的目标蒸发器温度计算压缩机排放量控制阀的目标控制值(S72)并将此值输出(S73)由此测量实际蒸发器温度(S74)。这样则将所测得的实际的蒸发器温度传递至紧接着计算温度控制门的开度的步骤(S60)以及输入目标蒸发器温度的步骤(S71)之后的步骤。当实际的蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的温差低于可接受值时，立即计算操作输出值，但是当它们之间的温差超过可接受值时，在计算完操作部的输出值后，则重新计算温度控制门的开度。温差的可接受值优选地是不超过4℃。
此后将参照图6对目标排放温度和最大蒸发器温度之间的关系进行说明。在图6中，X轴代表目标排放温度，Y轴代表温度，实线代表取决于在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度的最大蒸发器温度，虚线表示取决于室外温度的传统的目标蒸发器温度。
当为室内模式时，流入到蒸发器内的空气温度为车辆的室温，或者可替换地，当为室外模式时，流入到蒸发器内的空气温度为车辆的室外温度。
当用户建立车辆目标室温时，通过采用这些输入的室内、室外温度以及太阳辐射计算出口的目标排放温度(T1)，然后比较出口的目标排放温度(T1)和取决于在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度的最大蒸发器温度(T2)，以通过选择较小的值确定目标蒸发器温度。
参照图6，在现有技术中(虚线)，当目标蒸发器温度被确定为“a”，即3℃，它小于目标排放温度，即10℃，因此，将温度控制门打开从而将空气送入到加热器中心以升高温度。
然而，在本发明中，当目标排放温度被确定为10℃时，流入到蒸发器内的空气温度为在位置“b”处的温度40℃，那么则将目标蒸发器的温度设置为10℃，并且将温度控制门完全关闭。
同时，当将目标排放温度设置为25℃并且流入到蒸发器内的空气温度为在位置“d”处的温度40℃，那么取决于在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度的最大蒸发器温度将为位置“c”处的温度23℃，然后将最大蒸发器温度设置为目标蒸发器温度，并且温度控制门打开以将空气送入加热器中心从而使温度升高。
这意味着，通过比较二者的温度，当目标排放温度高于在压缩机最小工况下的最大蒸发器温度时，最大蒸发器温度被确定为目标蒸发器温度，当在压缩机最小工况下的最大蒸发器温度较高时，将出口的目标排放温度确定为目标蒸发器温度。
因此，与现有技术不同，可减少由于蒸发器温度的不必要减小而产生的能量损耗。
在上面，当出口的目标排放温度被确定为目标蒸发器温度时，将鼓风机的温度控制门关闭以堵塞流入加热器中心的空气，由此降低温度，当在压缩机最小工况下的最大蒸发器温度被确定为目标蒸发器温度时，将鼓风机的温度控制门打开以将空气导入至加热器中心，由此将温度升高。
图7为当实际蒸发器温度和目标蒸发器温度之间的温差超过可接受值时，校正温度控制门开的过程曲线图。
当通过比较出口的目标排放温度(T1)和取决于在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度的最大蒸发器温度(T2)来确定目标蒸发器温度(S50)时，在进行了计算温度控制门的开度的步骤(S60)后，计算确定的目标蒸发器温度并且将其作为每一操作部的输出值输出。在这个阶段，通过比较二者的温度，当发现目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温差超过可接受值时，重新计算温度控制门的开度，计算每一操作部的输出值(S80)并将此值输出(S90)。目标蒸发器温度和实际蒸发器温差之间的温度优选地是低于4℃。
在此，将描述根据本发明的车辆的空调系统的控制方法的另一实施例。
首先，用户建立车辆目标室温(S10)，然后输入由安装到车辆一定位置处的传感器检测到的车辆的室内、室外温度以及太阳辐射(S20)。根据那些输入的室内、室外温度及太阳辐射(S20)，计算并输入(S30)出口的目标排放温度(T1)。另一方面，根据已经通过对主要控制因素进行的性能测试所预先绘制的映射数据将最大蒸发器温度(T2)输入(S40)。然后比较出口的目标排出温度(T1)和最大蒸发器温度(T2)以选择较小值，该值被确定为目标蒸发器温度(S50)。根据目标蒸发器温度，计算温度控制门(温度门)的开度(S60)，计算每一操作部的输出值(S80)，然后将得到的操作部的输出值输出(S90)，或者可替换地采用目标蒸发器温度计算压缩机的排放容量控制阀的目标控制值(S72)，然后输出此控制值(S73)，并且测量实际蒸发器温度(S74)，将测得的值传送到某一步骤中。通过实际蒸发器温度计算由目标蒸发器温度所确定的开度以及每一操作部的输出值(S80)，然后输出每一操作部所计算得到的输出值(S90)。
在上面的车辆空调系统的控制方法中，可省去计算出口的目标排放热量(S21)以及出口的空气体积的目标排放(S30)。
即使通过比较它们二者，发现目标蒸发器温度和已经通过排出热量控制模块测得的实际蒸发器温度之间的温差超过大致小于4℃的可接受值时，可紧接在计算由所确定的目标蒸发器温度确定的温度控制门的开度的步骤(S60)后执行计算每一操作元件输出值的步骤(S80)，同时省去重复计算温度控制门开度的步骤(S61)，从而输出每一操作部的输出值。
目前已对本发明的优选实施例进行了说明，然而，本领域技术人员将理解的是，在不偏离由附于本说明书后的权利要求书所描述的本发明的范围内，可对其作各种修改或变化。
工业实用性
车辆空调系统的控制方法提供了能够抵抗外界干扰的优异的控制稳定性以及温度控制性能，并且由于不再需要任何用于输入车辆信息的输入装置(例如，电路或者传感器)，因此减少了结构部件的数目。
此外，本发明根据“目标排放温度”对变容式压缩机进行容量控制，因而优化了排放容量控制，由此提高了耗油率。另外，本发明根据目标蒸发器温度和实际蒸发器温度通过重新计算的温度门的开度，因而提供了更令人满意的空调环境。

Claims (12)

1.一种车辆空调系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
建立由用户确定的车辆目标室温(S10)；
根据安装在车辆一定位置处的传感器，检测和输入车辆的室内和室外温度和太阳辐射(S20)；
通过采用目标室温、车辆的室内、室外温度以及太阳辐射，计算出口的目标排出温度(T1)(S30)；
输入最大蒸发器温度(T2)(S40)；
通过比较T1与T2建立目标蒸发器温度(S50)；
根据目标蒸发器温度，计算温度控制门的开度(S60)；
在根据目标蒸发器温度控制压缩机控制排放量的同时，测量实际蒸发器温度，并且将实际蒸发器温度传送至某一步骤(S70)；
通过采用实际蒸发器温度和由目标排出温度所确定的温度控制门的开度计算每一操作部的输出值(S80)；并且
输出操作部所得到的输出值(S90)。
2.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于在根据目标蒸发器温度控制压缩机排放量的同时，测量实际蒸发器温度，并将实际蒸发器温度传递至某一步骤的步骤(S70)，它包括以下步骤：
输入目标蒸发器温度(S71)；
通过采用目标蒸发器温度计算压缩机排放量控制阀的目标控制值(S72)；
将排放量控制阀的目标控制值输出至排放量控制阀(S73)；
采用排放量控制阀调整排放量，然后测量实际蒸发器温度(S74)；
紧接在输入目标蒸发器温度的步骤(S71)和计算温度控制门的开度的步骤(S60)后，将实际蒸发器温度传递至某一步骤。
3.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于输入最大蒸发器温度(T2)的步骤(S40)，其中根据在压缩机最小工况下流入到蒸发器内的空气温度，计算并输入最大蒸发器温度(T2)。
4.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于输入最大蒸发器温度(T2)的步骤(S40)，其中在输入过程中采用就主要控制因素所进行的性能测试中已经预先绘制的映射数据。
5.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于建立目标蒸发器温度的步骤(S50)，其中目标蒸发器温度通过比较目标排放温度(T1)和最大蒸发器温度(T2)来确定：当T1＜T2时，T1被确定为目标蒸发器温度；当T1＞T2时，T2被确定为目标蒸发器温度。
6.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于还包括在紧接着根据安装到车辆某一位置处的传感器进行检测和输入车辆的室外、室内温度及太阳辐射的步骤(S20)之后，计算出口的目标排放热量的步骤(S21)。
7.如权利要求6所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于还包括在紧接着计算出口的目标排放热量的步骤(S21)之后，在计算出口的目标排放温度(T1)的步骤(S30)中还计算出口的空气体积。
8.如权利要求1所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于当目标蒸发器温度和蒸发器的实际温度之间的温差大于可接受值，还包括紧接在根据目标蒸发器温度计算温度控制门的开度的步骤(S60)之后，重新计算温度控制门的开度的步骤(S61)。
9.如权利要求2所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于当目标蒸发器温度和蒸发器的实际温度之间的温差大于可接受值，还包括紧接在根据目标蒸发器温度计算温度控制门的开度的步骤(S60)之后，重新计算温度控制门的开度的步骤(S61)。
10.如权利要求8所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温度差的可接受值优选地小于4℃。
11.如权利要求9所述的车辆空调系统的控制方法，其特征在于目标蒸发器温度和实际蒸发器温度之间的温度差的可接受值优选地小于4℃。
12.一种车辆空调系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
建立由用户确定的车辆目标室温(S10)；
根据安装在车辆某一位置处的传感器检测和输入车辆的室内、室外温度及太阳辐射(S20)；
通过采用目标室温、车辆的室内、室外温度及太阳辐射计算出口的目标排出温度(T1)(S30)；
输入最大蒸发器温度(T2)(S40)；
通过比较T1和T2建立目标蒸发器温度(S50)；
根据目标蒸发器温度计算温度控制门的开度(S60)；以及根据目标蒸发器温度控制压缩机排放量(S70)。
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