本發(fā)明涉及變頻空調(diào)壓縮機(jī)控制技術(shù)，尤其是一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法。

背景技術(shù)：

汽車空調(diào)對(duì)于汽車安全行駛，乘車人員舒適性至關(guān)重要，隨著新能源汽車的興起，電動(dòng)壓縮機(jī)逐漸運(yùn)用于汽車空調(diào)中，變頻技術(shù)的引入可以提高制冷系統(tǒng)的能效比，提高汽車蓄電池的續(xù)航能力和駕駛室溫度控制的精度。合理的壓縮機(jī)頻率控制對(duì)于發(fā)揮變頻空調(diào)優(yōu)勢(shì)起到?jīng)Q定性作用，開展壓縮機(jī)頻率控制方法的研究有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法與控制系統(tǒng)，在隨著外界負(fù)荷變化的同時(shí)改變壓縮機(jī)頻率輸出，同時(shí)考慮到制冷系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，所述控制方法包括：

實(shí)時(shí)采集車內(nèi)溫度和空調(diào)系統(tǒng)低壓；

判斷溫度變化趨勢(shì)；

在一個(gè)控制周期內(nèi)，根據(jù)車內(nèi)溫度和用戶設(shè)定溫度之間的偏差值△T以及溫度變化趨勢(shì)，計(jì)算出壓縮機(jī)能力需求系數(shù)K，進(jìn)而計(jì)算出壓縮機(jī)輸出頻率；

在一個(gè)補(bǔ)償周期內(nèi)，根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)低壓和目標(biāo)低壓之間的偏差值△P，采用低壓補(bǔ)償控制方法，計(jì)算出低壓補(bǔ)償值，根據(jù)低壓補(bǔ)償值改變壓縮機(jī)輸出頻率。

所述控制方法，進(jìn)一步的，所述溫度變化趨勢(shì)包括溫度上升區(qū)間和溫度下降區(qū)間。

所述控制方法，進(jìn)一步的，所述車內(nèi)溫度和設(shè)定溫度之間的偏差值△T范圍分為：

處于溫度上升區(qū)間，△T≤0℃，0＜△T≤0.5℃，0.5＜△T≤1℃，△T＞1℃；

處于溫度下降區(qū)間，△T＞0℃，-0.5℃＜△T≤0℃，-1＜△T≤-0.5℃，△T≤-1℃。

所述控制方法，進(jìn)一步的，所述出壓縮機(jī)能力需求系數(shù)K根據(jù)車內(nèi)溫度和設(shè)定溫度之間的偏差值△T以及溫度變化趨勢(shì)的不同，分為以下幾檔：0％；30％；60％；100％。

所述控制方法，進(jìn)一步的，所述壓縮機(jī)輸出頻率＝壓縮機(jī)最大頻率×能力需求系數(shù)K。

所述控制方法，進(jìn)一步的，所述低壓補(bǔ)償控制方法采用PID控制方法。

所述控制方法，進(jìn)一步的，還包括：

實(shí)時(shí)采集蒸發(fā)器溫度和空調(diào)系統(tǒng)高壓，當(dāng)蒸發(fā)器溫度在一段時(shí)間內(nèi)處于0℃以下或空調(diào)系統(tǒng)高壓偏離安全值時(shí)時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行。

一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

車內(nèi)溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集車內(nèi)溫度；

低壓傳感器，用于實(shí)時(shí)采集空調(diào)系統(tǒng)低壓；

數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元連接車內(nèi)溫度傳感器和低壓傳感器，用于判斷溫度變化趨勢(shì)，并根據(jù)車內(nèi)溫度和設(shè)定溫度之間的偏差值△T以及溫度變化趨勢(shì)，計(jì)算出壓縮機(jī)能力需求系數(shù)K，進(jìn)而計(jì)算出壓縮機(jī)輸出頻率；

低壓補(bǔ)償控制器，低壓補(bǔ)償控制器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)低壓和目標(biāo)低壓之間的偏差值△P，采用低壓補(bǔ)償控制方法，計(jì)算出低壓補(bǔ)償值；

變頻空調(diào)控制器，變頻空調(diào)控制器分別連接數(shù)據(jù)處理單元和變頻壓縮機(jī)，用于根據(jù)低壓補(bǔ)償值改變壓縮機(jī)輸出頻率。

所述控制系統(tǒng)，進(jìn)一步的，還包括：

蒸發(fā)器溫度傳感器，蒸發(fā)器溫度傳感器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于實(shí)時(shí)采集蒸發(fā)器溫度；

高壓傳感器，高壓傳感器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于實(shí)時(shí)采集空調(diào)系統(tǒng)高壓。

有益效果：本發(fā)明的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法及系統(tǒng)，綜合考慮了制冷量需求和低壓，屬于二者混合控制，在保證制冷能力輸出的同時(shí)，盡最大可能的維持制冷低壓，使得制冷系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明控制方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。

如圖1所示，本發(fā)明的一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制方法，所述控制方法包括：

第一步驟：實(shí)時(shí)采集車內(nèi)溫度和空調(diào)系統(tǒng)低壓。設(shè)定數(shù)據(jù)采集周期為20S，在每一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期(20S)初，車內(nèi)溫度傳感器采集車內(nèi)溫度，輸入給數(shù)據(jù)處理單元，低壓傳感器采集空調(diào)系統(tǒng)低壓值，由數(shù)據(jù)處理單元處理后輸入給低壓補(bǔ)償控制器。

第二步驟：判斷溫度變化趨勢(shì)。設(shè)定判斷周期為60s，數(shù)據(jù)處理單元將溫度傳感器傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在每個(gè)判斷周期(60s)內(nèi)進(jìn)行求平均值，若某個(gè)周期內(nèi)的溫度平均值T(n)比上個(gè)周期的溫度平均值T(n-1)大，即T(n)＞T(n-1)，則判斷為溫度上升區(qū)間(上升沿)；若T(n)≤T(n-1)，則判斷為溫度下降區(qū)間(下降沿)，為了避免溫度波動(dòng)帶來的誤動(dòng)作，判斷周期應(yīng)不能太小。

第三步驟：計(jì)算壓縮機(jī)輸出頻率。

首先：設(shè)定壓縮機(jī)輸出頻率控制周期為40S，在每一個(gè)控制周期(40S)初，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)用戶設(shè)定溫度和車內(nèi)溫度，計(jì)算一次偏差值△T，△T＝車內(nèi)溫度值-用戶設(shè)定溫度值，根據(jù)偏差值△T范圍和溫度變化趨勢(shì)判斷結(jié)果，按照下面的方法確定出能力需求系數(shù)K：

上升沿：

△T≤0℃，K＝0％；

0＜△T≤0.5℃，K＝30％；

0.5＜△T≤1℃，K＝60％；

△T＞1℃，K＝100％；

下降沿：

△T＞0℃，K＝100％；

-0.5℃＜△T≤0℃，K＝60％；

-1＜△T≤-0.5℃，K＝30％；

△T≤-1℃，K＝0％；

然后，根據(jù)能力需求系數(shù)K，計(jì)算出每個(gè)控制周期(40s)初的壓縮機(jī)輸出頻率：所述壓縮機(jī)輸出頻率＝壓縮機(jī)最大頻率×能力需求系數(shù)K，假設(shè)壓縮機(jī)最大輸出100Hz，對(duì)應(yīng)制冷量4000W，最小頻率20Hz，對(duì)應(yīng)制冷量800W，壓縮機(jī)頻率變化最小2Hz，則可以根據(jù)輸出頻率將壓縮機(jī)輸出分成41個(gè)檔位(STEP)，如下表所示，例如，當(dāng)壓縮機(jī)以頻率40Hz運(yùn)行時(shí)，STEP＝11，制冷量1600W；

第四步驟：采用低壓補(bǔ)償控制方法改變壓縮機(jī)輸出頻率。

首先：設(shè)定低壓補(bǔ)償周期為120S，在每一個(gè)低壓補(bǔ)償周期(120S)初，低壓補(bǔ)償控制器根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)低壓和目標(biāo)低壓之間的偏差值，采用低壓補(bǔ)償控制方法，計(jì)算出低壓補(bǔ)償值△STEP，低壓補(bǔ)償控制方法采用PID控制，按照以下公式計(jì)算低壓補(bǔ)償值△STEP：

當(dāng)前偏差值△P＝當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)低壓值-目標(biāo)低壓值；

偏差變化值△△P＝當(dāng)前偏差值△P-上一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期(20S)初的偏差值；

當(dāng)△P≥0.3Bar或△P≤-0.3Bar時(shí)；

△STEP＝取整(△P×比例常數(shù)(P1)+△△P×微分常數(shù)(D1))；

當(dāng)-0.3Bar＜△P＜0.3Bar時(shí)；

△STEP＝取整(△△P×微分常數(shù)(D2)+∑△P×積分常數(shù)(I1))；

壓力傳感器每20s保存一次低壓值，最近偏差保留五個(gè)，計(jì)算∑△P值；

然后：在每一個(gè)低壓補(bǔ)償周期(120S)初，在計(jì)算出的壓縮機(jī)輸出頻率上補(bǔ)償△STEP輸出，每2min補(bǔ)償一次。第n個(gè)周期補(bǔ)償后的輸出STEP＝STEP(n)+△STEP(n)，STEP(n)為此時(shí)按照上述能力需求計(jì)算出的壓縮機(jī)輸出。

另外，為了保證變頻空調(diào)壓縮機(jī)的正常安全運(yùn)行，在上述第一步驟中，還實(shí)時(shí)采集蒸發(fā)器溫度和空調(diào)系統(tǒng)高壓，數(shù)據(jù)采集周期同樣為20S，在每一個(gè)數(shù)據(jù)采集周期(20S)初，蒸發(fā)器溫度傳感器采集蒸發(fā)器溫度值，輸入給數(shù)據(jù)處理單元，高壓傳感器采集空調(diào)系統(tǒng)高壓值，輸入給數(shù)據(jù)處理單元，當(dāng)蒸發(fā)器溫度在一段時(shí)間內(nèi)處于0℃以下或空調(diào)系統(tǒng)高壓偏離安全值時(shí)時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行。

下面舉個(gè)具體實(shí)例加以說明：

壓縮機(jī)采用上述壓縮機(jī)，頻率運(yùn)行范圍20Hz至100Hz，分為41個(gè)STEP輸出。具體容量表如上述所示。低壓補(bǔ)償?shù)腜ID控制參數(shù)假設(shè)為P1＝2，D1＝4，D2＝5，I1＝1.4?？刂颇繕?biāo)為25℃，低壓2.93Bar，對(duì)應(yīng)蒸發(fā)溫度0℃。

下面計(jì)算6min內(nèi)的壓縮機(jī)頻率輸出，6min內(nèi)的低壓和車內(nèi)溫度變化如下表所示。

第一分鐘內(nèi)的溫度變化趨勢(shì)為下降沿(0s之前的數(shù)據(jù)沒有列出)。

1)第一個(gè)頻率控制周期，0s時(shí)按照能需(能力需求系數(shù)K)計(jì)算出的輸出STEP＝41，即壓縮機(jī)100Hz輸出，低壓補(bǔ)償按照公式：取整(△P×2+△△P×4)＝取整(-0.53*2+0*4)＝取整(-1.06)＝-1低壓補(bǔ)償△STEP＝-1，因此在0s時(shí)按照STEP＝40輸出,即頻率為98Hz；

2)第二個(gè)頻率控制周期，第40s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝41，即壓縮機(jī)100HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為41。由于上次周期頻率98Hz，因此這時(shí)候壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)逐漸升頻到100Hz。

3)第三個(gè)頻率控制周期，第80s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝21，即壓縮機(jī)60HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為21。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)降頻。

4)第四個(gè)頻率控制周期，第120s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝6，即壓縮機(jī)30HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)需要低壓補(bǔ)償，低壓補(bǔ)償按照公式：取整(△△P×5+∑△P×1.4)＝取整(0.1*5+(-0.33-0.3-0.24-0.13-0.03)*1.4)＝取整(-0.942)＝0

低壓補(bǔ)償△STEP＝0，因此在120s時(shí)STEP為6。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)降頻。

5)第五個(gè)頻率控制周期，第160s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝0，即壓縮機(jī)0HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為0。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)降頻至0。

6)第六個(gè)頻率控制周期，第200s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝0，即壓縮機(jī)0HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為0。此時(shí)壓縮機(jī)頻率保持為0。

7)第七個(gè)頻率控制周期，第240s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝6，即壓縮機(jī)30HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)需要低壓補(bǔ)償，低壓補(bǔ)償△STEP＝0，STEP按照補(bǔ)償后輸出為6。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)升頻至30Hz。

8)第八個(gè)頻率控制周期，第280s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝6，即壓縮機(jī)30HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為6。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)降頻至30Hz。

9)第九個(gè)頻率控制周期，第320s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝21，即壓縮機(jī)60HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)不需要低壓補(bǔ)償，STEP按照能需計(jì)算輸出為21。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)升頻至60Hz。

10)第十個(gè)頻率控制周期，第360s時(shí)按照能需計(jì)算出的輸出STEP＝41，即壓縮機(jī)100HZ輸出，由于低壓補(bǔ)償周期為2min，此時(shí)需要低壓補(bǔ)償，低壓補(bǔ)償△STEP＝-1，STEP按照補(bǔ)償后輸出為40。此時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)當(dāng)升頻至98Hz。

如圖2所示，本發(fā)明的一種基于混合控制策略的電動(dòng)車變頻空調(diào)壓縮機(jī)頻率控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

車內(nèi)溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)采集車內(nèi)溫度；

低壓傳感器，用于實(shí)時(shí)采集空調(diào)系統(tǒng)低壓；

數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元連接車內(nèi)溫度傳感器和低壓傳感器，用于判斷溫度變化趨勢(shì)，并根據(jù)車內(nèi)溫度和設(shè)定溫度之間的偏差值△T以及溫度變化趨勢(shì)，計(jì)算出壓縮機(jī)能力需求系數(shù)K，進(jìn)而計(jì)算出壓縮機(jī)輸出頻率；

低壓補(bǔ)償控制器，低壓補(bǔ)償控制器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)低壓和目標(biāo)低壓之間的偏差值△P，采用低壓補(bǔ)償控制方法，計(jì)算出低壓補(bǔ)償值；

變頻空調(diào)控制器，變頻空調(diào)控制器連接數(shù)據(jù)處理單元和變頻壓縮機(jī)，用于根據(jù)低壓補(bǔ)償值改變壓縮機(jī)輸出頻率；

蒸發(fā)器溫度傳感器，蒸發(fā)器溫度傳感器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于實(shí)時(shí)采集蒸發(fā)器溫度，當(dāng)蒸發(fā)器溫度在一段時(shí)間內(nèi)處于0℃以下時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行；

高壓傳感器，高壓傳感器連接數(shù)據(jù)處理單元，用于實(shí)時(shí)采集空調(diào)系統(tǒng)高壓，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)高壓偏離安全值時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。