汽车空调末端控制方法与流程

本发明涉及温度调节装置的控制方法技术领域，尤其涉及一种汽车空调末端控制方法。

背景技术：

汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀需要吸收大量热能的原理制冷。压缩式制冷机的节能是一个牵涉面很广的问题，可以从许多方面予以考虑，包括制冷循环、制冷剂的选择，压缩机和换热器的设计，装置的选配设计和布置，空调的使用等予以说明。

目前，常用汽车空调节能方法：1)制冷剂的选择，当蒸发温度及冷凝温度给定时，采用不同制冷剂其制冷系数仅随制冷剂的标准沸点而改变，根据计算标准沸点越高，则其制冷系数越高，应选用标准沸点高的制冷剂，并考虑其他因素，综合选定合适的制冷剂。

2)改进汽车压缩机结构，采用变排量压缩机，由于汽车空调压缩机转速随着汽车速度的增加而增加，汽车高速行驶时，压缩机制冷量和功耗将增大，这对车室内的舒适性和汽车的动力性能都不利，为了解决这个问题就需要采用变排量压缩，就像汽车的档位变速箱一样，可根据实际需要改变制冷量。

3)提高换热器效率，改进翅片的形状来达到强化传热的效果。

4)提高车体的隔热保温能力，在夏季汽车空调能使车内温度降低的主要原因是空调系统单位时间通过制冷剂带走的热量大于从外界通过门窗散入的热量。当车内温度趋于稳定时制冷剂带走的热量等于从外界通过门窗散入的热量。可见如果门窗的隔热保温效果好，必然会降低压缩机的功耗等措施。上述这些措施均是在硬件设备上提高汽车空调效率，达到节能的目的，但其缺点在于制造成本较高，且节能效果一般。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车空调末端控制方法，通过所述方法调节车内空气，使车内空气能够满足质量要求，并使空气流通分布均匀，且更节能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种汽车空调末端控制方法，其特征在于：汽车空调的末端控制器采用两路模拟量输入，第一路为车内温度传感器输入，用于检测车内的温度，设定车内的舒适程度；第二路为二氧化碳传感器输入，用于检测车内的二氧化碳含量，保持车内的通风条件；并采用两路模拟量输出，第一路为加热阀的加热线圈位置输出，第二路为阻尼阀位置输出；其中加热阀的加热线圈位置设定一个最大极限值，加热线圈位置可在最大极限位置内进行自动调整，气流根据车内负载条件，通过调节阻尼阀位置来改变，其控制方法如下：

1)冷却模式：关闭加热阀，车内冷却温度设定点通过调节阻尼阀位置进行保持；

2)通风模式：通过调节阻尼阀位置保持二氧化碳浓度设定点，车内温度设定点通过调节加热阀的加热线圈位置保持；

3)加热模式：车内温度设定点通过调节加热阀的加热线圈位置和阻尼阀的位置保持。

进一步的技术方案在于：当控制末端被设置为冷却模式时，车内温度冷却设定点通过调节阻尼阀的位置进行保持，在冷却模式下，末端控制器检查两个条件：

第一个条件：二氧化碳浓度是否比设定值高；

第二个条件：车内温度是否达到加热设定点；

当第一个条件满足时，控制末端被切换到通风模式，在这种模式下，控制器通过调节阻尼阀的位置来保持二氧化碳浓度设定点；在通风模式，末端控制器检测二氧化碳浓度，如果二氧化碳浓度在设定点以下，控制末端从通风模式切换至冷却模式；

当第二个条件满足时，控制末端从冷却模式切换至加热模式，加热阀的加热线圈最低限度的位置设置为0，加热阀加热线圈的最大阀位置被设置为v₁，末端控制器控制加热阀的加热线圈在0和最大阀位置v₁之间动作，调节加热线圈位置来保持车内加热温度设定点。

进一步的技术方案在于：在加热模式下，末端控制器检测一下四个条件：

第三个条件：加热阀处于全封闭状态，车内温度到达冷却设定点；

第四个条件：加热阀的位置小于最大位置与阀门比例因子的比值，即：V<V_max/α；

第五个条件：加热阀到达最大位置并且车内温度在热设定点以下；

第六个条件：CO₂浓度比设定点更高；

当第三个条件满足时，控制末端从加热模式切换为冷却模式；当第四个条件满足时，加热阀位置由阀门位置因子改变而改变，即：D_h＝D_h×(1-β)；当第五个条件满足时，将阀门位置设置为当前最大的阀门位置的α倍并且监控车内的温度；当第六个条件满足时，控制末端切换到通风模式，其中α为加热阀闸板的位置增量步宽，β为阀门的位置因子。

进一步的技术方案在于：当第五个条件满足时，如果车内温度增加时，设置加热阀的加热线圈最大位置为当前阀门最大位置的α倍，调节加热线圈的位置以保持车内温度；如果车内温度不上升，通过调节α因子来减少最大位置，监测车内温度，如果车内温度升高，将加热线圈最大位置设置在V_max/α，在0和最大位置之间调节加热线圈的位置以保持车内温度；如果车内温度不增加，设置在最大的加热线圈位置并且增加加热线圈的位置，监控车内温度，如果车内温度升高，调节加热线圈位置以保持车内温度；如果车内温度不增加，减少气流并监测车内温度度；如果车内温度下降后，返回到循环加热，其中V_max为加热阀的加热线圈位置最大值。

进一步的技术方案在于：所述温度传感器用于检测车内入门区的温度信息。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1)最佳排气温度下，空气流通，防止短时不同条件的热负荷。在最佳的气流速度，如果排气温度超过32℃适当提高车内空气温度分布仍可维持。2)根据数值分析，计算出气流的比例最低6～35％的设计基础上，气流的温度区负载控制，满足车内空气质量的要求，并且使空气流通分布均匀。3)模拟进行的放电影响空气温度和气流速度对能源的消耗率，模拟数据显示，与现有的设定点比较，改进案例可以每年节能29％。4)变风量末端控制器自动识别优化控制算法，通过重新确定和实现加热气流的最低利率排出空气的温度和气流下的工作条件，确保了优质的车内空气的混合和温度控制。过度主气流会自动阻止与自动调整加热气流，提高了整体系统的可靠性、舒适性并且降低能源损耗、减少排放。

附图说明

图1是本发明所述方法的流程图；

图2是汽车空调末端控制原理框图；

其中：1、温度传感器 2、二氧化碳传感器 3、加热阀 4、加热线圈 5、阻尼阀。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种汽车空调末端控制方法，所述方法的基本原理为控制末端的自动识别算法，并实现通过重置最大阀位置和实际工作条件下的阻尼器位置调节最低加热气流。即保证了车内空气混合、温度控制和自动调节，又避免了过度的加热气流，可以提高系统的可靠性又能降低成本。其控制参数为：两个模拟量输入、两个模拟量输出参数和6个自动识别控制算法设定参数，如表1所示。

表1：参数表

图2为汽车空调末端控制原理框图，汽车空调末端控制方法采用两路模拟量输入，一路：车内温度传感器，测量车内温度，用于设定车内的舒适程度；二路：二氧化碳传感器用于监测CO₂水平，保持车内的通风条件。两路模拟量输出，一路：再热阀的位置；二路：气流调制阻尼器的位置，都采用传统的控制器安装方式。对于自动识别控制算法的控制逻辑，加热阀位置设定一个最大极限位置，它可以在最大极限位置内进行自动调整，气流可以根据车内负载条件，通过调节阻尼阀位置来变化。其控制逻辑如下：

1)冷却模式：关闭加热阀门，车内冷却温度设定点通过调节阻尼阀位置进行调保持。

2)通风模式：通过调节阻尼阀位置保持CO₂浓度设定点，车内温度设定点通过调节加热阀门保持。

3)加热模式：车内温度设定点通过调节加热阀门和阻尼阀位置保持。

控制过程如下:

当控制末端被设置为冷却模式，车内温度冷却设定点通过调节阻尼阀位置进行保持。在冷却模式下，控制器检查两个条件:

1)CO₂浓度比设定值高；

2)车内温度到达暖气设定点。

当第一个条件满足时，控制末端被切换到通风模式。在这种模式下，控制器通过调节阻尼阀位置来保持CO₂浓度设定点，车内温度设定点由调节加热阀门来保持。在通风模式，控制器检测CO₂浓度，如果CO₂浓度在设定点以下，控制末端从通风模式切换至冷却模式。

如果第二个条件满足，控制末端就会从冷却模式切换至加热模式。阻尼器位置被设置为最低限度的位置，最大阀门位置被设置为v₁，控制器在0和最大阀门位置之间调节来保持车内加热温度设定点。

在加热模式下，控制器检测以下四个条件：

1)阀门处于全封闭状态，车内温度到达冷却设定点；

2)阀门位置小于最大位置与阀门比例因子的比值(即：V<V_max/α)；

3)阀门到达最大位置并且车内温度在热设定点以下；

4)CO₂浓度比设定点更高。

当第一个条件满足时，控制末端就会从加热模式切换为冷却模式；当第二个条件满足时，加热阀位置由阀门位置因子改变而改变(即：D_h＝D_h×(1-β))；当第三个条件得到满足，将阀门位置设置为当前最大的阀门位置的α倍并且监控车内的温度。如果车内温度增加时，设置阀门最大位置为当前阀门最大位置的α倍，调节阀门的位置以保持车内温度。如果车内温度不上升，就通过α因子来减少最大位置，监测车内温度，如果车内温度升高，将最大位置设置在V_max/α，在0和最大位置之间调节阀门的位置以保持车内温度。如果车内温度不增加，阻尼器位置调整使用下面的逻辑。设置在最大的阀门位置并且使加热阀的位置增大，监控车内温度，如果车内温度升高，调节阀门位置以保持车内温度；如果车内温度不增加，减少气流和监察车内温度；如果车内温度下降后，返回到循环加热圈。

当第四个条件得到满足，控制末端切换到通风模式。图1显示了汽车空调末端控制方法的流程图。

本发明带来了以下技术效果：1)最佳排气温度下，空气流通，防止短时不同条件的热负荷。在最佳的气流速度，如果排气温度超过32℃适当提高车内空气温度分布仍可维持。2)根据数值分析，计算出气流的比例最低6～35％的设计基础上，气流的温度区负载控制，满足车内空气质量的要求，并且使空气流通分布均匀。3)模拟进行的放电影响空气温度和气流速度对能源的消耗率，模拟数据显示，与现有的设定点比较，改进案例可以每年节能29％。4)变风量末端控制器自动识别优化控制算法，通过重新确定和实现加热气流的最低利率排出空气的温度和气流下的工作条件，确保了优质的车内空气的混合和温度控制。过度主气流会自动阻止与自动调整加热气流，提高了整体系统的可靠性、舒适性并且降低能源损耗、减少排放。