專利名稱：外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)的制作方法
外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)本發(fā)明涉及汽車空調技術領域，具體地說是一種外控壓縮機自動空調模擬控制器 系統(tǒng)?，F在外控壓縮機自動空調的調控采用ACU空調控制模塊進行自動空調的控制， ACU模塊基于單片機進行開發(fā)，由于ACU模塊需針對每個壓縮機及系統(tǒng)進行單獨開發(fā)，因此 沒有通用性；造成開發(fā)周期長、成本高及不便于調試等問題。本發(fā)明的目的是克服現有技術的不足，將汽車空調的壓縮機結合多種傳感器，利 用數據采集控制器，將傳感器收集的信號及用于試驗的各種模擬工控信號以輸入信號的形 式發(fā)送到微機中的控制軟件進行模擬控制，這樣通過輸入各種模擬工況，對使用外控式壓 縮機的自動空調控制系統(tǒng)進行模擬控制，以達到替代實車系統(tǒng)進行模擬控制的目的；另外 在實車系統(tǒng)上，替代ACU空調控制模塊進行自動空調的控制，并可根據測試情況對各種預 設參數進行調整修正，幫助用戶進行工況及設定值的調整及實車試驗。為實現上述目的，設計一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，包括軟硬件，其 中硬件包括汽車HAVC總成、汽車空調的壓縮機、冷凝器、傳感器、數據采集控制器、Contec 模擬量采集模塊、微機，其特征在于在汽車車體的相應部件分別固定相應的傳感器，并由 數據采集控制器采集各路傳感器信號，然后通過Contec模擬量采集模塊將傳感器信號經 數據處理后由數據線發(fā)送到微機的信號輸入端，由微機內的控制軟件再進行如下處理(1) 設定輸入輸出通道、模擬量掃描間隔、及實際測試數據保存路徑；(2)設置各項狀態(tài)值并啟 動程序；(3)每個采樣周期將采集到的Contec模擬量數據放入模擬量流入變量Al中，并 以.xls分別保存到默認路徑及數據寄存器內，并采用不同的定時循環(huán)分別讀數據寄存器 中模擬量流入變量Al中的每一列；(4)讀取好的每一列進行輸出控制；(5)輸出控制中的 數字量由USB6501數字I/O輸出，輸出控制中的模擬量V、I由Contec模擬量數據輸出，所 述的傳感器包括車外溫度傳感器、車內溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、風口溫度傳感器、 發(fā)動機水溫傳感器、日照傳感器、風速傳感器、汽油機轉速計、冷凝器壓力變送器、蒸發(fā)器壓 力變送器；所述的V為鼓風機電壓，所述的I為外控閥電流輸出值。所述的數字量包括空調狀態(tài)、離合器狀態(tài)、冷凝器壓力及溫度設定。數字量的輸出 控制的處理流程包括如下三種狀態(tài)一、空調開啟前判斷冷凝器壓力是否有系統(tǒng)高壓報警、蒸發(fā)器壓力是否有系統(tǒng)低 壓報警、蒸發(fā)器溫度是否有蒸發(fā)器溫度報警、是否空調狀態(tài)為on、冷凝器溫度是否發(fā)出冷凝 器高溫報警、發(fā)動機轉速是否低于780rpm，上述7種至少有一種為“是”狀態(tài)，則保持離合器 狀態(tài)為off，然后將此狀態(tài)放入數字I/O量寄存，再通過USB6501數字I/O輸出控制；上述 7種判斷中沒有一個為“是”狀態(tài)，則進入又改離合器狀態(tài)為on，然后將此狀態(tài)放入數字I/0量寄存，所有數字I/O量寄存后的數據通過USB6501數字I/O輸出控制；二、運行過程中判斷冷凝器壓力是否有系統(tǒng)高壓報警、蒸發(fā)器壓力是否有系統(tǒng)低 壓報警、蒸發(fā)器溫度是否有蒸發(fā)器溫度報警，如上述三種報警中至少有一個為“是”狀態(tài)，則 判斷此時的空調狀態(tài)，如空調狀態(tài)為on則自動關閉空調開關直到報警消除并手動再次開 啟空調開關；如空調狀態(tài)為off，則維持原狀態(tài)，不響應空調開關；如上述三種報警中沒有 一個報警，則空調開關一直保持on狀態(tài)；三、空調on運行過程中判斷發(fā)動機轉速有無轉速過高報警或轉速斜率Δ R/ Δ T大 于設定值報警，上述兩種報警中至少有一種報警，則進入又改離合器狀態(tài)為off這一步，待 報警消除后系統(tǒng)自動切換離合器狀態(tài)為on。模擬量的輸出控制處理流程為提取當前車內溫度T后，判斷此時空調狀態(tài)，為 off則維持原狀態(tài)；為on，則讀取預設自動/手動的值，當選擇自動時，判斷下列設定條件 車內溫度T > Tc或設定< T < Tc或T <設定是否成立，如果成立，即當T > Tc,則進入 控制狀態(tài)1，其中I = Max, V = 13. 5v，將控制狀態(tài)1中的參數放入模擬量寄存器；當設定 < T < Tc,則進入控制狀態(tài)2，由PID調節(jié)I，V = 7. 5v,將控制狀態(tài)2中的參數放入模擬 量寄存器；當T <設定，則進入控制狀態(tài)3，由PID控制冷凝器溫度，V = 3. 5v,將控制狀 態(tài)3中的參數放入模擬量寄存器；當選擇手動時，則對空調進行風速設定，然后鼓風機電壓 V對應輸出值，進入控制狀態(tài)4，將控制狀態(tài)4中的參數放入模擬量寄存器，模擬量寄存器 內的數據再通過Contec輸出；判斷下列設定條件車內溫度T > Tc或設定< T < Tc或T <設定為不成立時，即車內溫度T <設定不成立時，則這種不滿足條件的持續(xù)時間>設定 值release則將鼓風機電壓V由原來的3. 5改為2. 6，而外控閥電流I則改由公式1 = 0. 65* [ (Qp+ffl) + (As+ (To-Ti) *P % *t+Wc*tl) ] / [ (Pd-Ps) *R/600] + (Ps-0. 23) *t2 來計算； 當設定< T < Tc，不成立時，如這種不滿足條件的持續(xù)時間>設定值release時，則將鼓風 機電壓V由原來的7. 5改為5. 55，并由PID算法控制調節(jié)I，使蒸發(fā)器溫度大約維持在設定 溫度-15 ；當T > Tc，不成立時，如這種不滿足條件的持續(xù)時間>設定值release，則將鼓風 機電壓V由原來的13. 5改為10，并將外控閥電流I由原來的0. 75改為10，所述的Tc為工 況切換溫差設定值?？刂茽顟B(tài)1中的外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度維持 在零上4°C?？刂茽顟B(tài)2中的外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度維持 在零上4°C。控制狀態(tài)3中的外控閥電流輸出值由公式I = 0. 65*[ (Qp+ffl) + (As+ (To-Ti) % *t+Wc*tl)]/[ (Pd-Ps) *R/600] + (Ps-0. 23)*t2 來計算。所述的控制狀態(tài)4中外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度 維持在設定溫度_15°C。本發(fā)明同現有技術相比，能方便的對汽車外控壓縮機自動空調進行調控，即能模 擬輸出信號來進行性能測試，又能通過傳感器采集實車相關參數來進行調控測試。

圖1為本發(fā)明中控制軟件的總的流程框圖。
圖2為本發(fā)明實施例中控制程序流程圖。圖3為本發(fā)明實施例中數字量輸出的流程圖。圖4為本發(fā)明實施例中模擬量輸出的一種流程示意圖。圖5為本發(fā)明連接原理示意圖。圖6為本發(fā)明的系統(tǒng)電原理圖。圖7為本發(fā)明實施例中的控制參數設定簡圖。圖8為本發(fā)明實施例中急加速狀態(tài)圖。參見附圖5，1為外控式壓縮機；2為HVAC總成；3為數據采集控制器；4為微機。 [具體實施方式
]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。在汽車車體的相應部件分別固定相應的傳感器，數據采集控制器將采集到的各路 傳感器信號輸入到Contec模擬量采集模塊，并將信號經數據處理后由數據線發(fā)送到微機 的信號輸入端，由微機內的控制軟件進行處理，參見圖5。本發(fā)明中的硬件配置選用Contec公司生產ADA16-32/2 (CB) F模擬量采集模塊進行控制輸出；選用NI公司生產USB-6501數字I/O模塊進行開關量控制；一、本發(fā)明中模擬控制器的作用有如下兩條1)在試驗臺架上通過輸入各種模擬車況，對使用外控式壓縮機的自動空調控制系 統(tǒng)進行模擬控制，以達到替代實車系統(tǒng)進行模擬控制的目的；2)在實車系統(tǒng)上替代ACU空調控制模塊進行空調的自動控制，并可根據采集到的 各種數據對各項控制參數進行調整修正，幫助用戶進行工況及設定值的調整及實車試驗。二、本發(fā)明中外控壓縮機自動空調模擬控制器的控制原理當為實驗臺架狀態(tài)時， 可通過利用實車上設置的多路傳感器經數據采集控制器進行整車環(huán)境的數據采集；當為實 車測試狀態(tài)，可通過手動輸入模擬信號進數據采集控制器，并輸出到Contec模擬量采集模 塊，然后將采集到的信號經數據處理后由數據線發(fā)送到微機的信號輸入端，由微機內的程 序進行系統(tǒng)熱負荷的計算，然后根據系統(tǒng)熱負荷計算調整外控壓縮機電控閥及HVAC總成 中鼓風機的轉速對車內溫度進行自動控制。一般汽車空調是利用R134a壓縮釋放的瞬間體積急劇膨脹就要吸收大量熱能的 原理制冷，汽車空調的壓縮機安裝在汽車發(fā)動機上，并用皮帶驅動，冷凝器安裝在汽車散熱 器的前方，而蒸發(fā)器在車里面，工作時從蒸發(fā)器出來的低壓氣態(tài)致冷劑流經壓縮機變成高 壓高溫氣體，經過冷凝器散熱管降溫冷卻變成高壓低溫的液體，再經過貯液干燥器除濕與 緩沖，然后以較穩(wěn)定的壓力和流量流向膨脹閥，經節(jié)流和降壓最后流向蒸發(fā)器。致冷劑一 遇低壓環(huán)境即蒸發(fā)，吸收大量熱能，車廂內的空氣不斷流經蒸發(fā)器，車廂內溫度也就因此降 低，液態(tài)致冷劑流經蒸發(fā)器后再次變成低壓氣體，又重新被吸入壓縮機進行下一次的循環(huán) 工作，在整個系統(tǒng)中，壓縮機是系統(tǒng)的心臟，本發(fā)明中采用外控式壓縮機就是使用電信號控 制汽車空調的壓縮機排氣量，并進一步調節(jié)制冷量以達到控制溫度的目的。三、空調系統(tǒng)數據采集信號1)信號采集及處理
序號信號名稱傳感器測量范圍輸出類型輸出范圍1車外溫度T型熱電偶0 200。C電壓DCO 5V
2車內溫度τ型熱電偶0 200。C電壓DCO 5V3蒸發(fā)器溫 度T型熱電偶-50 100 "C電壓DCO 5V4風口溫度T型熱電偶-50 100 "C電壓DCO 5V5日照量日照傳感 器W/m2電壓DC 0 5V6車速風速傳感 器0 30m/s電壓DC 1-5V7發(fā)動機轉 速汽油機轉 速計0 6000RPM電壓DC 0-5V8發(fā)動機水 YmiT型熱電偶0 200°C電壓DC 0 5V9冷凝器壓 力壓力變送 器0-5.OMPa電壓DC1-5 V10蒸發(fā)器壓 力壓力變送 器-0.1~1.5M Pa電壓DC1-5 V 2)控制計算及補償
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采用LabView系統(tǒng)進行程序開發(fā)，程序具備以下功能
權利要求
一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，包括軟硬件，其中硬件包括汽車HAVC總成、汽車空調的壓縮機、冷凝器、傳感器、數據采集控制器、Contec模擬量采集模塊、微機，其特征在于在汽車車體的相應部件分別固定相應的傳感器，并由數據采集控制器采集各路傳感器信號，然后通過Contec模擬量采集模塊將傳感器信號經數據處理后由數據線發(fā)送到微機的信號輸入端，由微機內的控制軟件再進行如下處理(1)設定輸入輸出通道、模擬量掃描間隔、及實際測試數據保存路徑；(2)設置各項狀態(tài)值并啟動程序；(3)每個采樣周期將采集到的Contec模擬量數據放入模擬量流入變量A1中，并以.xls分別保存到默認路徑及數據寄存器內，并采用不同的定時循環(huán)分別讀數據寄存器中模擬量流入變量A1中的每一列；(4)讀取好的每一列進行輸出控制；(5)輸出控制中的數字量由USB6501數字I/O輸出，輸出控制中的模擬量V、I由Contec模擬量數據輸出，所述的傳感器包括車外溫度傳感器、車內溫度傳感器、蒸發(fā)器溫度傳感器、風口溫度傳感器、發(fā)動機水溫傳感器、日照傳感器、風速傳感器、汽油機轉速計、冷凝器壓力變送器、蒸發(fā)器壓力變送器；所述的V為鼓風機電壓，所述的I為外控閥電流輸出值。
2.如權利要求1所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于所述 的數字量包括空調狀態(tài)、離合器狀態(tài)、冷凝器壓力及溫度設定。
3.如權利要求1所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于數字量 的輸出控制的處理流程包括如下三種狀態(tài)一、空調開啟前判斷冷凝器壓力是否有系統(tǒng)高壓報警、蒸發(fā)器壓力是否有系統(tǒng)低壓報 警、蒸發(fā)器溫度是否有蒸發(fā)器溫度報警、是否空調狀態(tài)為on、冷凝器溫度是否發(fā)出冷凝器高 溫報警、發(fā)動機轉速是否低于780rpm，上述7種至少有一種為“是”狀態(tài)，則保持離合器狀態(tài) 為off，然后將此狀態(tài)放入數字I/O量寄存，再通過USB6501數字I/O輸出控制；上述7種 判斷中沒有一個為“是”狀態(tài)，則進入又改離合器狀態(tài)為on，然后將此狀態(tài)放入數字I/O量 寄存，所有數字I/O量寄存后的數據通過USB6501數字I/O輸出控制；二、運行過程中判斷冷凝器壓力是否有系統(tǒng)高壓報警、蒸發(fā)器壓力是否有系統(tǒng)低壓報 警、蒸發(fā)器溫度是否有蒸發(fā)器溫度報警，如上述三種報警中至少有一個為“是”狀態(tài)，則判斷 此時的空調狀態(tài)，如空調狀態(tài)為on則自動關閉空調開關直到報警消除并手動再次開啟空 調開關；如空調狀態(tài)為off，則維持原狀態(tài)，不響應空調開關；如上述三種報警中沒有一個 報警，則空調開關一直保持on狀態(tài)；三、空調on運行過程中判斷發(fā)動機轉速有無轉速過高報警或轉速斜率ΔR/ Δ T大于設 定值報警，上述兩種報警中至少有一種報警，則進入又改離合器狀態(tài)為off這一步，待報警 消除后系統(tǒng)自動切換離合器狀態(tài)為on。
4.如權利要求1所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于模擬量 的輸出控制處理流程為提取當前車內溫度T后，判斷此時空調狀態(tài)，為off則維持原狀態(tài)； 為on，則讀取預設自動/手動的值，當選擇自動時，判斷下列設定條件車內溫度T > Tc或 設定< T < Tc或T <設定是否成立，如果成立，即當T > Tc,則進入控制狀態(tài)1，其中I = Max, V = 13. 5v，將控制狀態(tài)1中的參數放入模擬量寄存器；當設定< T < Tc，則進入控制 狀態(tài)2，由PID調節(jié)I，V = 7. 5v，將控制狀態(tài)2中的參數放入模擬量寄存器；當T <設定，則 進入控制狀態(tài)3，由PID控制冷凝器溫度，V = 3. 5v，將控制狀態(tài)3中的參數放入模擬量寄存 器；當選擇手動時，則對空調進行風速設定，然后鼓風機電壓V對應輸出值，進入控制狀態(tài)4，將控制狀態(tài)4中的參數放入模擬量寄存器，模擬量寄存器內的數據再通過Contec輸出； 判斷下列設定條件車內溫度T > Tc或設定< T < Tc或T <設定為不成立時，即車內溫度 T <設定不成立時，則這種不滿足條件的持續(xù)時間>設定值release則將鼓風機電壓V由 原來的3. 5改為2. 6，而外控閥電流I則改由公式1 = 0. 65*[ (Qp+ffl) + (As+ (To-Ti)% *t+Wc*tl)]/[ (Pd-Ps) *R/600] + (Ps-0. 23)*t2 來計算；當設定< T < Tc，不成立時，如這種 不滿足條件的持續(xù)時間>設定值release時，則將鼓風機電壓V由原來的7. 5改為5. 55，并 由PID算法控制調節(jié)I，使蒸發(fā)器溫度大約維持在設定溫度_15°C ；當T > Tc，不成立時，如 這種不滿足條件的持續(xù)時間>設定值release，則將鼓風機電壓V由原來的13. 5改為10， 并將外控閥電流I由原來的0. 75改為10，所述的Tc為工況切換溫差設定值。
5.如權利要求4所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于控制 狀態(tài)1中的外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度維持在零上4°C。
6.如權利要求4所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于控制 狀態(tài)2中的外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度維持在零上4°C。
7.如權利要求4所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于控制 狀態(tài)3中的外控閥電流輸出值由公式I = 0. 65* [ (Qp+ffl) + (As+ (To-Ti) % *t+Wc*tl)]/ [(Pd-Ps) *R/600] + (Ps-0. 23) *t2 來計算。
8.如權利要求4所述的一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，其特征在于所述 的控制狀態(tài)4中外控閥電流輸出值I由PID算法來控制調節(jié)，使蒸發(fā)器溫度維持在設定溫 度-15°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車空調技術領域，具體地說是一種外控壓縮機自動空調模擬控制器系統(tǒng)，包括軟硬件，其特征在于在汽車車體的相應部件分別固定相應的傳感器，并由數據采集控制器采集各路傳感器信號，然后通過Contec模擬量采集模塊將傳感器信號經數據處理后由數據線發(fā)送到微機的信號輸入端，由微機內的控制軟件結合輸入的模擬車況信號進行調控處理。本發(fā)明同現有技術相比，能方便的對汽車外控壓縮機自動空調進行調控，既能模擬輸出信號來進行性能測試，又能通過傳感器采集實車相關參數來進行調控測試。
文檔編號F24F11/00GK101982706SQ20101050445
公開日2011年3月2日 申請日期2010年10月12日 優(yōu)先權日2010年10月12日
發(fā)明者黃海明 申請人:上海三電汽車空調有限公司