專利名稱：一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車空調(diào)，特別涉及一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法。
背景技術：
如圖1所示，現(xiàn)有的汽車空調(diào)制冷系統(tǒng)由電源控制裝置、壓縮機、冷凝器、電機、膨 脹閥、蒸發(fā)器和鼓風機等組成，混合動力汽車和電動車中空調(diào)制冷系統(tǒng)的壓縮機完全由獨 立的電機來驅(qū)動，使空調(diào)系統(tǒng)可在純電動的模式下運行，空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果主要是通過 控制對壓縮機轉(zhuǎn)速和鼓風機的出風量來實現(xiàn)的，而目前由獨立的電機驅(qū)動的空調(diào)系統(tǒng)的控 制方法如公開號為CN189663的專利申請中公開的，空調(diào)系統(tǒng)的控制器僅根據(jù)設定值和車 內(nèi)溫度的差值來計算控制壓縮機的轉(zhuǎn)速和鼓風機的出風量，由于計算根據(jù)的參數(shù)較少，會 導致空調(diào)系統(tǒng)制冷效果的控制不精確，造成能量利用率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種制冷效果的控制精 確，能量利用率高的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明提供一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟溫度傳感器檢測車內(nèi)溫度Ta和車外溫度T。ut，并發(fā)送信號至控制器；控制器對接收到的車內(nèi)溫度Ta和車外溫度T。ut進行處理和計算，并將計算結果再 進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比由于在車外溫度T。ut不同時，即使空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速是 一樣的，但是所要達到空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果還是不同的，因此在控制空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果 時，不僅要采集車內(nèi)的溫度，還采集車外溫度來進行處理和計算，同時采用模糊運算的方 法，使制冷效果的控制精確，能量利用率高。



圖12為本發(fā)明第二實施例中模糊運算的流程圖；圖13為本發(fā)明車輛行駛的速度SP的從屬度函數(shù)圖；圖14為本發(fā)明Tout、SP的控制規(guī)則圖；圖15為本發(fā)明第三實施例中控制方法的流程圖。圖16為本發(fā)明第三實施例中模糊運算的流程17為本發(fā)明制冷需求Q、車外綜合參數(shù)B的控制規(guī)則圖；圖18為本發(fā)明目標蒸發(fā)器的溫度值Tes從屬度函數(shù)圖。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明本發(fā)明提供的一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟溫度傳感器檢測車內(nèi)溫度Ta和車外溫度T。ut，并發(fā)送信號至控制器；控制器對接收到的車內(nèi)溫度Ta和車外溫度T。ut進行處理和計算，并將計算結果再 進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。控制空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果時，不僅 要采集車內(nèi)的溫度，還采集車外溫度來進行處理和計算，同時采用模糊運算的方法，使制冷 效果的控制更精確，能量利用率高。結合圖2所示，第一實施例中的控制方法中，所述控制器根據(jù)接收到的車內(nèi)溫度 Ta,計算目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T以及車內(nèi)溫度變化量A T，通過目標溫度Ts和 車內(nèi)溫度Ta的差值T、車內(nèi)溫度變化量A T和接收到的車外溫度T。ut進行模糊運算，控制風 機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T ( = Ts-Ta)，車內(nèi)溫度變化量A T是檢測本次 目標溫度和車內(nèi)溫度的差值Tn與檢測的上次目標溫度和車內(nèi)溫度的差值Tn_i之間的差值， 即車內(nèi)溫度變化量AT = Tn-Tn_10模糊運算是如何進行的，其方法示于圖3中。首先，對差值T進行模糊化，準備好如圖4所示的9類、三角形、控制幅度“ 1至22” 的從屬度函數(shù)，并將其存儲到控制器中。將差值T分配在該從屬度函數(shù)中的形式算出差值 T的各模糊變量的梯度。(步驟101)同樣，對于溫度變化量A T進行模糊化，準備好如圖5所示的6類、三角形、控制幅 度“-3至+3”的從屬度函數(shù)，并將其存儲到控制器中。以將溫度變化量AT分配在該從屬 度函數(shù)中的形式求出溫度變化量AT的各模糊變量的梯度。(步驟102)然后將準備好圖6所示的T、A T的控制規(guī)則，并將其存儲到控制器中，通過對該控 制規(guī)則分配上述算出的T、AT的梯度，算出制冷需求Q的各模糊變量的梯度。(步驟103)另一方面，對接收到的車外溫度T。ut進行模糊化，準備好如圖7所示的6類、三角 形、控制幅度“15至35”的從屬度函數(shù)，并將其存儲到控制器中。將車外溫度T。ut分配在該 從屬度函數(shù)中的形式算出車外溫度T。ut的各模糊變量的梯度，所述車外溫度T。ut的各模糊 變量的梯度即車外綜合參數(shù)B的各模糊變量的梯度。(步驟104)然后將準備好圖8所示的制冷需求、車外綜合參數(shù)的控制規(guī)則，并將其存儲到控 制器中，通過對該控制規(guī)則分配上述算出的制冷需求Q、車外綜合參數(shù)B的的梯度，算出壓 縮機轉(zhuǎn)速N梯度。(步驟105)
再將壓縮機轉(zhuǎn)速N按照圖9所示的6類、三角形、控制幅度“1000至3600”的從屬 度函數(shù)進行解耦，算出壓縮機轉(zhuǎn)速N對應的數(shù)值，從而控制壓縮機轉(zhuǎn)速N。(步驟106)壓縮機轉(zhuǎn)速N的各模糊變量的梯度與出風量S對應表如圖10所示，算出風量檔 位，從而控制風機的出風量S。(步驟107)車外綜合參數(shù)B以及制冷需求Q與壓縮機轉(zhuǎn)速N之間的關系為本領域技術人員在 環(huán)境模擬試驗室中得到的。模擬不同的車外溫度下的環(huán)境即車外綜合參數(shù)B，選取不同的壓 縮機轉(zhuǎn)速，測定在一定時間內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的溫度變化曲線，再根據(jù)溫度變化曲線，得到壓縮機 轉(zhuǎn)速和制冷效果表，制冷效果即制冷需求Q。該壓縮機轉(zhuǎn)速和制冷效果表中同時已經(jīng)包括在 不同的車輛行駛速度時，壓縮機轉(zhuǎn)速N和制冷需求Q以及車外溫度T。ut的關系。當只檢測 車外溫度T。ut時，車輛行駛速度SP為默認值，車外溫度T。ut確定車外綜合參數(shù)B的量。結合圖11所示，為了更精確地算出車外綜合參數(shù)的各模糊變量的梯度，與第一實 施例的控制方法相比，第二實施例的控制方法還包括以下步驟轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輛行駛的速度SP，并發(fā)送信號至控制器；所述控制器根據(jù)接收到的車內(nèi)溫度Ta，計算目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T 以及車內(nèi)溫度變化量AT，通過目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T、車內(nèi)溫度變化量AT、 接收到的車輛行駛的速度SP和接收到的車外溫度T。ut進行模糊運算，控制風機的出風量S 和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。如圖12模糊運算進行了步驟101-104之后，對接收到的車輛行駛的速度SP同樣 進行模糊化，準備好如圖13所示的3類、三角形、控制幅度“20至100”的從屬度函數(shù)，并將 其存儲到控制器中。將車外溫度SP分配在該從屬度函數(shù)中的形式算出車外溫度SP的各模 糊變量的梯度。(步驟1041)然后將準備好圖14所示的T。ut、SP的控制規(guī)則，并將其存儲到控制器中，通過對該 控制規(guī)則分配上述算出的T。ut、SP的梯度，算出車外綜合參數(shù)B的各模糊變量的梯度。(步 驟 1042)然后將準備好圖8所示的制冷需求、車外綜合參數(shù)的控制規(guī)則，并將其存儲到控 制器中，通過對該控制規(guī)則分配上述算出的制冷需求Q、車外綜合參數(shù)B的的梯度，算出壓 縮機轉(zhuǎn)速N梯度。(步驟105)再將壓縮機轉(zhuǎn)速N按照圖9所示的6類、三角形、控制幅度“1000至3600”的從屬 度函數(shù)進行解耦，算出壓縮機轉(zhuǎn)速N對應的數(shù)值，從而控制壓縮機轉(zhuǎn)速N。(步驟106)壓縮機轉(zhuǎn)速N的各模糊變量的梯度與出風量S對應表如圖10所示，算出風量檔 位，從而控制風機的出風量S。(步驟107)在從屬度函數(shù)中，NB是Negative Big (負的大)，NM是NegativeMiddle (負的中)， NS 是 Negative Small (負的大)，Z0 是 Zero (中等)PS 是 Postive Small (正的小)，PM 是 Postive Middle(正的中)，而PS+，以及PS++即位于PS與PM之間，PB是Postive Big(正 的大)，而PM+，以及PM++即位于PM與PB之間，PB+, PB++即大于PB。由于空調(diào)系統(tǒng)的制冷過程為控制壓縮機的轉(zhuǎn)速，壓縮機轉(zhuǎn)速提高使蒸發(fā)器的溫度 降低，通過風機將蒸發(fā)器的冷氣吹入車內(nèi)，才降低車內(nèi)的溫度，因此蒸發(fā)器的溫度能直接地 體現(xiàn)壓縮機轉(zhuǎn)速的變化。當控制器進行模糊運算后，控制壓縮機的轉(zhuǎn)速，當要加快空調(diào)系統(tǒng) 達到所需要的制冷效果時，需要進一步改變壓縮機的轉(zhuǎn)速，因而需要車內(nèi)溫度的變化(一
5般情況下車外溫度不會經(jīng)常變化的)，但是車內(nèi)溫度響應壓縮機轉(zhuǎn)速變化而變化比較慢，而 蒸發(fā)器影響壓縮機轉(zhuǎn)速的變化而變化比較快，所以采用實際的蒸發(fā)器溫度來對壓縮機轉(zhuǎn)速 進行PID控制和修正，進一步控制壓縮機轉(zhuǎn)速變化的精確度。在進行PID控制時，需要目標 蒸發(fā)器的溫度值作PID控制的目標量。結合圖15所示，與第一實施例的控制方法相比，第 二實施例的控制方法還包括以下步驟所述控制器進行模糊運算，控制壓縮機的轉(zhuǎn)速N和風機的出風量S,同時計算得到 目標蒸發(fā)器的溫度值Tes。需要同時計算出目標蒸發(fā)器的溫度值Tes的模糊運算是如何進行的，其方法示于 圖16中。首先判斷是否需要算出目標蒸發(fā)器的溫度值Tes，否的話便結束(步驟108)。需要算出目標蒸發(fā)器的溫度值Tes時，將按照上述步驟103和步驟1042算好的制 冷需求、車外綜合參數(shù)的的梯度，然后準備好圖17所示的制冷需求Q、車外綜合參數(shù)B的控 制規(guī)則，并將其存儲到控制器中，通過對該控制規(guī)則分配上述算出的制冷需求Q、車外綜合 參數(shù)B的梯度，算出目標蒸發(fā)器的溫度值Tes的各模糊變量的梯度。(步驟109)最后目標蒸發(fā)器的溫度值Tes的各模糊變量的梯度按照圖18所示的7類、三角形、 控制幅度“1至9”的從屬度函數(shù)進行解耦，算出目標蒸發(fā)器的溫度值Tes對應的數(shù)值。(步 驟 110)在從屬度函數(shù)中，NB是Negative Big (負的大)，NM是NegativeMiddle (負的中)， NS 是 Negative Small (負的大)，Z0 是 Zero (中等)PS 是 Postive Small (正的小)，PM 是 Postive Middle(正的中)，而PS+，以及PS++即位于PS與PM之間，PB是Postive Big(正 的大)，而PM+，以及PM++即位于PM與PB之間，PB+, PB++即大于PB。而且由于車內(nèi)溫度響應壓縮機轉(zhuǎn)速的變化而變化比較慢，而為了避免可能有壓縮 機轉(zhuǎn)速忽大忽小的情況和壓縮機容易因為過冷而頻繁保護。結合圖15所示，與第三實施例 的控制方法相比，第四實施例的控制方法還包括以下步驟溫度傳感器檢測蒸發(fā)器實際溫度T6f，并發(fā)送信號至控制器；所述控制器接收蒸發(fā)器實際溫度值Trf，并計算目標蒸發(fā)器的溫度值與實際的蒸發(fā) 器溫度值的差值以及對該差值進行PID控制，得到PID修正系數(shù)N_xd，對壓縮機的轉(zhuǎn) 速N進行修正，得到修正后控制壓縮機的轉(zhuǎn)速Nxd。該控制方法中，PID控制即通過根據(jù)差值 Te( = Tes-Tef)和以下公式計算得到PID修正系數(shù)N_xd。N_xd = KP*Te+ f Wt+K^TenU 得到PID修正系數(shù)N_xd后，對壓縮機的轉(zhuǎn)速N進行修正，得到修正后控制壓縮機的
轉(zhuǎn)速 Nxd，即 Nxd = N+N_xd。由于風機的換熱量與實際的蒸發(fā)器溫度和入口風的溫度的差值有關，在溫差較小 時風機的出風量大并不利于散熱。而且在壓縮機剛運行時，風機將大量的自然風吹到車內(nèi)， 造成不舒適的感覺。為了使在實際的蒸發(fā)器溫度較高時降低風量，避免造成不舒適的感覺。 結合圖15所示，與第二實施例的控制方法相比，第三實施例的控制方法還包括以下步驟所述控制器接收蒸發(fā)器實際溫度值Trf，根據(jù)蒸發(fā)器實際溫度值Trf選取修正系數(shù) a，對風機的出風量S進行修正得到最終控制風機的出風量Sa，即最終控制風機的出風量Sa =風機的出風量S*a。
由于在開啟空調(diào)時整車的振動和噪音會有一定的提高，為了降低振動和噪音，提 高整車的舒適性。結合圖15所示，與第二實施例的控制方法相比，第三實施例的控制方法 還包括以下步驟控制器根據(jù)修正后的壓縮機轉(zhuǎn)速和控制器中事先設定的振動和噪音表，查看當前 壓縮機轉(zhuǎn)速時的振動和噪音值，當查找到的振動和噪音值超出最高值時，對修正后的壓縮 機轉(zhuǎn)速值進行降低轉(zhuǎn)速的處理。本領域技術人員在NVH試驗室中測試空調(diào)系統(tǒng)在各個壓縮機轉(zhuǎn)速下運行時的振 動和噪音，也針對混合動力汽車，在發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速下工作時進行測定以免有共振的影響， 同時繪制不同轉(zhuǎn)速下振動和噪音的曲線便得到上述的振動和噪音表。而且壓縮機轉(zhuǎn)速的振動和噪音處理該步驟，可以是對PID修正之后的壓縮機轉(zhuǎn)速 進行處理，也可以控制器模糊運算后得到的壓縮機轉(zhuǎn)速時就進行振動和噪音處理了，不局 限于第三實施例中的情況。同時為了避免在電力不足時開空調(diào)可能影響整車動力性能，嚴重時會造成整車放 電過低。與第二實施例中的控制方法相比，第三實施例的控制方法還包括以下步驟控制器檢測當前混合動力汽車的電池電量，當電池電量到達較低點時，控制器降 低壓縮機的轉(zhuǎn)速。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權利要求及其等同限定。
權利要求
一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟溫度傳感器檢測車內(nèi)溫度Ta和車外溫度Tout，并發(fā)送信號至控制器；控制器對接收到的車內(nèi)溫度Ta和車外溫度Tout進行處理和計算，并將計算結果再進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。
2.如權利要求1所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述控制器根據(jù)接收到的車內(nèi)溫度Ta，計算目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T以及 車內(nèi)溫度變化量AT，通過目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T、車內(nèi)溫度變化量AT和接 收到的車外溫度T。ut進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。
3.如權利要求2所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于還包括以下步驟轉(zhuǎn)速傳感器檢測車輛行駛的速度SP，并發(fā)送信號至控制器；所述控制器根據(jù)接收到的車內(nèi)溫度Ta，計算目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T以及 車內(nèi)溫度變化量AT，通過目標溫度Ts和車內(nèi)溫度Ta的差值T、車內(nèi)溫度變化量AT、接收 到的車輛行駛的速度SP和接收到的車外溫度T。ut進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓 縮機的轉(zhuǎn)速N。
4.如權利要求1-3任意一項所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于 所述控制器進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N以及得到目標蒸發(fā)器的溫度值T6S。
5.如權利要求4所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于還包括以下步驟溫度傳感器檢測蒸發(fā)器實際溫度T6f，并發(fā)送信號至控制器；所述控制器接收蒸發(fā)器實際溫度值T6f，對風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N進行修正。
6.如權利要求5所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述控制器接收 蒸發(fā)器實際溫度值Tct，選取修正系數(shù)a，對風機的出風量S進行修正得到最終控制風機的出風量Sa。
7.如權利要求5所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述控制器接收 蒸發(fā)器實際溫度值Trf，并計算目標蒸發(fā)器的溫度值與實際的蒸發(fā)器溫度值的差值I；以及 對該差值Te進行PID控制，得到PID修正系數(shù)N_xd，對壓縮機的轉(zhuǎn)速N進行修正，得到修正 后控制壓縮機的轉(zhuǎn)速Nxd。
8.如權利要求4所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于還包括以下步驟控制器根據(jù)修正后控制壓縮機的轉(zhuǎn)速值和控制器中事先設定的振動和噪音表，查看當 前壓縮機的轉(zhuǎn)速值的當前振動和噪音值，當當前的振動和噪音值超出最高值時，對修正后 控制壓縮機的轉(zhuǎn)速值進行降低轉(zhuǎn)速的處理。
9.如權利要求4所述的車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，其特征在于還包括以下步驟所述控制器檢測當前混合動力汽車的電池電量，當電池的電量到達較低點時，所述控 制器降低壓縮機的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種車用空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟溫度傳感器檢測車內(nèi)溫度Ta和車外溫度Tout，并發(fā)送信號至控制器；控制器對接收到的車內(nèi)溫度Ta和車外溫度Tout進行處理和計算，并將計算結果再進行模糊運算，控制風機的出風量S和壓縮機的轉(zhuǎn)速N。該控制方法能使空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果的控制精確，能量利用率高。
文檔編號F24F11/00GK101876471SQ20091010717
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者俞明, 陳芳, 齊阿喜 申請人:比亞迪股份有限公司