專利名稱：空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空調(diào)的變排量壓縮機(jī)的控制，尤其涉及車載空調(diào)的外控式變排量壓縮機(jī)的控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車空調(diào)性能及其舒適性的要求不斷提升?，F(xiàn)有非獨(dú)立式定排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)已難以滿足用戶要求。一方面，在車內(nèi)溫度波動(dòng)較大的情況下，因非獨(dú)立式定排量壓縮機(jī)汽車空調(diào)系統(tǒng)頻繁開停產(chǎn)生的不可逆損失使系統(tǒng)能耗有所增加；另一方面，定排量壓縮機(jī)周期性離合對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作造成了嚴(yán)重干擾。為了解決上述問(wèn)題，滿足汽車空調(diào)負(fù)荷的要求，變排量壓縮機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
外控變排量壓縮機(jī)具有無(wú)離合器吸放、輕量化等特點(diǎn)，使得汽車的駕駛性能提高更多，最優(yōu)化的排量控制也使得燃料消耗降低更多。外控變排量壓縮機(jī)的節(jié)能性主要是通過(guò)空調(diào)控制裝置來(lái)進(jìn)行主動(dòng)精準(zhǔn)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)相比，變排量壓縮機(jī)在系統(tǒng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能方面具有很大的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)有外控式變排量壓縮機(jī)的控制裝置在對(duì)其壓縮機(jī)進(jìn)行控制時(shí)采用了開環(huán)控制方式，從而導(dǎo)致空調(diào)溫度的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，不夠快速和精確。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種可快速、穩(wěn)定、精確地控制空調(diào)溫度的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置及控制方法。一種空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置，其包括內(nèi)溫控制模塊、出風(fēng)溫度控制模塊和壓縮機(jī)控制模塊。所述內(nèi)溫控制模塊至少根據(jù)空調(diào)設(shè)定溫度以及車內(nèi)、外溫度計(jì)算空調(diào)的目標(biāo)出風(fēng)溫度。所述出風(fēng)溫度控制模塊根據(jù)車外溫度、空調(diào)設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度計(jì)算出一接近所述目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度；所述壓縮機(jī)控制模塊包括蒸發(fā)器溫度控制單元，所述蒸發(fā)器溫度控制單元根據(jù)所述目標(biāo)蒸發(fā)器溫度及當(dāng)前測(cè)得的蒸發(fā)器溫度、采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行排量控制。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述壓縮機(jī)控制模塊還包括連接在蒸發(fā)器溫度控制單元和壓縮機(jī)之間的輸出限定單元；當(dāng)制冷劑壓力小于第一預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；當(dāng)制冷劑壓力從第一預(yù)設(shè)壓力上升到第二預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定；當(dāng)制冷劑壓力在第三預(yù)設(shè)壓力至第四預(yù)設(shè)壓力之間時(shí)，輸出限定單元對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值隨制冷劑壓力值的變化從100%線性調(diào)節(jié)到0 % ;其中第四預(yù)設(shè)壓力 > 第三預(yù)設(shè)壓力 > 第二預(yù)設(shè)壓力 > 第一預(yù)設(shè)壓力。在優(yōu)選的實(shí)施例中，如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第一預(yù)設(shè)溫度上升到第二預(yù)設(shè)溫度，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值為最小預(yù)定值；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第二預(yù)設(shè)溫度逐漸上升到第三預(yù)設(shè)溫度，則輸出限定值從其最小預(yù)定值提升為100% ;如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度大于第三預(yù)設(shè)溫度，則不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定。本發(fā)明還提供了一種空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制方法，該控制方法包括以下步驟根據(jù)車外溫度、空調(diào)設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度計(jì)算出一接近所述目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度；以及當(dāng)前蒸發(fā)器溫度傳感器正常時(shí)，根據(jù)所述目標(biāo)蒸發(fā)器溫度及當(dāng)前蒸發(fā)器溫度，采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行輸出控制，得到壓縮機(jī)電控閥電流pi。在優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)判斷蒸發(fā)器有結(jié)霜風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，進(jìn)一步包括對(duì)壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制的步驟如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度時(shí)，關(guān)閉 壓縮機(jī)；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第一預(yù)設(shè)溫度上升到第二預(yù)設(shè)溫度，接通壓縮機(jī)，且對(duì)壓縮機(jī)的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值為最小預(yù)定值；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第二預(yù)設(shè)溫度逐漸上升到第三預(yù)設(shè)溫度，則輸出限定值從其最小預(yù)定值提升為100%;如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度大于第三預(yù)設(shè)溫度，則不對(duì)壓縮機(jī)的輸出進(jìn)行限定；得到壓縮機(jī)電控閥電流p2。在優(yōu)選的實(shí)施例中，當(dāng)制冷劑壓力滿足限定條件時(shí)，將壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制當(dāng)制冷劑壓力小于第一預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；當(dāng)制冷劑壓力從第一預(yù)設(shè)壓力上升到第二預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定；當(dāng)制冷劑壓力在第三預(yù)設(shè)壓力至第四預(yù)設(shè)壓力之間時(shí)，輸出限定單元對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值隨制冷劑壓力值的變化從100%線性調(diào)節(jié)到0%;其中第四預(yù)設(shè)壓力 > 第三預(yù)設(shè)壓力 > 第二預(yù)設(shè)壓力 > 第一預(yù)設(shè)壓力；得到壓縮機(jī)電控閥電流p3。在優(yōu)選的實(shí)施例中，選取壓縮機(jī)電控閥電流pl、p2和p3中的最小值作為壓縮機(jī)的最終控制值。在優(yōu)選的實(shí)施例中，如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度傳感器不正常，設(shè)定壓縮機(jī)電控閥電流為固定值p5。本發(fā)明的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置充分根據(jù)目標(biāo)蒸發(fā)器溫度與當(dāng)前蒸發(fā)器溫度對(duì)壓縮機(jī)的電控閥的電流進(jìn)行精確地控制，從而達(dá)到精確地控制壓縮機(jī)斜盤角度，進(jìn)而控制壓縮機(jī)排量的目的，使空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果盡快達(dá)到用戶預(yù)期后穩(wěn)定下來(lái)。快速穩(wěn)定的控制效果不僅能夠使得車內(nèi)溫度更快達(dá)到用戶所期望的溫度，減少在調(diào)整過(guò)程中的車內(nèi)環(huán)模的波動(dòng)，而且因?yàn)榉€(wěn)定的控制能夠使得整個(gè)制冷系統(tǒng)減少在調(diào)整過(guò)程中所浪費(fèi)的能源，提高節(jié)能性。另外，由于穩(wěn)定的控制，使得目標(biāo)蒸發(fā)器溫度能夠更容易靠近實(shí)際所需的制冷需求，從而滿足了在舒適的前提下更加節(jié)能的需求。


圖I為一實(shí)施例的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖2為一實(shí)施例的出風(fēng)溫度控制模塊的結(jié)構(gòu)原理框圖。圖3為一實(shí)施例的基礎(chǔ)值計(jì)算單元的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法圖。圖4為一實(shí)施例的動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法圖。圖5為一實(shí)施例的防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法圖。圖6為一實(shí)施例的出風(fēng)溫度控制模塊的控制方法流程圖。
圖7為一實(shí)施例的變排量壓縮機(jī)的控制方框圖。圖8為一實(shí)施例的制冷劑壓力與壓縮機(jī)工作電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。圖9為一實(shí)施例的蒸發(fā)器溫度與壓縮機(jī)工作電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。圖10為一實(shí)施例的壓縮機(jī)控制模塊的控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置和控制方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置用于對(duì)汽車空調(diào)系統(tǒng)的變排量壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱壓縮機(jī))進(jìn)行控制。汽車空調(diào)系統(tǒng)主要包括冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)。壓縮機(jī)將制冷劑壓縮成高壓飽和氣體(氨或氟里昂)，這種氣態(tài)制冷劑再經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝。通過(guò)膨脹閥(節(jié)流裝置)節(jié)流之后，制冷劑進(jìn)入到蒸發(fā)器中，將空氣冷卻換熱。例如將蒸發(fā)器連接到汽車殼體內(nèi)，蒸發(fā)器內(nèi)的蛇行管將同車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，再通過(guò)鼓風(fēng)將冷氣吹向車內(nèi)的空氣當(dāng)中。蒸發(fā)器蛇行管內(nèi)的制冷劑換熱后變成低壓蒸氣回到壓縮機(jī)，再被壓縮機(jī)壓縮，這樣循環(huán)利用就完成了制冷系統(tǒng)。本發(fā)明的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置的功能結(jié)構(gòu)框圖如圖I所示。該空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置主要包括內(nèi)溫控制模塊、出風(fēng)溫度控制模塊和壓縮機(jī)控制模塊。其中，出風(fēng)溫度控制模塊與壓縮機(jī)控制模塊決定了采用外控式變排量壓縮機(jī)所能夠給汽車空調(diào)帶來(lái)的節(jié)能性。內(nèi)溫控制模塊與現(xiàn)有空調(diào)控制器的內(nèi)溫控制模塊基本相同，主要用于根據(jù)空調(diào)設(shè)定溫度、車內(nèi)外溫度、用戶的操作、車輛狀態(tài)(例如車速，整車?yán)錈釂?dòng)狀態(tài)等)、陽(yáng)光強(qiáng)度等計(jì)算空調(diào)的目標(biāo)出風(fēng)溫度?？梢岳斫獾模谟?jì)算目標(biāo)出風(fēng)溫度時(shí)，參考的參數(shù)可有所調(diào)整，例如不參考陽(yáng)光強(qiáng)度。出風(fēng)溫度控制模塊的主要功能之一是用于根據(jù)目標(biāo)出風(fēng)溫度、車內(nèi)外溫度等參數(shù)計(jì)算出一個(gè)與目標(biāo)出風(fēng)溫度接近的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度。具體的，要保證蒸發(fā)器溫度小于目標(biāo)出風(fēng)溫度某一值的范圍內(nèi)。該目標(biāo)蒸發(fā)器溫度隨著車內(nèi)外環(huán)境的變化而變化，從而可最大提升節(jié)能性。目標(biāo)蒸發(fā)器溫度的設(shè)定直接影響了汽車空調(diào)的節(jié)能性和安全性。節(jié)能性主要體現(xiàn)在蒸發(fā)器溫度越靠近目標(biāo)出風(fēng)溫度，則壓縮機(jī)所需要輸出的排量越低，就越節(jié)能。安全性則代表了汽車空調(diào)控制器在自動(dòng)防霧上的表現(xiàn)，在春秋季節(jié)且濕度較大的工況下，如果過(guò)度強(qiáng)調(diào)節(jié)能性會(huì)導(dǎo)致?tīng)奚似嚳照{(diào)的除濕功能，進(jìn)而影響了自動(dòng)空調(diào)控制器在安全性上的表現(xiàn)。具體的，如圖2所示，出風(fēng)溫度控制模塊在計(jì)算目標(biāo)蒸發(fā)器溫度時(shí)采用了基礎(chǔ)值計(jì)算單元、動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元、防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元和目標(biāo)蒸發(fā)器溫度計(jì)算單元。基礎(chǔ)值計(jì)算單元用于根據(jù)車外溫度(從車外溫度傳感器獲得)以及目標(biāo)出風(fēng)溫度獲得一個(gè)目標(biāo)值。其中，首先根據(jù)車外溫度獲得第一目標(biāo)值，第一目標(biāo)值隨著車外溫度的升高，大體呈梯形狀變化，具體的，如圖3所示。當(dāng)車外溫度小于或等于tl (例如10°C)時(shí)，第一目標(biāo)值基本維持在溫度t5不變。當(dāng)車外溫度從tl逐漸升高到t2(例如15°C)時(shí)，第一目標(biāo)值基本呈線性從t5升高到t6。當(dāng)車外溫度大于或等于t2并小于或等于t3(例如25°C)時(shí)，第一目標(biāo)值基本維持在溫度t6不變。當(dāng)車外溫度從t3逐漸升高到t4 (例如30°C)時(shí)，第一目標(biāo)值基本呈線性從t6降低到t5，也即第一目標(biāo)值大體隨車外溫度的升高呈梯形狀變化。然后，根據(jù)目標(biāo)出風(fēng)溫度獲得第二目標(biāo)值，第二目標(biāo)值為目標(biāo)出風(fēng)溫度與第一調(diào)整值t61 (例如3°C)的差值。最后，選取第一目標(biāo)值與第二目標(biāo)值中的較小值作為最終目標(biāo)值。其中，溫度t6 —般取值12 15°C左右，且可根據(jù)客戶需求而定，為可配置的值。動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元用于根據(jù)空調(diào)設(shè)定溫度與車內(nèi)溫度的溫差確定第一補(bǔ)償值，并根據(jù)當(dāng)前陽(yáng)光強(qiáng)度確定第二補(bǔ)償值，從而得到當(dāng)前設(shè)定穩(wěn)定與車內(nèi)溫度溫差與陽(yáng)光影響下的針對(duì)制冷負(fù)載的變化，其動(dòng)態(tài)計(jì)算圖如圖4所示。當(dāng)溫差分別大于第一預(yù)設(shè)溫差t7 (例如6°C)、小于第二預(yù)設(shè)溫差t71 (t71為負(fù)數(shù))時(shí)，第一補(bǔ)償值基本維持t8 (例如5°C)和t81(t81為負(fù)數(shù))不變，當(dāng)溫差從第二預(yù)設(shè)溫差t71逐漸升高到第一預(yù)設(shè)溫差t7時(shí)，第一補(bǔ)償值隨著溫差的增大而增大，且與溫差呈正比，從t81升高到t8。當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)度小于第一預(yù)設(shè)強(qiáng)度SI (例如500W/m2)時(shí)，第二補(bǔ)償值隨著陽(yáng)光強(qiáng)度的增大而增大至t9。當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)度大于或等于第一預(yù)設(shè)強(qiáng)度SI時(shí)，則使第二補(bǔ)償值基本維持在t9不變也即補(bǔ)償程度維持在最高。動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元將輸出第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值的和。其它實(shí)施例中，可省略陽(yáng)光強(qiáng)度對(duì)目標(biāo)蒸發(fā)器溫度的影響，也即不用計(jì)算第二補(bǔ)償值?！せA(chǔ)值計(jì)算單元和動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元已經(jīng)能夠滿足變排量壓縮機(jī)的節(jié)能控制的目標(biāo)，而防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元將用于提升控制裝置的自動(dòng)防霧性能，確保汽車空調(diào)的安全性。防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元用于根據(jù)汽車雨刮信號(hào)確定第三補(bǔ)償值，并根據(jù)車內(nèi)濕度或防霧傳感器的輸出信號(hào)確定第四補(bǔ)償值。其中雨刮信號(hào)用于進(jìn)一步判斷當(dāng)前車外環(huán)境。車內(nèi)濕度傳感器和防霧傳感器一般兩者中選配一種即可，用于針對(duì)車內(nèi)結(jié)霧的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行判斷，從而調(diào)整目標(biāo)蒸發(fā)器溫度值。本實(shí)施例中，如圖5所示，當(dāng)雨刮信號(hào)為開(On，即汽車啟動(dòng)了雨刮器)時(shí)，輸出第三補(bǔ)償值tlO，其中tlO為負(fù)數(shù)。防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元根據(jù)車內(nèi)濕度或防霧傳感器的輸出信號(hào)確定結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)，可以理解的，計(jì)算結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)時(shí)需要考慮車內(nèi)外溫度，該風(fēng)險(xiǎn)值可通過(guò)大量的試驗(yàn)得出，可將結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)定義為一個(gè)0到100%的變量。當(dāng)結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)大于預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)hi時(shí)，輸出第四補(bǔ)償值tll，til為負(fù)數(shù)；當(dāng)結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)小于預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，第四補(bǔ)償值隨著結(jié)霧風(fēng)險(xiǎn)的增大而減小。防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元將輸出第三和第四補(bǔ)償值的和。目標(biāo)蒸發(fā)器溫度計(jì)算單元用于對(duì)目標(biāo)值、第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值、第三補(bǔ)償值和第四補(bǔ)償值求和以獲得接近目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度。上面詳細(xì)介紹了出風(fēng)溫度控制模塊獲得目標(biāo)蒸發(fā)器溫度的方法，下面將詳細(xì)介紹出風(fēng)溫度控制模塊的控制方法，如圖6所示，該控制方法包括如下步驟。步驟S101，判斷當(dāng)前是否為強(qiáng)制除霜模式(若用戶按下除霜按鈕，則當(dāng)前為強(qiáng)制除霜模式)，如果是則執(zhí)行步驟S111，否則執(zhí)行步驟S102。步驟S102，根據(jù)車外溫度傳感器的輸出判斷車外溫度傳感器是否正常，如果正常執(zhí)行步驟S103，否則執(zhí)行步驟S111。車外傳感器不正常的情況可能包括短路或斷路，或超出正常值范圍，如小于-50度，或大于60度。步驟S103，利用基礎(chǔ)值計(jì)算單元計(jì)算一目標(biāo)值。步驟S104，根據(jù)陽(yáng)光強(qiáng)度傳感器的輸出判斷陽(yáng)光強(qiáng)度傳感器是否正常，如果正常執(zhí)行步驟S106，如果判斷陽(yáng)光強(qiáng)度傳感器出現(xiàn)故障則執(zhí)行步驟S105。步驟S105，設(shè)置陽(yáng)光強(qiáng)度為第一預(yù)設(shè)強(qiáng)度SI，并將第一預(yù)設(shè)強(qiáng)度SI取代當(dāng)前陽(yáng)光強(qiáng)度輸出給動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元，執(zhí)行步驟S106。
步驟S106，利用動(dòng)態(tài)值計(jì)算單元計(jì)算第一補(bǔ)償值和第二補(bǔ)償值之和。步驟S107，判斷當(dāng)前是否裝設(shè)有防霧傳感器或車內(nèi)濕度傳感器，如果有則執(zhí)行步驟S109，否則執(zhí)行步驟S108。步驟S108，設(shè)定第四補(bǔ)償值為0，然后輸出給防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元，執(zhí)行步驟S109。步驟S109，利用防霧風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算單元計(jì)算第三和第四補(bǔ)償值，求和后輸出。步驟S110，利用目標(biāo)蒸發(fā)器溫度計(jì)算單元對(duì)目標(biāo)值、第一補(bǔ)償值、第二補(bǔ)償值、第三補(bǔ)償值和第四補(bǔ)償值求和以獲得接近目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度。步驟S111，設(shè)定目標(biāo)蒸發(fā)器溫度為預(yù)定值tl2，其中tl2為一個(gè)很小的固定值，在該溫度下可達(dá)到強(qiáng)制除霜的功能。上述控制方法中，步驟S102-S103，步驟S104-S106，步驟S107-S109三組之間的前 后執(zhí)行順序可挑換。壓縮機(jī)控制模塊主要用于根據(jù)目標(biāo)蒸發(fā)器溫度與當(dāng)前蒸發(fā)器溫度、制冷系統(tǒng)排氣壓力、引擎轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)的電控閥的電流進(jìn)行精確地控制，從而達(dá)到精確地控制壓縮機(jī)斜盤角度，進(jìn)而控制壓縮機(jī)排量的目的，使空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果盡快達(dá)到用戶預(yù)期后穩(wěn)定下來(lái)?？焖俜€(wěn)定的控制效果不僅能夠使得車內(nèi)溫度更快達(dá)到用戶所期望的溫度，減少在調(diào)整過(guò)程中的車內(nèi)環(huán)模的波動(dòng)，而且因?yàn)榉€(wěn)定的控制能夠使得整個(gè)制冷系統(tǒng)減少在調(diào)整過(guò)程中所浪費(fèi)的能源，提高節(jié)能性。另外，由于穩(wěn)定的控制，使得目標(biāo)蒸發(fā)器溫度能夠更容易靠近實(shí)際所需的制冷需求，從而滿足了在舒適的前提下更加節(jié)能的需求。圖7示出了本發(fā)明一實(shí)施例中變排量壓縮機(jī)的控制方框圖，其中，壓縮機(jī)控制模塊主要包括扭矩和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)算單元、過(guò)壓/低壓斷電單元、蒸發(fā)器溫度控制單元和輸出限定單元。扭矩和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)算單元從制冷劑高壓檢測(cè)單元獲得制冷劑壓力，從其它單元獲得壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速(即引擎轉(zhuǎn)速)，根據(jù)制冷劑壓力與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和壓縮機(jī)扭矩需求，并將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和壓縮機(jī)扭矩需求傳送給汽車總線，例如CAN總線。汽車引擎控制單元會(huì)根據(jù)壓縮機(jī)扭矩需求進(jìn)行扭矩的分配。制冷劑高壓檢測(cè)單元設(shè)置在冷凝器與膨脹閥之間。過(guò)壓/低壓斷電單元與輸出限定單元相連，向輸出限定單元輸出過(guò)壓或低壓斷電信號(hào)。蒸發(fā)器溫度控制單元從出風(fēng)溫度控制模塊獲得目標(biāo)蒸發(fā)器溫度，從鑰匙總線獲得點(diǎn)火信號(hào)，從用戶輸入界面(HMI)接收用戶輸入信號(hào)，還從蒸發(fā)器溫度傳感器獲得當(dāng)前蒸發(fā)器溫度。蒸發(fā)器溫度控制單元根據(jù)上述接收到的信號(hào)，通過(guò)輸出限定單元對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行控制。特別的，蒸發(fā)器溫度控制模塊根據(jù)目標(biāo)蒸發(fā)器溫度與實(shí)際反饋的當(dāng)前蒸發(fā)器溫度采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行輸出控制，從而精確地控制蒸發(fā)器溫度控制，確?？照{(diào)系統(tǒng)制冷的穩(wěn)定性與節(jié)能表現(xiàn)。輸出限定單元主要用于在各種壓縮機(jī)輸出限定的工況下，為了保證汽車的安全性，對(duì)壓縮機(jī)電控閥的輸出值進(jìn)行限定。與定排量壓縮機(jī)相比，變排量壓縮機(jī)控制模塊的輸出限定單元主要在制冷劑壓力限定與蒸發(fā)器防結(jié)霜保護(hù)方面有所不同。在制冷劑壓力限定方面，如圖8所示，通過(guò)制冷劑高壓檢測(cè)單元的壓力傳感器測(cè)得制冷劑壓力，當(dāng)制冷劑壓力小于第一預(yù)設(shè)壓力Pl (例如2bar) bar (巴，Ibar=O. I兆帕=100千帕=1.0197公斤/平方厘米)時(shí)，壓縮機(jī)被關(guān)閉。如果制冷劑壓力從第一預(yù)設(shè)壓力Pl上升到第二預(yù)設(shè)壓力p2 bar(例如3bar)以上時(shí)，且滿足其他接通條件(例如空調(diào)開關(guān)被打開，車外溫度大于2°C等壓縮機(jī)可工作條件)時(shí)壓縮機(jī)被接通，且輸出限定值為100%，也就是說(shuō)，不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定。而當(dāng)制冷劑壓力在第三預(yù)設(shè)壓力P3 (例如25bar)至第四預(yù)設(shè)壓力p4 (例如30bar)之間時(shí)，輸出限定值從100%被線性調(diào)節(jié)到0 %(0 %時(shí)壓縮機(jī)被關(guān)閉)，也即壓縮機(jī)電控閥的工作電流被線性調(diào)整到O。其中p4>p3>p2>pl。此制冷劑壓力限定方法在低壓保護(hù)時(shí)主要為了防止制冷系統(tǒng)在制冷劑不足時(shí)還在工作，而在高壓端的保護(hù)為了防止制冷回路的壓力過(guò)高，有管路爆裂或設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。這種方案充分利用了外控式變排量壓縮機(jī)排量可調(diào)的特性，在高壓端時(shí)加入了預(yù)保護(hù)區(qū)，即在壓力過(guò)高時(shí)采用先降低壓縮機(jī)排量的方法進(jìn)行保護(hù)，有效避免了傳統(tǒng)的過(guò)壓直接開關(guān)的方式所帶來(lái)的壓縮機(jī)頻繁開關(guān)。在蒸發(fā)器防結(jié)霜保護(hù)方面，為避免蒸發(fā)器在溫度過(guò)低時(shí)結(jié)霜，設(shè)計(jì)了蒸發(fā)器的防結(jié)霜功能。針對(duì)變排量壓縮機(jī)輸出可調(diào)整的特性，設(shè)置了預(yù)保護(hù)區(qū)域。具體的，如圖9所示，當(dāng)前蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度t21 (例如0°C)時(shí)，壓縮機(jī)被關(guān)閉。如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第一預(yù)設(shè)溫度t21上升到第二預(yù)設(shè)溫度t22 (例如2°C)時(shí)，且滿足其他接通條件(例如空調(diào)開關(guān)、壓力保護(hù)，車外溫度等接通條件)時(shí)壓縮機(jī)被接通，且輸出限定值為預(yù)定最小值(Min Value)，此區(qū)域?yàn)殚_關(guān)區(qū)域。如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第二預(yù)設(shè)溫度t22逐漸上升到第三預(yù)設(shè)溫度t23(例如5°C)，則輸出限定值從預(yù)定最小值上升為100%，此區(qū)域?yàn)轭A(yù)保護(hù)區(qū)域。如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度大于第三預(yù)設(shè)溫度t23，則壓縮機(jī)的制冷能力維持100%。如此，可有效避免蒸發(fā)器在溫度過(guò)低時(shí)結(jié)霜。上面介紹了壓縮機(jī)控制模塊中主要單元的工作過(guò)程，下面將詳細(xì)介紹壓縮機(jī)控制模塊的控制方法，如圖10所示，該控制方法包括如下步驟。步驟S201，判斷蒸發(fā)器溫度傳感器是否正常工作，如果不正常，執(zhí)行步驟S202，否則執(zhí)行步驟S203。步驟S202，設(shè)定壓縮機(jī)電控閥的控制電流為固定值p4，然后執(zhí)行步驟S209。步驟S203，蒸發(fā)器溫度控制單元采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行反饋控制，得到壓縮機(jī)電控閥的控制電流值PI。步驟S204，判斷蒸發(fā)器是否有結(jié)霜風(fēng)險(xiǎn)，如果有結(jié)霜風(fēng)險(xiǎn)，例如當(dāng)蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度t21時(shí)，執(zhí)行步驟S205，否者執(zhí)行步驟S206。
步驟S205，利用輸出限定單元將壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制，得到壓縮機(jī)電控閥的控制電流值P2，然后執(zhí)行步驟S206。步驟S206，判斷壓力限定條件是否滿足，如果不滿足執(zhí)行步驟S207，否者執(zhí)行步驟 S208。步驟S207，利用輸出限定單元將壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制，得到壓縮機(jī)電控閥的控制電流值P3，然后執(zhí)行步驟S208。步驟S208，計(jì)算壓縮機(jī)電控閥的最終控制值，當(dāng)僅得到控制電流值Pl時(shí)，最終控制值為Pl，當(dāng)?shù)玫娇刂齐娏髦礟l和p2，或pi和p3，或pi和p2和p3時(shí)，最終控制值為其中的最小值。然后執(zhí)行步驟S209。步驟S209，判斷引擎轉(zhuǎn)速信號(hào)是否正常，如果正常(如小于500 rpm或大于IOOOOrpm)，執(zhí)行步驟S210，否則執(zhí)行步驟S211。
步驟S210，查表獲得壓縮機(jī)扭矩輸出值，由于該方法非常常用，在此不再贅述。步驟S211，關(guān)閉壓縮機(jī)，扭矩輸出值設(shè)定為O。如此控制，能夠滿足外控式變排量壓縮機(jī)節(jié)能控制需求，使得變排量壓縮機(jī)的性能得到最大的發(fā)揮。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置，其包括內(nèi)溫控制模塊、出風(fēng)溫度控制模塊和壓縮機(jī)控制模塊，所述內(nèi)溫控制模塊至少根據(jù)空調(diào)設(shè)定溫度以及車內(nèi)、外溫度計(jì)算空調(diào)的目標(biāo)出風(fēng)溫度，其特征在于，所述出風(fēng)溫度控制模塊根據(jù)車外溫度、空調(diào)設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度計(jì)算出一接近所述目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度；所述壓縮機(jī)控制模塊包括蒸發(fā)器溫度控制單元，所述蒸發(fā)器溫度控制單元根據(jù)所述目標(biāo)蒸發(fā)器溫度及當(dāng)前測(cè)得的蒸發(fā)器溫度、采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行排量控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制裝置，其特征在于，所述壓縮機(jī)控制模塊還包括連接在蒸發(fā)器溫度控制單元和壓縮機(jī)之間的輸出限定單元；當(dāng)制冷劑壓力小于第一預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；當(dāng)制冷劑壓力從第一預(yù)設(shè)壓力上升到第二預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定；當(dāng)制冷劑壓力在第三預(yù)設(shè)壓力至第四預(yù)設(shè)壓力之間時(shí)，輸出限定單元對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值隨制冷劑壓力值的變化從100%線性調(diào)節(jié)到0 % ;其中第四預(yù)設(shè)壓力 > 第三預(yù)設(shè)壓力 > 第二預(yù)設(shè)壓力 > 第一預(yù)設(shè)壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第一預(yù)設(shè)溫度上升到第二預(yù)設(shè)溫度，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值為最小預(yù)定值；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第二預(yù)設(shè)溫度逐漸上升到第三預(yù)設(shè)溫度，則輸出限定值從其最小預(yù)定值提升為100% ;如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度大于第三預(yù)設(shè)溫度，則不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定。
4.一種空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 根據(jù)車外溫度、空調(diào)設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度計(jì)算出一接近所述目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度；以及 當(dāng)前蒸發(fā)器溫度傳感器正常時(shí)，根據(jù)所述目標(biāo)蒸發(fā)器溫度及當(dāng)前蒸發(fā)器溫度，采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行輸出控制，得到壓縮機(jī)電控閥電流p I。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)判斷蒸發(fā)器有結(jié)霜風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，進(jìn)一步包括對(duì)壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制的步驟如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度小于第一預(yù)設(shè)溫度時(shí)，關(guān)閉壓縮機(jī)；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第一預(yù)設(shè)溫度上升到第二預(yù)設(shè)溫度，接通壓縮機(jī)，且對(duì)壓縮機(jī)的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值為最小預(yù)定值；如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度從第二預(yù)設(shè)溫度逐漸上升到第三預(yù)設(shè)溫度，則輸出限定值從其最小預(yù)定值提升為100% ;如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度大于第三預(yù)設(shè)溫度，則不對(duì)壓縮機(jī)的輸出進(jìn)行限定；得到壓縮機(jī)電控閥電流P2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，當(dāng)制冷劑壓力滿足限定條件時(shí)，將壓縮機(jī)輸出進(jìn)行限制當(dāng)制冷劑壓力小于第一預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元關(guān)閉壓縮機(jī)；當(dāng)制冷劑壓力從第一預(yù)設(shè)壓力上升到第二預(yù)設(shè)壓力時(shí)，輸出限定單元接通壓縮機(jī)，且不對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定；當(dāng)制冷劑壓力在第三預(yù)設(shè)壓力至第四預(yù)設(shè)壓力之間時(shí)，輸出限定單元對(duì)蒸發(fā)器溫度控制單元的輸出進(jìn)行限定，且輸出限定值隨制冷劑壓力值的變化從100%線性調(diào)節(jié)到0 % ;其中第四預(yù)設(shè)壓力 > 第三預(yù)設(shè)壓力 > 第二預(yù)設(shè)壓力 > 第一預(yù)設(shè)壓力；得到壓縮機(jī)電控閥電流P3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，選取壓縮機(jī)電控閥電流pi、p2和p3中的最小值作為壓縮機(jī)的最終控制值。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，如果當(dāng)前蒸發(fā)器溫度傳感器不正常，設(shè)定壓縮機(jī)電控閥電流為固定值p5。
全文摘要
本發(fā)明涉及空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置，包括內(nèi)溫控制模塊、出風(fēng)溫度控制模塊和壓縮機(jī)控制模塊。內(nèi)溫控制模塊至少根據(jù)空調(diào)設(shè)定溫度以及車內(nèi)、外溫度計(jì)算空調(diào)的目標(biāo)出風(fēng)溫度。出風(fēng)溫度控制模塊根據(jù)車外溫度、空調(diào)設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度計(jì)算出一接近所述目標(biāo)出風(fēng)溫度的目標(biāo)蒸發(fā)器溫度；所述壓縮機(jī)控制模塊包括蒸發(fā)器溫度控制單元，所述蒸發(fā)器溫度控制單元根據(jù)所述目標(biāo)蒸發(fā)器溫度及當(dāng)前測(cè)得的蒸發(fā)器溫度、采用PID控制算法對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行排量控制。本發(fā)明的空調(diào)變排量壓縮機(jī)的控制裝置充分根據(jù)目標(biāo)蒸發(fā)器溫度與當(dāng)前蒸發(fā)器溫度對(duì)壓縮機(jī)的電控閥的電流進(jìn)行精確地控制，從而達(dá)到精確地壓縮機(jī)排量的目的，使空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果盡快達(dá)到用戶預(yù)期后穩(wěn)定下來(lái)。
文檔編號(hào)F04B27/14GK102720651SQ201210217728
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
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