本發(fā)明涉及電動汽車空調壓縮機控制技術領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術：

現(xiàn)有汽車空調用直流無刷壓縮機雖然也是用汽車自備的蓄電池驅動的，但由于汽車空調用直流無刷壓縮機的消耗功率較大，而汽車自備蓄電池的電壓較低，電動汽車大部分電池容量有限，大量縮減了電動汽車的行駛里程，屬于短距離代步工具，乘坐時間較短，加上電動汽車增加了電池發(fā)熱量，相對熱負荷較大，要求空調具有快速制冷和低速運行能力。另一方面，壓縮機的變頻控制是以蒸發(fā)皿的溫度而改變的，通過改變壓縮機的轉速來實現(xiàn)對車內溫度的調控，但由于對車內溫度的控制過程中，以溫度反饋信號作為壓縮機控制器的輸入信號，并且車內溫度的采樣周期短，導致車內溫度以及蒸發(fā)皿的溫度產生較大幅度的震蕩，從而使得壓縮機轉速也產生較大幅度的震蕩，增加了壓縮機的能耗，縮短了汽車行駛里程，同時降低了車內乘客的舒適性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)及其控制方法，在汽車靜止時，用壓力罐啟動壓縮機，汽車運行時，用車載電機啟動壓縮機；當車載電機的運行轉速小于開啟轉速時，用動力電池為壓縮機提供動力，當車載電機的運行轉速大于等于開啟轉速時，用車載電機為壓縮機提供動力，在不同條件下可以進行切換，壓縮機實現(xiàn)了軟啟動，有效減少壓縮機的啟動次數(shù)，提高了汽車的續(xù)航能力，同時，根據(jù)太陽光照度和風速，調整壓縮機控制器動力輸出端的輸出頻率或變速箱的變比，以對壓縮機進行頻率補償，消除太陽光照度和風速對車內溫度的影響，有效避免了車內溫度震蕩而引起的壓縮機能耗增加的技術問題。

為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)，包括：

壓縮機控制器，其第一信號輸入端與車載控制器連接，所述壓縮機控制器的動力輸入端與動力電池第一輸出端連接，所述動力電池第二輸出端連接車載電機的電源輸入端，所述壓縮機控制器的動力輸出端與壓縮機電源輸入端連接；

第一補償器，其輸入端接收太陽光照信號，所述第一補償器輸出端連接所述壓縮機控制器的第二信號輸入端；

第二補償器，其輸入端接收風速信號，所述第二補償器輸出端連接所述壓縮機控制器的第三信號輸入端；以及

離合器，其選擇性聯(lián)動所述車載電機和壓縮機的轉子軸，所述壓縮機控制器與所述離合器通訊連接。

優(yōu)選的，電動汽車上設置有太陽能電池板，所述電池板的輸出端上設置有一信號采集端，所述信號采集端的輸出端與所述第一補償器的輸入端連接；所述電動汽車上設置有風速計，所述風速計的信號輸出端與所述第二補償器的輸入端連接。

優(yōu)選的，所述信號采集端為電流采集器，所述電流采集器采集所述電池板的輸出電流，所述第一補償器和第二補償器為頻率補償器。

優(yōu)選的，還設置有蓄電池，所述蓄電池輸入端通過一斬波器與所述電池板輸出端連接，所述蓄電池的輸出端通過一變換器與所述動力電池輸入端連接，所述變換器為變比可調的雙向直流-直流變換器，所述變換器與所述壓縮機控制器通訊連接。

優(yōu)選的，所述車載電機通過電機控制器與所述動力電池第二輸出端連接，所述電機控制器與所述壓縮機控制器通訊連接。

優(yōu)選的，所述車載電機轉子軸連接有一變速箱，所述變速箱的變比可調，所述變速箱的輸出端通過所述離合器與所述壓縮機轉子軸連接，所述壓縮機控制器與所述變速箱通訊連接。

優(yōu)選的，所述壓縮機與蒸發(fā)器、冷凝器通過管路連通，所述壓縮機出口端通過第一電動閥連接有一壓力罐，所述壓力罐的第一出口通過第二電動閥與所述冷凝器入口連通，所述壓縮機與所述冷凝器之間的管路上設置有第三電動閥。

優(yōu)選的，所述冷凝器出口端還設置有一儲液罐，所述儲液罐通過第四電動閥與所述冷凝器的出口端連通，所述蒸發(fā)器與壓縮機之間的管路上通過第五電動閥連接有一儲氣罐，所述壓縮機入口端與出口端之間設置有一帶有第六電動閥的導通旁路。

優(yōu)選的，所述壓縮機轉子軸底部設置有風葉輪，所述壓縮機底部設置有一密閉空腔，所述風葉輪轉動設置在所述密閉空腔中，所述密閉空腔外壁上開設有進風口與出風口，所述進風口通過第七電動閥與所述壓力罐第二出口連通，所述出風口與所述壓縮機入口連通，所述進風口對準所述風葉輪的迎風面。

一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、當在汽車靜止時啟動汽車空調，打開第七電動閥，壓力罐向進風口送入冷凝液蒸汽，推動風葉輪轉動，進而帶動壓縮機啟動直到壓縮機轉子軸轉速達到啟動轉速，壓縮機控制器根據(jù)車內溫度和車載控制器的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池啟動運行；

步驟二、當車載電機的運行轉速小于開啟轉速時啟動汽車空調，控制離合器將變速箱與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器根據(jù)車載電機的運行轉速，控制變速箱的變比，壓縮機通過車載電機帶動而啟動直到壓縮機轉子軸轉速達到啟動轉速，控制離合器與壓縮機轉子軸脫離，壓縮機控制器根據(jù)車內溫度和車載控制器的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池啟動運行；

步驟三、當車載電機的運行轉速大于等于開啟轉速時啟動汽車空調，控制離合器將變速箱與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器根據(jù)車內溫度、車載控制器的輸入信號以及車載電機的運行轉速，控制變速箱的變比，壓縮機通過車載電機帶動而啟動運行；

步驟四、在汽車空調運行過程中，如果車載電機的運行轉速小于開啟轉速時，控制離合器與壓縮機轉子軸脫離，壓縮機控制器根據(jù)車內溫度和車載控制器的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池運行，同時向儲液罐中充入冷凝液；如果車載電機的運行轉速大于等于開啟轉速時，控制離合器將變速箱與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器根據(jù)車內溫度、車載控制器的輸入信號以及車載電機的運行轉速，控制變速箱的變比，壓縮機通過車載電機帶動運行，同時向儲液罐中充入冷凝液，當壓縮機的運行轉速上升時，打開第一電動閥向壓力罐中充入冷凝液蒸汽，否則關閉第一電動閥；

步驟五、第一補償器根據(jù)信號采集端采集到了電流信號生成第一頻率補償信號，第二補償器根據(jù)風速計的風速信號生成第二頻率補償信號，壓縮機控制器接收所述第一頻率補償信號和第二頻率補償信號，調整壓縮機控制器動力輸出端的輸出頻率或變速箱的變比。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、壓縮機可以迅速制冷，提高了空調系統(tǒng)的制冷效果和體驗度；

2、壓縮機有三種啟動模式和兩種運行模式，在不同條件下可以進行切換，減少壓縮機的啟動次數(shù)，充分利用整個系統(tǒng)的有效資源，減少系統(tǒng)能源浪費，提高汽車的續(xù)航能力；

3、根據(jù)太陽光照度和風速，可以及時對壓縮機進行頻率，以實時對車內溫度進行補償，以克服不同光照度和風速對車內空調制冷溫度的波動，從而提高了乘客的舒適度，同時避免因車內溫度來回震蕩引起壓縮機頻繁改變運行狀態(tài)而提高壓縮機能耗。

本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電動空調壓縮機系統(tǒng)的整體示意圖；

圖2為本發(fā)明電動空調壓縮機制冷系統(tǒng)的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明控制方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1-2所示，一種實施例中，本發(fā)明提供一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)，其中，壓縮機控制器110的第一信號輸入端與車載控制器120連接，車載控制器120根據(jù)輸入指令產生空調的控制信號，并傳送至壓縮機控制器110中，產生壓縮機的控制信號，以對壓縮機進行驅動控制。

所述壓縮機控制器110的動力輸入端與動力電池900第一輸出端連接，所述壓縮機控制器110的動力輸出端與壓縮機100電源輸入端連接，根據(jù)壓縮機的控制信號，壓縮機控制器110將動力電池900的輸出電流進行變頻處理后輸入到壓縮機的電源端，控制壓縮機的啟動運行。所述動力電池900第二輸出端通過電機控制器910連接車載電機920的輸入端，電機控制器910用于控制車載電機的啟動運行，所述電機控制器與所述壓縮機控制器110通訊連接，將車載電機的控制信號傳送至壓縮機控制器中，壓縮機通過動力電池啟動運行作為壓縮機的第一種運行模式。

離合器940選擇性聯(lián)動所述車載電機920和壓縮機100的轉子軸，所述壓縮機控制器110與所述離合器940通訊連接，用于控制離合器940的動作過程。具體的，所述車載電機920轉子軸連接有一變速箱930，所述變速箱930的變比可調，所述壓縮機控制器110與所述變速箱930通訊連接，用于控制變速箱930的變比，所述變速箱930的輸出端通過所述離合器940與所述壓縮機轉子軸連接，汽車啟動后，根據(jù)車載電機的轉速以及壓縮機的轉速需要，調節(jié)變速箱的變比，同時控制離合器動作，將變速箱與壓縮機轉子軸聯(lián)動，從而通過車載電機來啟動壓縮機的運行，同時，在運行過程中，根據(jù)壓縮機控制器的控制信號和車載電機轉速，來調整變速箱的變比，以使得壓縮機的轉速滿足運行條件，壓縮機通過車載電機啟動運行作為壓縮機的第二種運行模式。

電動汽車上設置有太陽能電池板700，所述電池板700的輸出端上設置有一信號采集端740，所述信號采集端740為電流采集器，所述電流采集器采集所述電池板700的輸出電流，所述信號采集端740的輸出端通過第一補償器750連接到所述壓縮機控制器110的第二信號輸入端，電池板700的輸出電流隨太陽光照強度的增強而變大，光照度增強，車內溫度勢必會升高，如果不對太陽光照度的溫升效應進行補償，勢必會造成壓縮機運行轉速震蕩，增加壓縮機能耗，減少汽車運行里程。為此，通過第一補償器750對太陽光照度對車內溫度的影響進行補償，所述第一補償器750為頻率補償器，如果第一補償器750接收到的電池板700輸出電流增大，則會輸出對應大小的頻率補償信號。具體的，出廠時，可以根據(jù)計算和實驗得到電池板輸出電流與車內溫度升高量的關系，進而得到，需要補償由于太陽光照引起車內溫升而壓縮機需要達到的轉速，從而第一補償器750產生壓縮機需要的補償頻率，輸入到壓縮機控制器中，壓縮機控制器增加輸出頻率或改變變速箱的變比來對壓縮機的轉速進行頻率補償，以抵消由于太陽光照度的影響而造成車內溫度的升高，從而使得車內溫度穩(wěn)定，避免壓縮機速轉和車內溫度的震蕩。

所述電動汽車上設置有風速計800，所述風速計800的信號輸出端通過第二補償器820連接到所述壓縮機控制器110的第三信號輸入端，汽車的迎風速度增強，車內空氣流失變大，從而車內溫度升高，如果不對風速的溫升效應進行補償，勢必會造成壓縮機運行轉速震蕩，增加壓縮機能耗，減少汽車運行里程。為此，通過第二補償器820對風速對車內溫度的影響進行補償，所述第二補償器820為頻率補償器，如果第二補償器820接收到的風速計輸出信號增大，則會輸出對應大小的頻率補償信號。具體的，出廠時，可以根據(jù)計算和實驗得到風速與車內溫度升高量的關系，進而得到，需要補償由于風速引起車內溫升而壓縮機需要達到的轉速，從而第二補償器820產生壓縮機需要的補償頻率，輸入到壓縮機控制器中，壓縮機控制器增加輸出頻率或改變變速箱的變比來對壓縮機的轉速進行頻率補償，以抵消由于風速的影響而造成車內溫度的升高，從而使得車內溫度穩(wěn)定，避免壓縮機速轉和車內溫度的震蕩。

電動汽車上還設置有蓄電池720，所述蓄電池720輸入端通過一斬波器710與所述電池板700輸出端連接，所述蓄電池720的輸出端通過一變換器730與所述動力電池900輸入端連接，所述變換器730為變比可調的雙向直流-直流變換器730，所述變換器與所述壓縮機控制器110通訊連接，用于根據(jù)需要調整變換器的變比，電池板產生的電能通過斬波器充入到蓄電池中，蓄電池與動力電池之間的電能可以通過變換器雙向流通，在此期間，壓縮機控制器調整變換器的變比。

壓縮機100與蒸發(fā)器400、冷凝器200通過管路連通，所述壓縮機出口端通過第一電動閥210連接有一壓力罐500，用于裝載壓縮機輸出的冷凝液蒸汽，所述壓力罐500的第一出口通過第二電動閥220與所述冷凝器200入口連通，所述壓縮機與所述冷凝器200之間的管路上設置有第三電動閥230。所述冷凝器200出口端還設置有一儲液罐300，用于儲存冷凝器輸出的冷凝液，所述儲液罐300通過第四電動閥240與所述冷凝器200的出口端連通，冷凝器與蒸發(fā)器之間通過膨脹閥280連通，所述蒸發(fā)器400與壓縮機100之間的管路上通過第五電動閥250連接有一儲氣罐600，用于裝載蒸發(fā)器輸出的冷凝器氣體，所述壓縮機入口端與出口端之間設置有一帶有第六電動閥260的導通旁路。

所述壓縮機轉子軸底部設置有風葉輪，所述壓縮機底部設置有一密閉空腔，所述風葉輪轉動設置在所述密閉空腔中，所述密閉空腔外壁上開設有進風口與出風口，所述進風口通過第七電動閥270與所述壓力罐500第二出口連通，所述出風口與所述壓縮機入口連通，所述進風口對準所述風葉輪的迎風面，當打開第七電動閥270時，壓力罐500內的高壓冷凝液蒸汽通過進風口噴入到密閉空腔中的風葉輪迎風面上，推動風葉輪旋轉，進而帶動壓縮機轉子轉動，實現(xiàn)了壓縮機的啟動，減少了壓縮機啟動所需的能耗，壓縮機啟動后，可以根據(jù)情況，通過動力電池或車載電機進行驅動，同時，冷凝液蒸汽泄壓為冷凝液氣體，傳送至壓縮機入口，轉動后的壓縮機轉子對冷凝液氣體進行壓縮，傳送至后的冷凝器中，實現(xiàn)空調的制冷過程。

如圖3所示，一種溫度穩(wěn)定的電動汽車空調壓縮機系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、在上一次運行壓縮機時，事先向壓力罐500內充入高壓的冷凝液蒸汽，當在汽車靜止時啟動汽車空調，打開第七電動閥270，壓力罐500向進風口送入高壓的冷凝液蒸汽，推動風葉輪轉動，進而帶動壓縮機啟動直到壓縮機轉子軸轉速達到啟動轉速，關閉第七電動閥270，啟動轉速是設定的轉速，可以是300rpm，同時，泄壓后的冷凝液蒸汽輸入到壓縮機入口，與蒸發(fā)器出口的冷凝液氣體一同送入至壓縮機中進行壓縮，壓縮機啟動到啟動轉速后，壓縮機控制器110根據(jù)車內溫度和車載控制器120的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池900啟動運行，用壓力罐助推啟動壓縮機為第一種啟動方式；

步驟二、當汽車運行過程中，特別是當車載電機920的運行轉速小于開啟轉速時啟動汽車空調，開啟轉速是設定的轉速，可以是1500rpm，控制離合器940將變速箱930與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器110根據(jù)車載電機920的運行轉速，控制變速箱930的變比，使得壓縮機通過車載電機920帶動而啟動直到壓縮機轉子軸轉速達到啟動轉速，在這之前，動力電池無需直接向壓縮機提供電能，當壓縮機達到啟動轉速后，控制離合器940與壓縮機轉子軸脫離，壓縮機控制器110根據(jù)車內溫度和車載控制器120的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池900啟動運行，用車載電機助推啟動壓縮機為第二種啟動方式；

步驟三、當汽車運行過程中，特別是當車載電機920的運行轉速大于等于開啟轉速時啟動汽車空調，控制離合器940將變速箱930與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器110根據(jù)車內溫度、車載控制器120的輸入信號以及車載電機920的運行轉速，控制變速箱930的變比，使得壓縮機全程通過車載電機920帶動而啟動運行，直到達到目標轉速，壓縮機的啟動運行過程中，都不需要使用動力電池來啟動壓縮機，只需通過改變變速箱變比來控制壓縮機的轉速，此種全程個用車載電機來啟動運行壓縮機為第三種啟動方式；

步驟四、在汽車空調運行過程中，如果車載電機920的運行轉速小于開啟轉速時，控制離合器940與壓縮機轉子軸脫離，壓縮機控制器110根據(jù)車內溫度和車載控制器120的輸入信號，控制壓縮機接通動力電池900運行，同時向儲液罐300中充入冷凝液；如果車載電機920的運行轉速大于等于開啟轉速時，控制離合器940將變速箱930與壓縮機轉子軸聯(lián)動，壓縮機控制器110根據(jù)車內溫度、車載控制器120的輸入信號以及車載電機920的運行轉速，控制變速箱930的變比，壓縮機通過車載電機920帶動運行，同時向儲液罐300中充入冷凝液，也就是說，在壓縮機運行過程中，以車載電機920的運行轉速為界，當車載電機的轉速小于開啟轉速時，用動力電池直接為壓縮機供能，當車載電機的轉速大于等于開啟轉速時，用車載電機為壓縮機供能，此為壓縮機的兩種運行模式，在壓縮機的運行過程中，當壓縮機的運行轉速上升時，則打開第一電動閥210向壓力罐500中充入冷凝液蒸汽，否則關閉第一電動閥210，當車載電機的轉速大于等于開啟轉速時，且壓縮機得到關閉指令時，調整變速箱的變比，通過車載電機增加壓縮機的轉速，打開第五和第一電動閥并關閉第三電動閥，將更高壓的冷凝液蒸汽送入到壓力罐中，直到壓力罐被充滿，關閉第五和第一電動閥，壓力罐為下次在停車情況下啟動壓縮機提供能量；

步驟五、第一補償器750根據(jù)信號采集端740采集到了電流信號生成第一頻率補償信號，第二補償器820根據(jù)風速計800的風速信號生成第二頻率補償信號，壓縮機控制器110接收所述第一頻率補償信號和第二頻率補償信號，增加壓縮機控制器110動力輸出端的輸出頻率或變速箱930的變比，使得相應提高壓縮機的轉速，來抵消由于太陽光照和風速的影響造成的車內溫度升高，從而提高了車內溫度的穩(wěn)定性，避免由于車內溫度波動而引起壓縮機轉速的震蕩，從而減小了壓縮機的能耗和車內的舒適度，提高了動力電池的行駛里程。

上述技術方案中，根據(jù)不同的運行情況，提供了三種壓縮機的啟動方式，在不同條件下可以進行切換，減少壓縮機的啟動次數(shù)，同時，可以減少壓縮機通過動力電池直接啟動的次數(shù)，可以有效減少壓縮機的啟動能耗，且充分利用整個系統(tǒng)的有效資源，減少系統(tǒng)能源浪費，提高汽車的續(xù)航能力。

在汽車運行過程中，提供了壓縮機的兩種運行模式，用車載電機帶動或用動力電池驅動，根據(jù)車載電機的轉速進行切換，靈活變動，有效利用了系統(tǒng)資源，實現(xiàn)了動力資源的有效整合，避免車載電機和壓縮機相互獨立運行而造成能源的浪費。

其中，在壓縮機運行過程中，如果動力電池電量不足的情況下段時間內開啟空調，則先打開第三、第四和第六電動閥，關閉其他電動閥，壓縮機和冷凝器都處于關閉狀態(tài)，以節(jié)省能耗，儲液罐中的冷凝液依次流入到蒸發(fā)器、第六電動閥、第三電動閥、冷凝器中構成循環(huán)，形成制冷源，對車內進行制冷。當儲液罐中的冷凝液儲量不足時，則打開第二、第五電動閥，關閉其他電動閥，壓縮機處于關閉狀態(tài)，以節(jié)省能耗，壓力罐內的高壓冷凝液蒸汽依次傳輸至冷凝器、蒸發(fā)器、儲氣罐中構成循環(huán)，形成制冷源，對車內進行制冷，直到壓力罐泄壓完畢。

由上所述，本發(fā)明的壓縮機在啟動時，通過壓力罐或車載電機助推啟動，避免通過動力電池啟動而造成啟動過程長、狀態(tài)不穩(wěn)定且能耗高等技術問題，本發(fā)明的壓縮機通過助推啟動可以迅速制冷，提高了空調系統(tǒng)的制冷效果和體驗度；同時，壓縮機有三種啟動模式和兩種運行模式，在不同條件下可以進行切換，減少壓縮機的啟動次數(shù)，充分利用整個系統(tǒng)的有效資源，一般情況下，只有車載電機需要動力電池直接啟動，壓縮機都可以實現(xiàn)軟啟動，減少了電機直接通電啟動的次數(shù)，也就是減少系統(tǒng)能源浪費，提高汽車的續(xù)航能力；另一方面，根據(jù)太陽光照度和風速，可以及時對壓縮機進行頻率，以實時對車內溫度進行補償，以克服不同光照度和風速對車內空調制冷溫度的波動，從而提高了乘客的舒適度，同時避免因車內溫度來回震蕩引起壓縮機頻繁改變運行狀態(tài)而提高壓縮機能耗。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。