專利名稱：電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動汽車制造領(lǐng)域，特別是涉及電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法。
背景技術(shù)：
空調(diào)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代汽車的基本配置，是汽車制造領(lǐng)域的重要技術(shù)。普通燃油汽車的空調(diào)系統(tǒng)通常包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流部件和控制系統(tǒng)，由汽車發(fā)動機和電磁離合器帶動空調(diào)壓縮機工作，或由一個獨立的燃油發(fā)動機驅(qū)動空調(diào)壓縮機工作。空調(diào)系統(tǒng)運行的能量最終都來自于燃油式發(fā)動機，空調(diào)系統(tǒng)的控制主要是溫度控制。目前，電動汽車的空調(diào)系統(tǒng)一般也包括壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流部件和控制系統(tǒng)，但驅(qū)動方式和控制方法并不相同第一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)仍使用獨立的燃油發(fā)動機，驅(qū)動空調(diào)壓縮機工作，這種方案與現(xiàn)有獨立式汽車空調(diào)系統(tǒng)類似，但整車仍需要配置燃油系統(tǒng)，不是純電動汽車；第二種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)通過汽車的電源系統(tǒng)向電動機供電，驅(qū)動開啟式或半封閉式壓縮機工作，相當于將獨立式汽車空調(diào)系統(tǒng)的燃油發(fā)動機換成電驅(qū)動的電動機；第三種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)通過電動汽車發(fā)動機和電磁離合器帶動空調(diào)壓縮機工作，相當于將非獨立式燃油汽車空調(diào)的發(fā)動機換成了電動汽車的電動機；第四種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，電動機內(nèi)置在封閉式壓縮機內(nèi)部，直接由電動汽車的電源系統(tǒng)向壓縮機供電來驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)運行，與家用空調(diào)的技術(shù)方案相同。從能量轉(zhuǎn)換和傳遞的關(guān)系分析，現(xiàn)有燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案和所述前三種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案，都存在電動機與壓縮機之間通過皮帶或齒輪相連的機械傳動機構(gòu)，能量轉(zhuǎn)換效率較低；第四種技術(shù)方案的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程少，有利于提高能源利用效率。特別地，該技術(shù)方案可以應用變頻壓縮機，進一步提高壓縮機和空調(diào)系統(tǒng)的效率。在現(xiàn)有汽車空調(diào)系統(tǒng)中，獨立式空調(diào)系統(tǒng)所用發(fā)動機的轉(zhuǎn)速十分穩(wěn)定，在額定工況時的輸入功率也是穩(wěn)定的。非獨立式空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機通過皮帶與發(fā)動機曲軸相連，空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化，與發(fā)動機的傳動比一般在1 1 1.2之間。而發(fā)動機轉(zhuǎn)速主要由駕駛員根據(jù)行駛需要進行控制，在需要增大行駛動力時提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 壓縮機轉(zhuǎn)速也隨之升高，空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率也增大。這時，并不是空調(diào)系統(tǒng)自身的制冷需求需要增大輸入功率，而是由于壓縮機轉(zhuǎn)速升高導致空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率和制冷量的增大。也就是說，由于系統(tǒng)設計的原因，此時空調(diào)系統(tǒng)消耗了高于其自身需求的功率，從而影響動力系統(tǒng)功率的提升，這也是一些小排量汽車在空調(diào)開啟時動力不足的原因所在。因此， 在增大動力系統(tǒng)功率時，也增大空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率的技術(shù)方法，是不必要和不合理的。對于電動汽車來說，動力系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的能量都來源于電源系統(tǒng)，而電源系統(tǒng)的輸出功率和容量是有限的。空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率不僅直接影響到動力系統(tǒng)所能使用的功率大小，而且還會影響到整車的續(xù)航里程。顯然，汽車的動力系統(tǒng)比空調(diào)系統(tǒng)具有更高的優(yōu)先級。為了保證電動汽車動力系統(tǒng)擁有所需要的輸入功率，或?qū)崿F(xiàn)所需要的續(xù)航里程，可以通過檢測電源系統(tǒng)的充電狀態(tài)、電池最大放電功率等參數(shù)來控制空調(diào)系統(tǒng)能否運行，當電源系統(tǒng)能量在保障動力系統(tǒng)運行的前提下不能同時滿足空調(diào)系統(tǒng)需求時，停止空調(diào)系統(tǒng)工作。如中國專利CN101623998A “電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法”、CN101852476A “一種純電動汽車空調(diào)控制系統(tǒng)及其控制方法”都應用了類似的控制方案。這種控制方法的本質(zhì)是將空調(diào)系統(tǒng)作為可以隨時卸載的輔助系統(tǒng)來處理，以保障動力系統(tǒng)的運行。但空調(diào)系統(tǒng)的頻繁卸載，不僅影響車輛的舒適性，而且由于再啟動時要重新建立系統(tǒng)壓差，不僅能耗增大，而且將嚴重影響壓縮機和空調(diào)系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。中國專利CN101913314A“一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)及其控制方法”中提出，當整車制冷量需求高時，電動壓縮機和鼓風機以較高的速度運轉(zhuǎn)；當整車制冷量需求低時，電動壓縮機和鼓風機以較低的速度運轉(zhuǎn)，以減少制冷工況時的能耗。該專利雖然涉及根據(jù)制冷量需求調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，以降低運行功率和能耗，但并未給出檢測或評價制冷量需求高低的方法， 也未給出調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方法，以及根據(jù)制冷量高低調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的控制規(guī)則。此外，即使空調(diào)系統(tǒng)要根據(jù)制冷量需求來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和功耗，也同樣是以保證動力系統(tǒng)運行為前提的。當電源系統(tǒng)的能量或功率不能同時保障動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)需求時，還是要停止空調(diào)系統(tǒng)工作。綜上所述，不論在現(xiàn)有燃油汽車還是電動汽車，在系統(tǒng)設計時都是將空調(diào)系統(tǒng)作為一個輔助的子系統(tǒng)，在不影響動力系統(tǒng)運行的前提下進行設計和優(yōu)化，未能充分綜合考慮動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的需求，在整車系統(tǒng)方案層面進行集成設計和優(yōu)化。一般地，汽車動力系統(tǒng)的特征時間(或響應時間)較短，而汽車空調(diào)系統(tǒng)的特征時間(或響應時間)較長。也就是說，汽車動力系統(tǒng)由于運行工況變化需要加速減速、或提升動力時，需要在幾秒甚至零點幾秒的時間內(nèi)發(fā)出控制指令，如換檔、加減油門或剎車，而動力系統(tǒng)也將在幾秒甚至零點幾秒內(nèi)作出響應，如動力增減或速度變化。而汽車空調(diào)系統(tǒng)則不同，空調(diào)開啟后往往需要幾十秒甚至幾分鐘車內(nèi)溫度才會達到設定值，而乘客感受到溫度明顯變化或舒適度變化的周期則更長。此外，在空調(diào)系統(tǒng)運行過程中，空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率及對應的制冷量短暫地發(fā)生變化，所導致溫度變化乃至乘客舒適度變化的周期也較長。 如果合理匹配動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的能耗，使空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率根據(jù)動力系統(tǒng)的消耗功率進行補償性控制，由于兩個系統(tǒng)響應時間相差較大，完全可以實現(xiàn)在不增大總功率消耗的條件下，即滿足動力系統(tǒng)的功率需求，又對空調(diào)系統(tǒng)的輸出特性即車內(nèi)溫度影響較小，乘客甚至感覺不到溫度或舒適度的明顯變化，從而實現(xiàn)動力系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的集成優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是綜合考慮電動汽車電源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的特點與需求，提出一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，在保障動力系統(tǒng)運行需求的同時，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的控制和運行條件，提高空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和可靠性，降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，提高電動汽車的整體性能。本發(fā)明所述的技術(shù)問題是通過下述技術(shù)方案來解決的一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，包括以下步驟(1)整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)；(2)整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值 PACe ；(3)空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC檢測空調(diào)系統(tǒng)運行的狀態(tài)參數(shù)，判斷是否需要開啟空調(diào)系統(tǒng)；(4)如果步驟(3)中判斷不需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC將整車控制器所發(fā)送的當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe與空調(diào)系統(tǒng)最小運行功率閾值PACt進行比較；(5)如果步驟(3)中判斷PACe < PACt,則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷PACe =PACt，則空調(diào)系統(tǒng)按照最小運行功率閾值PACt所對應的工作條件運行；如果步驟(3)判斷PACe > PACt,則空調(diào)系統(tǒng)按照空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則運行。其中，本發(fā)明所述整車控制器VMS和空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC，是指承擔各自控制功能的模塊，可以是兩個獨立的硬件系統(tǒng)，也可以是同一硬件系統(tǒng)內(nèi)部的兩個軟件模塊。其中，所述步驟(1)整車控制器VMS檢測當前整車運行狀態(tài)，按照定時掃描方式進行；所述步驟⑵整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，按照中斷請求方式進行。其中，所述步驟(1)中整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)包括電源系統(tǒng)中電池的連接狀態(tài)、和/或電池的充電狀態(tài)、和/或電池允許的最大放電功率1 ，動力系統(tǒng)的運行功率Pe及其它系統(tǒng)的運行功率1^。其中，所述步驟O)中整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，不大于當前電池允許的最大放電功率與動力系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的運行功率的差，即PACe彡P(guān)a-Pe-Ps0其中，所述步驟(5)中，當PACe > PACt時，空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)空調(diào)系統(tǒng)從停機狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)時，空調(diào)系統(tǒng)先按最小功率所對應的運行條件運行一定時間ts，以減小壓縮機的啟動負荷。典型地，ts為1 30秒。(2)車輛點火啟動且有開啟空調(diào)請求時，空調(diào)系統(tǒng)逐漸增大輸入功率PAC，直到達到空調(diào)系統(tǒng)最大運行功率值PACh，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，以增大空調(diào)系統(tǒng)的制冷量/制熱量，使車內(nèi)溫度盡快達到設定值。(3)通過車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率PAC 當溫差dT增大時，提高空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe ；當溫差dT縮小時，降低空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。(4)當車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT小于設定值dTs時，空調(diào)系統(tǒng)停機，或按最小功率所對應的運行條件運行。典型地，dTs為0. 5 3°C。所述調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)輸入功率的方法是空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機是輸出能力可調(diào)型壓縮機，調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，就可以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。具體的說，一種輸出能力可調(diào)型壓縮機是轉(zhuǎn)速可調(diào)式壓縮機，通過變頻控制器或其它調(diào)速裝置調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。另一種輸出能力可調(diào)型壓縮機是容量可調(diào)式壓縮機，如帶有卸載裝置的壓縮機，或數(shù)碼渦旋壓縮機，通過調(diào)節(jié)載荷比可以調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。所述調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)輸入功率的方法還包括，空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機是轉(zhuǎn)速可調(diào)式電機。通過變頻控制器可以調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，或者電機設有多個轉(zhuǎn)速檔來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。
所述調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)輸入功率的方法還包括，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)流裝置是電子膨脹閥。 通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度，可以改變空調(diào)系統(tǒng)的壓力降，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。其中，所述規(guī)則(3)的具體調(diào)節(jié)方法，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)壓縮機設有至少3級可調(diào)轉(zhuǎn)速，風扇電機設有至少2級可調(diào)轉(zhuǎn)速。(2)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT < dTs時，空調(diào)系統(tǒng)按最小功率PACt條件運行變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按低速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按低速檔運行； 但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不得高于PACe，否則空調(diào)系統(tǒng)停機。(3)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT > dTs且dT < Tl時，空調(diào)系統(tǒng)按中速條件運行變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按中速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行； 但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不高于PACe，否則按條件(2)運行。(4)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT > Tl時，空調(diào)系統(tǒng)按最大功率PACh條件 變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按高速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行；但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不高于PACe，否則按條件(3)運行。典型地，(TTs為 0. 5 3°C，Tl 為 5 10°C。其中，所述空調(diào)系統(tǒng)最小功率閾值PACt所對應的運行條件，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)轉(zhuǎn)速可調(diào)式壓縮機按最低轉(zhuǎn)速運行，或能力可調(diào)型壓縮機按最小載荷條件卸載運行；(2)冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按最低轉(zhuǎn)速運行，或以低速檔運行；(3)電子膨脹閥設為最大開度。本發(fā)明的有效效果是，通過電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，將空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率與動力系統(tǒng)的消耗功率進行匹配，既滿足了動力系統(tǒng)的功率需求，又提高了空調(diào)系統(tǒng)的運行效率和控溫精度，從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和能效比，也有利于提高電動汽車的續(xù)航里程。


附圖1是實施例的電動汽車整車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是現(xiàn)有汽車空調(diào)系統(tǒng)在典型工況下的運行狀態(tài)示意圖；附圖3是實施例的汽車空調(diào)系統(tǒng)在典型工況下的運行狀態(tài)示意圖。圖中MCU 電機控制單元，BMS 電池管理系統(tǒng)，VMS 整車控制器，ASC 空調(diào)系統(tǒng)控制器，MT 電機，HVB 高壓電池，LVB 低壓蓄電池，INV 變頻控制器，VSC 變頻壓縮機，F(xiàn)M 風扇電機，CAN =CAN網(wǎng)絡，LVP 低壓電源網(wǎng)絡，HVP 高壓電源網(wǎng)絡。
具體實施例方式本實施例提供一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，是本發(fā)明的多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。附圖1給出了本實施例的電動汽車整車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，與本發(fā)明無關(guān)的系統(tǒng)被省略。圖中以虛線表示通訊或控制信號連接，以實線表示電源連接。電動汽車的整車控制器VMS、電機控制單元MCU、電池管理系統(tǒng)BMS和空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC通過CAN網(wǎng)絡連
7接和通訊，低壓蓄電池LVB通過低壓電源網(wǎng)絡LVP為整車控制器VMS、電機控制單元MCU、電池管理系統(tǒng)BMS、空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC和變頻控制器INV等系統(tǒng)或模塊提供低壓電源，高壓電池HVB通過高壓電源網(wǎng)絡HVP向電機MT、變頻壓縮機VSC和風扇電機FM等高壓負載提供高壓電源。其中，本實施例所述整車控制器VMS和空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC，是指承擔各自控制功能的模塊，可以是兩個獨立的硬件系統(tǒng)，也可以是同一硬件系統(tǒng)內(nèi)部的兩個軟件模塊。變頻壓縮機VSC是轉(zhuǎn)速可調(diào)式電機，設有至少多級可調(diào)轉(zhuǎn)速，通過變頻控制器INV 可以調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。本實施例提供一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，包括以下步驟(1)整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)；(2)整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值 PACe ；(3)空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC檢測空調(diào)系統(tǒng)運行的狀態(tài)參數(shù)，判斷是否需要開啟空調(diào)系統(tǒng)；(4)如果步驟(3)中判斷不需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC將整車控制器所發(fā)送的當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe與空調(diào)系統(tǒng)最小運行功率閾值PACt進行比較；(5)如果步驟(3)中判斷PACe < PACt,則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷PACe =PACt，則空調(diào)系統(tǒng)按照最小運行功率閾值PACt所對應的工作條件運行；如果步驟(3)判斷PACe > PACt,則空調(diào)系統(tǒng)按照空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則運行。其中，所述步驟(1)整車控制器VMS檢測當前整車運行狀態(tài)，按照定時掃描方式進行；所述步驟⑵整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，按照中斷請求方式進行。其中，所述步驟(1)中整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)包括電源系統(tǒng)中電池的連接狀態(tài)、和/或電池的充電狀態(tài)、和/或電池允許的最大放電功率1 ，動力系統(tǒng)的運行功率Pe及其它系統(tǒng)的運行功率1^。其它系統(tǒng)的運行功率1^，是指除電機、空調(diào)系統(tǒng)外的其它高壓電源負載的運行功率。整車控制器VMS檢測電池允許的最大放電功率，動力系統(tǒng)的運行功率及其它系統(tǒng)的運行功率，可以是直接檢測功率信號，也可以是通過檢測電流、轉(zhuǎn)速等能反映功率狀態(tài)的其它信號簡介測算功率值。其中，所述步驟O)中整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，不大于當前電池允許的最大放電功率與動力系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的運行功率的差，即PACe彡P(guān)a-Pe-Ps0其中，所述步驟(3)中空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC檢測空調(diào)系統(tǒng)運行的狀態(tài)參數(shù)包括車內(nèi)溫度，和/或車外環(huán)境溫度，和/或空調(diào)設定溫度，和/或是否有打開空調(diào)請求。其中，所述步驟(5)中，當PACe > PACt時，空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)空調(diào)系統(tǒng)從停機狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)時，空調(diào)系統(tǒng)先按最小功率PACt所對應的運行條件運行一定時間ts，以減小壓縮機的啟動負荷。典型地，ts為1 30秒。(2)車輛點火啟動且有開啟空調(diào)請求時，空調(diào)系統(tǒng)逐漸增大輸入功率PAC，直到達到空調(diào)系統(tǒng)最大運行功率值PACh，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，以增大空調(diào)系統(tǒng)的制冷量/制熱量，使車內(nèi)溫度盡快達到設定值。(3)通過車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率PAC:當溫差dT增大時，提高空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe ；當溫差dT縮小時，降低空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。(4)當車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT小于設定值dTs時，空調(diào)系統(tǒng)停機，或按最小功率PACt所對應的運行條件運行。典型地，dTs為0. 5 3°C。所述規(guī)則(1)中空調(diào)系統(tǒng)從停機狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)，包括車輛點火發(fā)動且有開啟空調(diào)請求的條件，也包括車輛運行中開啟空調(diào)請求的條件。所述規(guī)則O)中車輛點火啟動且有開啟空調(diào)請求時，不包括車輛運行中開啟空調(diào)請求的條件，只應用于車輛剛啟動時， 此時車內(nèi)溫度往往很高/低，空調(diào)系統(tǒng)要盡快升至最大功率條件運行，快速降低/升高車內(nèi)溫度。所述調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)輸入功率的方法還包括，空調(diào)系統(tǒng)風扇電機FM可以是轉(zhuǎn)速可調(diào)式電機，設有至少2級可調(diào)轉(zhuǎn)速。所述調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)輸入功率的方法還包括，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)流裝置是電子膨脹閥。 通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度，可以改變空調(diào)系統(tǒng)的壓力降，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。其中，所述規(guī)則(3)的具體調(diào)節(jié)方法，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)壓縮機設有至少3級可調(diào)轉(zhuǎn)速，風扇電機設有至少2級可調(diào)轉(zhuǎn)速。(2)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT < dTs時，空調(diào)系統(tǒng)按最小功率PACt條件運行變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按低速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按低速檔運行； 但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不得高于PACe，否則空調(diào)系統(tǒng)停機。(3)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT > dTs且dT < Tl時，空調(diào)系統(tǒng)按中速條件運行變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按中速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行； 但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不高于PACe，否則按條件(2)運行。(4)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT > Tl時，空調(diào)系統(tǒng)按最大功率PACh條件 變頻控制器調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按高速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行；但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不高于PACe，否則按條件(3)運行。典型地，dTs為 0. 5 3°C，Tl 為 5 10°C。其中，所述空調(diào)系統(tǒng)最小功率閾值PACt所對應的運行條件，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)轉(zhuǎn)速可調(diào)式壓縮機按最低轉(zhuǎn)速運行，或能力可調(diào)型壓縮機按最小載荷條件卸載運行；(2)冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按最低轉(zhuǎn)速運行，或以低速檔運行；(3)電子膨脹閥設為最大開度。如果該運行功率隨車外環(huán)境溫度變化，則最小運行功率閾值PACt是指在當前車外環(huán)境溫度下空調(diào)的最小運行功率。附圖2和附圖3給出了現(xiàn)有汽車空調(diào)系統(tǒng)和應用本實施例的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)在典型工況下的仿真運行結(jié)果。圖2、圖3中橫坐標為時間，下圖Riit是動力系統(tǒng)的運行功率曲線，中圖Pac是空調(diào)系統(tǒng)的運行功率曲線，上圖是Tear車內(nèi)溫度曲線。動力系統(tǒng)的運行功率Riit隨車輛運行工況而變化，包括啟動、加速、勻速、減速、怠速、減速、停車等不同狀態(tài)過程，是由駕駛員根據(jù)行駛需要進行控制的。圖2中現(xiàn)有的汽車空調(diào)系統(tǒng)是非獨立式空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化，但當動力系統(tǒng)在最大功率運行時，由于系統(tǒng)總功率限制而使空調(diào)系統(tǒng)被關(guān)閉， 此時車內(nèi)溫度明顯上升?？照{(diào)壓縮機根據(jù)車內(nèi)溫度開停，使車內(nèi)溫度波動也較大。圖3中應用本實施例的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)，在啟動階段空調(diào)系統(tǒng)以較高功率運行使車內(nèi)溫度快速降低，在車輛行駛過程中壓縮機低頻運行使溫度控制較為平穩(wěn)。即使當動力系統(tǒng)在最大功率運行時，空調(diào)系統(tǒng)也能以最小功率運行，既保證動力系統(tǒng)的功率需求，又使車內(nèi)溫度不會明顯上升。將空調(diào)系統(tǒng)的運行功率Pac沿時間積分可以得到空調(diào)系統(tǒng)在該時間段的能耗。在相同行駛條件和舒適度的條件下，應用本實施例的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的總能耗較現(xiàn)有汽車空調(diào)系統(tǒng)的總能耗降低22. 6%。這是由于本實施例中空調(diào)壓縮機沒有頻繁開停，大多數(shù)時間段內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)處于能效比高的低頻運行。
權(quán)利要求
1.一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)；(2)整車控制器VMS向空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC發(fā)送當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe；(3)空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC檢測空調(diào)系統(tǒng)運行的狀態(tài)參數(shù)，判斷是否需要開啟空調(diào)系統(tǒng)；(4)如果步驟(3)中判斷不需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC將整車控制器所發(fā)送的當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe與空調(diào)系統(tǒng)最小運行功率閾值PACt進行比較；(5)如果步驟(3)中判斷PACe< PACt，則空調(diào)系統(tǒng)停機；如果步驟(3)判斷PACe = PACt，則空調(diào)系統(tǒng)按照最小運行功率閾值PACt所對應的工作條件運行；如果步驟(3)判斷 PACe > PACt，則空調(diào)系統(tǒng)按照空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則運行。
2.如權(quán)利要求1所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，所述步驟(1)中整車控制器VMS檢測當前整車運行的狀態(tài)參數(shù)包括電源系統(tǒng)中電池的連接狀態(tài)、和 /或電池的充電狀態(tài)、和/或電池允許的最大放電功率1 ,動力系統(tǒng)的運行功率Pe及其它系統(tǒng)的運行功率I^s。
3.如權(quán)利要求1所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中所述當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe，不大于當前電池允許的最大放電功率與動力系統(tǒng)及其它系統(tǒng)的運行功率的差，即=PACe彡P(guān)a-Pe-Ps0
4.如權(quán)利要求1所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，所述步驟 (5)中所述空調(diào)系統(tǒng)控制器ASC所確定的控制規(guī)則，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)空調(diào)系統(tǒng)從停機狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)時，空調(diào)系統(tǒng)先按最小功率所對應的運行條件運行一定時間ts ；(2)車輛點火啟動且有開啟空調(diào)請求時，空調(diào)系統(tǒng)逐漸增大輸入功率PAC，直到達到空調(diào)系統(tǒng)最大運行功率值PACh，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe ；(3)通過車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率PAC；(4)當車內(nèi)溫度與設定溫度之間的溫差dT小于設定值dTs時，空調(diào)系統(tǒng)停機，或按最小功率所對應的運行條件運行。
5.如權(quán)利要求4所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于所述規(guī)則(3)的具體調(diào)節(jié)方法是，當溫差dT增大時，提高空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率，但不高于當前空調(diào)系統(tǒng)最大允許功率值PACe ；當溫差dT縮小時，降低空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。
6.如權(quán)利要求4所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，所述規(guī)則 (3)的具體調(diào)節(jié)方法包括以下控制條件(1)壓縮機設有至少3級可調(diào)轉(zhuǎn)速，風扇電機設有至少2級可調(diào)轉(zhuǎn)速；(2)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT< dTs時，調(diào)節(jié)壓縮機按低速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按低速檔運行；但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不得高于PACe，否則空調(diào)系統(tǒng)停機；(3)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT> dTs且dT < Tl時，調(diào)節(jié)壓縮機按中速檔運行， 冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行；但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不得高于PACe，否則按條件 ⑵運行；(3)當車內(nèi)溫度與設定溫度的溫差dT > Tl時，調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速按高速檔運行，冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按高速檔運行；但空調(diào)系統(tǒng)運行功率不高于PACe，否則按條件(3)運行。
7.如權(quán)利要求4所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，通過變頻控制器或其它調(diào)速裝置調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。
8.如權(quán)利要求4所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)載荷比可以調(diào)節(jié)壓縮機的輸出能力，以調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率。
9.如權(quán)利要求4所述的電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，其特征在于，所述空調(diào)系統(tǒng)最小功率所對應的運行條件，包括以下一項或多項控制規(guī)則的組合(1)轉(zhuǎn)速可調(diào)式壓縮機按最低轉(zhuǎn)速運行，或能力可調(diào)型壓縮機按最小載荷條件卸載運行；(2)冷凝器和蒸發(fā)器風扇電機按最低轉(zhuǎn)速運行，或以低速檔運行；(3)電子膨脹閥設為最大開度。
全文摘要
本發(fā)明屬于涉及電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，目的是綜合考慮電動汽車電源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的特點與需求，提出一種電動汽車空調(diào)系統(tǒng)的自適應控制方法，將空調(diào)系統(tǒng)的輸入功率與動力系統(tǒng)的消耗功率進行匹配，優(yōu)化空調(diào)系統(tǒng)的控制和運行條件，既滿足了動力系統(tǒng)的功率需求，又提高了空調(diào)系統(tǒng)的運行效率和控溫精度，從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的舒適性和能效比，也有利于提高電動汽車的續(xù)航里程。
文檔編號B60R16/037GK102320278SQ20111025031
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者黃曉峰 申請人:常州市西屋自動化有限公司