專利名稱：一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷控制技術(shù)，具體涉及一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在汽車系統(tǒng)中，汽車空調(diào)是主要的能源消耗單位，隨著整車節(jié)能要求的提高，汽車空調(diào)的節(jié)能也逐步被提出。特別是在電動汽車系統(tǒng)中，由于電池的容量有限，汽車的續(xù)航里程受到限制。因此，電動汽車空調(diào)的節(jié)能顯得尤為重要。在汽車空調(diào)系統(tǒng)中，有效控制系統(tǒng)制冷劑流量，使得系統(tǒng)發(fā)揮最優(yōu)的效能，是系統(tǒng)能否節(jié)能的關(guān)鍵所在。具體到電動汽車空調(diào)，由于壓縮機(jī)可以變速調(diào)節(jié)，工況變化范圍大，須使用電子膨脹閥精確調(diào)節(jié)制冷劑的流量，以適應(yīng)壓縮機(jī)的流量變化要求。顯然，電子膨脹閥本身只是一個執(zhí)行部件，需要一個合理的控制邏輯來準(zhǔn)確調(diào)整膨脹閥的開度，使得系統(tǒng)達(dá)到性能優(yōu)化、并可靠運(yùn)行。依據(jù)汽車空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的整個過程進(jìn)行劃分，電子膨脹閥的控制大體上包括啟動、運(yùn)行控制及停機(jī)等幾個階段。對于完整的控制邏輯而言，其中，啟動控制精度將影響過熱度控制過程中流量調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)精度，過熱度控制階段為影響能耗調(diào)節(jié)的關(guān)鍵階段，直接影響空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制精度，而停機(jī)控制精度將影響下一個制冷周期過熱度控制過程中流量調(diào)節(jié)的精度。有鑒于此，亟待針對汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的提出一種合理、有效的控制方法，以最大限度的滿足能耗調(diào)節(jié)的 技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，以快速、準(zhǔn)確控制蒸發(fā)器出口或壓縮機(jī)進(jìn)口的過熱度，有效降低系統(tǒng)能耗。本發(fā)明提供的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，包括如下步驟A.啟動控制；判斷系統(tǒng)啟動狀態(tài)熱啟動狀態(tài)下，直接執(zhí)7TT步驟B ;冷啟動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；再開啟至小開度，之后執(zhí)行步驟B ;B.運(yùn)行控制；在壓縮機(jī)啟動初始階段，控制電子膨脹閥達(dá)到與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的恒定開度，以與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的所述恒定開度進(jìn)入正常運(yùn)行階段控制；C.停機(jī)控制。優(yōu)選地，步驟A中，冷啟動狀態(tài)下，所述小開度具體為所述電子膨脹閥全開度的2% 20%。優(yōu)選地，步驟A中，冷啟動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全開后，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；并以所述電子膨脹閥在第一時間長度內(nèi)完成全開及全閉為條件，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至小開度。優(yōu)選地，步驟B中，將所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速劃分多個轉(zhuǎn)速區(qū)間，并根據(jù)每個轉(zhuǎn)速區(qū)間的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速確定相對應(yīng)的所述電子膨脹閥的恒定開度。
優(yōu)選地，步驟B中，在壓縮機(jī)啟動初始階段，在啟動時間段內(nèi)判斷所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是否在一定時間區(qū)間內(nèi)保持在一個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，若是，則控制所述電子膨脹閥達(dá)到與相應(yīng)轉(zhuǎn)速區(qū)間相對應(yīng)的恒定開度；若否，則控制所述電子膨脹閥達(dá)到啟動時間段結(jié)束時刻的所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速所在轉(zhuǎn)速區(qū)間相對應(yīng)的恒定開度，或者控制所述電子膨脹閥達(dá)到預(yù)設(shè)的初始啟動開度。優(yōu)選地，在壓縮機(jī)啟動初始階段的啟動時間段后，以所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速自第一轉(zhuǎn)速區(qū)間變化至第二轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，且維持第二時間長度為條件，控制所述電子膨脹閥自與所述第一轉(zhuǎn)速區(qū)間所對應(yīng)的恒定開度達(dá)到與所述第二轉(zhuǎn)速區(qū)間所對應(yīng)的恒定開度。優(yōu)選地，步驟B中，在所述正常運(yùn)行階段控制，根據(jù)所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速確定所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量Stl，根據(jù)蒸發(fā)器出口或者壓縮機(jī)進(jìn)口的制冷劑溫度和壓力計(jì)算實(shí)際過熱度Tsh，并將所述實(shí)際過熱度與預(yù)設(shè)的過熱度閾值區(qū)間Tsh_set進(jìn)行比較，獲得開度調(diào)節(jié)增量△ s ;將所述開度預(yù)調(diào)節(jié)量Stl與所述開度調(diào)節(jié)增量△ s累加后輸出調(diào)節(jié)開度的控制信號s至所述電子膨脹閥的控制端。優(yōu)選地，所述過熱度閾值區(qū)間以基本過熱度閾值曲線為基準(zhǔn)形成一個封閉區(qū)間，正常過熱度設(shè)定范圍內(nèi)的所述過熱度閾值區(qū)間由基本過熱度閾值曲線上下浮動一溫度定值形成；過熱度為0°c時的所述過熱度閾值區(qū)間設(shè)定為0°C;過熱度大于20°C時的所述過熱度閾值區(qū)間設(shè)定為0°C。優(yōu)選地，低負(fù)荷區(qū)和高負(fù)荷區(qū)的過熱度閾值區(qū)間均小于等于正常負(fù)荷區(qū)的過熱度閾值區(qū)間；所述低負(fù)荷區(qū)的過熱度越低過熱度閾值區(qū)間越小，所述高負(fù)荷區(qū)的過熱度越高過熱度閾值區(qū)間越小。 優(yōu)選地，將所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速劃分多個運(yùn)行區(qū)間，并根據(jù)每個運(yùn)行區(qū)間的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量S(l。優(yōu)選地，以所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足在相應(yīng)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)維持第三時間長度為條件，根據(jù)所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速確定所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量％。優(yōu)選地，步驟C中，判斷系統(tǒng)停機(jī)狀態(tài)熱停機(jī)狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；冷停機(jī)狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至小開度優(yōu)選地，步驟C中，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至全開度后至全閉；并以所述電子膨脹閥在第四時間長度內(nèi)完成全開及全閉為條件，調(diào)節(jié)所述電子膨脹閥開啟至小開度。優(yōu)選地，步驟C中，所述小開度為電子膨脹閥全開度的10% -40%。優(yōu)選地，步驟C中，以LIN信號的信息獲得熱停機(jī)狀態(tài)或者冷停機(jī)狀態(tài)的判斷結(jié)
果O本發(fā)明提供的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法包括三個主要步驟啟動控制、運(yùn)行控制和停機(jī)控制。其中，在啟動控制過程中，冷啟動狀態(tài)下首先調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉，由于該控制過程以全閉狀態(tài)為調(diào)節(jié)基準(zhǔn)，可以準(zhǔn)確計(jì)算開啟脈沖數(shù)，為汽車空調(diào)系統(tǒng)的能耗調(diào)節(jié)提供了可靠的保障；然后再調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至小開度，如此設(shè)計(jì)，可以保持一個小開度的可避免壓縮機(jī)啟動時系統(tǒng)產(chǎn)生過大的流量，沖擊壓縮機(jī)，造成壓縮機(jī)過載；同時，電子膨脹閥保持一個小開度有利于汽車空調(diào)系統(tǒng)盡快建立高低壓端的壓力差，進(jìn)入正常制冷、制熱循環(huán)。
其中，在運(yùn)行控制過程中，本方法在壓縮機(jī)啟動初始階段根據(jù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速將電子膨脹閥的開度調(diào)整至一恒定開度，并以與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的所述恒定開度進(jìn)入正常運(yùn)行控制階段。如此設(shè)置，恒定的開啟度能保證電子膨脹閥的開度能夠處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，使得啟動初始階段的膨脹閥處于穩(wěn)定工作狀態(tài)下，從而可有效避免大的擾動給膨脹閥帶來的影響，確保系統(tǒng)的正常、高效的運(yùn)行。本發(fā)明提供的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法適用于不同形式的汽車空調(diào)系統(tǒng)，特別適用于電動汽車空調(diào)系統(tǒng)。


圖1是具體實(shí)施方式
中所述汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法的流程框圖；圖2示出了本發(fā)明冷啟動狀態(tài)控制的第一實(shí)施例的流程框圖；圖3示出了本發(fā)明冷啟動狀態(tài)控制的第二實(shí)施例的流程框圖；圖4示出了運(yùn)行控制階段的第一實(shí)施例的流程框圖；圖5示出了運(yùn)行控制階段的第二實(shí)施例的流程框圖；圖6示出了一種具體實(shí)施方式
中在啟動初始階段所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速區(qū)間的劃分及其與電子膨脹閥開度之間的對應(yīng)關(guān)系；圖7示出了一種具體實(shí)施方式
中所述正常運(yùn)行階段的過熱度控制邏輯關(guān)系示意圖；圖8為一種具體實(shí)施方式
中所述正常運(yùn)行階段的過熱度控制流程圖；圖9為一種具體實(shí)施方式
中所述過熱度閾值區(qū)間與基本過熱度閾值的關(guān)系曲線示意圖；圖10是本發(fā)明第一實(shí)施例所述停機(jī)控制階段的流程框圖；圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例所述停機(jī)控制階段的流程框圖；圖12是本發(fā)明第三實(shí)施例所述停機(jī)控制階段的流程框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的核心是提供一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，以可靠地適應(yīng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況復(fù)雜、工況變化速度快的特點(diǎn)，快速、準(zhǔn)確控制蒸發(fā)器出口或壓縮機(jī)進(jìn)口的過熱度，有效提高系統(tǒng)的節(jié)能效果。下面結(jié)合說明書附圖具體說明本實(shí)施方式。請參見圖1，該圖示出了本實(shí)施方式所述汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法的流程框圖。如圖所示，該汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法包括三個主要步驟啟動控制A、運(yùn)行控制B和停機(jī)控制C，以基于汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況復(fù)雜、工況變化速度快，在不同控制階段進(jìn)行有效控制。其中，步驟A中，首先判斷系統(tǒng)啟動狀態(tài)(熱啟動或者冷啟動)，再根據(jù)不同的系統(tǒng)啟動狀態(tài)執(zhí)行不同的啟動控制策略。應(yīng)當(dāng)理解，汽車空調(diào)系統(tǒng)的啟動控制分為兩種冷啟動工況和熱啟動工況，本方案針對不同的啟動工況提供了相應(yīng)的啟動控制方法。不失一般性，下表中分別示明了判斷冷啟動和熱啟動的一種方式。
權(quán)利要求
1.一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，包括如下步驟 A.啟動控制；判斷系統(tǒng)啟動狀態(tài)熱啟動狀態(tài)下，直接執(zhí)行步驟B;冷啟動狀態(tài)下,調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；再開啟至小開度，之后執(zhí)行步驟B ; B.運(yùn)行控制；在壓縮機(jī)啟動初始階段，控制電子膨脹閥達(dá)到與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的恒定開度，以與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的所述恒定開度進(jìn)入正常運(yùn)行階段控制； C.停機(jī)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟A中，冷啟動狀態(tài)下，所述小開度具體為所述電子膨脹閥全開度的2 % 20 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟A中，冷啟動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全開后，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；并以所述電子膨脹閥在第一時間長度內(nèi)完成全開及全閉為條件，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至小開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟B中，將所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速劃分多個轉(zhuǎn)速區(qū)間，并根據(jù)每個轉(zhuǎn)速區(qū)間的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速確定相對應(yīng)的所述電子膨脹閥的恒定開度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟B中，在壓縮機(jī)啟動初始階段，在啟動時間段內(nèi)判斷所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是否在一定時間區(qū)間內(nèi)保持在一個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，若是，則控制所述電子膨脹閥達(dá)到與相應(yīng)轉(zhuǎn)速區(qū)間相對應(yīng)的恒定開度；若否，則控制所述電子膨脹閥達(dá)到啟動時間段結(jié)束時刻的所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速所在轉(zhuǎn)速區(qū)間相對應(yīng)的恒定開度，或者控制所述電子膨脹閥達(dá)到預(yù)設(shè)的初始啟動開度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，在壓縮機(jī)啟動初始階段的啟動時間段后，以所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速自第一轉(zhuǎn)速區(qū)間變化至第二轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，且維持第二時間長度為條件，控制所述電子膨脹閥自與所述第一轉(zhuǎn)速區(qū)間所對應(yīng)的恒定開度達(dá)到與所述第二轉(zhuǎn)速區(qū)間所對應(yīng)的恒定開度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟B中，在所述正常運(yùn)行階段控制，根據(jù)所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速確定所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量Stl,根據(jù)蒸發(fā)器出口或者壓縮機(jī)進(jìn)口的制冷劑溫度和壓力計(jì)算實(shí)際過熱度Tsh，并將所述實(shí)際過熱度與預(yù)設(shè)的過熱度閾值區(qū)間Tsh_set進(jìn)行比較，獲得開度調(diào)節(jié)增量As ;將所述開度預(yù)調(diào)節(jié)量Stl與所述開度調(diào)節(jié)增量△ s累加后輸出調(diào)節(jié)開度的控制信號s至所述電子膨脹閥的控制端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，所述過熱度閾值區(qū)間以基本過熱度閾值曲線為基準(zhǔn)形成一個封閉區(qū)間，正常過熱度設(shè)定范圍內(nèi)的所述過熱度閾值區(qū)間由基本過熱度閾值曲線上下浮動一溫度定值形成；過熱度為0°C時的所述過熱度閾值區(qū)間設(shè)定為0°C ;過熱度大于20°C時的所述過熱度閾值區(qū)間設(shè)定為0°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，低負(fù)荷區(qū)和高負(fù)荷區(qū)的過熱度閾值區(qū)間均小于等于正常負(fù)荷區(qū)的過熱度閾值區(qū)間；所述低負(fù)荷區(qū)的過熱度越低過熱度閾值區(qū)間越小，所述高負(fù)荷區(qū)的過熱度越高過熱度閾值區(qū)間越小。
10.根據(jù)權(quán)利要求所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，將所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速劃分多個運(yùn)行區(qū)間，并根據(jù)每個運(yùn)行區(qū)間的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速確定相應(yīng)的所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量s0。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項(xiàng)所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，以所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足在相應(yīng)運(yùn)行區(qū)間內(nèi)維持第三時間長度為條件，根據(jù)所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速確定所述電子膨脹閥的開度預(yù)調(diào)節(jié)量S00
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟C中，判斷系統(tǒng)停機(jī)狀態(tài)熱停機(jī)狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉；冷停機(jī)狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至小開度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟C中，調(diào)節(jié)電子膨脹閥開啟至全開度后至全閉；并以所述電子膨脹閥在第四時間長度內(nèi)完成全開及全閉為條件，調(diào)節(jié)所述電子膨脹閥開啟至小開度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟C中，所述小開度為電子膨脹閥全開度的10% -40%。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，其特征在于，步驟C中，以LIN信號的信息獲得熱停機(jī)狀態(tài)或者冷停機(jī)狀態(tài)的判斷結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開一種汽車空調(diào)系統(tǒng)電子膨脹閥的控制方法，按照如下步驟進(jìn)行A.啟動控制；判斷系統(tǒng)啟動狀態(tài)熱啟動狀態(tài)下，直接執(zhí)行步驟B；冷啟動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)電子膨脹閥至全閉后再開啟至小開度，之后執(zhí)行步驟B；B.運(yùn)行控制；在壓縮機(jī)啟動初始階段，控制電子膨脹閥達(dá)到與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的恒定開度，以與壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的所述恒定開度進(jìn)入正常運(yùn)行階段控制；C.停機(jī)控制。本發(fā)明能夠可靠地適應(yīng)汽車空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況復(fù)雜、工況變化速度快的特點(diǎn)，快速、準(zhǔn)確控制蒸發(fā)器出口或壓縮機(jī)進(jìn)口的過熱度，有效提高系統(tǒng)的節(jié)能效果。
文檔編號F25B49/02GK103033008SQ20111029831
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者張榮榮, 愛德文·約翰·斯坦科, 唐立, 席衛(wèi)東 申請人:杭州三花研究院有限公司