空调控制系统、装置及其方法与流程

本发明涉及一种空调控制系统、装置及其方法,具体应用于车辆技术领域。

背景技术：

目前，电动汽车热泵空调风扇的转速的控制，主要考虑单一系统信息的影响,不能综合考虑影响风扇的各种系统信息，降低了风扇的工作效率。

因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种空调控制系统、装置以及方法，以提高风扇的工作效率。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面是提供一种空调系统的控制方法，所述空调系统用于车辆系统，所述空调系统至少包括两个换热器、压缩机、节流装置、风扇，两个换热器包括一个与车外环境进行热交换的第一换热器，所述风扇用于所述第一换热器与外部热交换，所述控制方法包括：

获取与风扇工作状况相关的系统信息，所述系统信息至少包括系统压力信息和车速信息；系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；

确定所述获取的系统信息的当前工作状态，并根据预设的系统信息工作状态与影响值的对应关系，确定与所述获取的系统信息当前工作状态对应的影响值；

将当前获取的系统信息的影响值相加，以获取系统信息影响值的总和，并将所述影响总和与预设的参考基数进行比较，若所述影响值总和大于预 设的参考基数，则提高风扇的目标转速；若所述影响值总和小于预设的参考基数，则降低风扇的目标转速；若所述影响值总和等于预设的参考基数，则维持风扇的当前转速不变；

按照所述确定目标转速，输出目标转速控制信号。

所述系统信息还包括环境温度信息和/或空调系统鼓风机档位信息；所述的确定各系统信息的当前工作状态，并根据预设的系统信息工作状态与影响值的对应关系，确定与所述系统信息当前工作状态对应的影响值的步骤具体包括：

将所述获取的每个系统信息的当前值与预设参考值或范围进行比较，确定每个系统信息的当前工作状态，每个系统信息至少具有一个参考值或范围；所述每个系统信息的参考值将系统信息划分为至少两种不同的状态；

根据预设的系统信息的工作状态和影响值的对应关系，确定各系统信息的影响值。

所述目标转速最大值小于等于风扇预设允许的最大转速，所述目标转速的最小值大于等于风扇预设的启动转速。

所述方法还包括：

获取风扇的当前转速；

判断所述风扇的当前转速是否与目标转速大体一致，并在判断为否时，控制风扇以目标转速进行转动。

另外，还提供了另一种空调系统的控制方法，所述空调系统用于车辆系统，所述空调系统至少包括两个换热器、压缩机、节流装置、风扇，两个换热器包括一个与车外环境进行热交换的第一换热器，所述风扇用于所述第一换热器与外部热交换，所述控制方法包括：

获取与所述风扇工作状况相关的系统信息，所述系统信息至少包括压力信息和车速信息；所述系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；

确定所述获取的系统信息的当前工作状态，并根据预设的系统信息工 作状态与影响值的对应关系，确定与所述获取的系统信息当前工作状态对应的影响值；

将当前获取的系统信息的影响值进行比较，以影响值较大的系统信息作为控制参数，调整风扇的目标转速；

按照所述目标转速，输出目标转速控制信号。

本发明实施例的第二个方面是提供了一种空调风扇控制装置，包括：

系统信息获取单元，获取与空调系统风扇工作状况相关的系统信息，所述系统信息至少包括系统压力信息以及车速信息；系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；

影响值确定单元，确定所述获取的系统信息的当前工作状态，并根据预设的系统信息工作状态与影响值的对应关系，确定与所述获取的系统信息当前工作状态对应的影响值；

目标转速确定单元，将当前获取的系统信息的影响值相加，以获取当前获取的系统信息影响值的总和，并将所述影响总和与预设的参考基数进行比较，若所述影响值总和大于预设的参考基数，则提高风扇的目标转速；若所述影响值总和小于预设的参考基数，则降低风扇的目标转速；若所述影响值总和等于预设的参考基数，则维持风扇的当前转速不变；

输出单元，按照确定的目标转速，输出目标转速控制信号。

所述的系统信息还包括外界环境温度信息和鼓风机档位信息；

所述影响值确定单元，具体用于将来自所述系统信息获取单元的系统信息的当前值与预设的至少一个参考值或范围进行比较，确定每个系统信息的当前工作状态，每个系统信息至少具有一个参考值或范围，所述每个系统信息的参考值将系统信息划分为至少两种不同的工作状态；并根据预设的系统信息的工作状态和影响值的对应关系，确定各系统信息的影响值。

还包括：

判断控制单元，获取风扇当前转速，并将所述风扇的目标转速和当前转速进行比较，判断所述风扇的当前转速是否与所述风扇的目标转速大体 一致，并在判断为否时，输出控制信号，使风扇按照所述控制信号以目标进行转动。

本发明实施例的第三方面是提供一种空调控制系统，用于车辆系统，所述空调系统至少包括两个换热器、压缩机、节流装置、风扇，两个换热器包括一个与车外环境进行热交换的第一换热器，所述风扇用于所述第一换热器与外部热交换，其特征在于，所述控制系统包括：

控制装置，确定与空调系统风扇工作状况相关的各系统信息的当前工作状态，并根据预设的各系统信息的不同工作状态对应的不同影响值，确定各系统信息当前工作状态的影响值，并根据系统信息的影响值输出控制信号；

驱动器，按照来自所述控制器的控制信号驱动风扇进行转动。

所述驱动器包括：

滤波整形电路，与所述控制装置进行电连接，对来自所述控制装置的电信号进行整形滤波；

运算放大电路，与所述滤波整形电路进行电连接，包括运算放大器，将来自所述滤波整形电路的电信号和来自风扇电机端的反馈信号进行比较运算，输出驱动电压；

驱动电路，与所述运算放大电路进行电连接，包括场效应晶体管，以所述运算放大电路的驱动电压，驱动风扇电机进行转动，使风扇电机的当前转速与目标转速大体一致。

所述控制装置具体包括：

系统信息获取单元，获取与空调系统风扇工作状况相关的系统信息，所述系统信息至少包括系统压力信息以及车速信息；系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；

影响值确定单元，确定所述获取的系统信息的当前工作状态，并根据预设的系统信息工作状态与影响值的对应关系，确定与所述获取的系统信息当前工作状态对应的影响值；

目标转速确定单元，将当前获取的系统信息的影响值相加，以获取当前获取的系统信息影响值的总和，并将所述影响总和与预设的参考基数进行比较，若所述影响值总和大于预设的参考基数，则提高风扇的目标转速；若所述影响值总和小于预设的参考基数，则降低风扇的目标转速；若所述影响值总和等于预设的参考基数，则维持风扇的当前转速不变；

输出单元，按照确定的目标转速，输出所述调整的目标转速。

其特征在于，所述的系统信息还包括外界环境温度信息和鼓风机档位信息；

所述控制单元还包括：

判断控制单元，获取风扇的当前转速，并将所述风扇的目标转速和当前转速进行比较，判断所述风扇的当前转速是否与所述风扇的目标转速大体一致，并在判断为否时，输出与目标转速相适应的控制信号，使风扇按照所述控制信号的调制以目标进行转动。

与现有技术相比，本发明综合考虑与空调系统风扇工作状况相关的各系统信息的影响，根据系统信息对空调风扇的不同的影响度，为影响风扇工作的系统信息设置不同的影响值，根据系统信息的影响值调整风扇的转速，提高了风扇的工作效率。

【附图说明】

图1是本发明空调控制系统的第一种实施例的示意图；

图2是本发明空调控制装置的一种实施例部分示意图；

图3是本发明空调控制系统的驱动器的一种实施例的部分示意图；

图4是本发明空调控制系统的第二种实施例的示意图；

图5是本发明空调控制方法的第一种实施例的局部流程示意图；

图6是本发明空调控制方法的第二种实施例的局部流程示意图；

图7是本发明第二种实施例中空调系统信息的状态和预设参考值对应关系的一种示意图；

图8是本发明第二实施例中空调系统信息的状态与影响值对应关系的又一示意图；

图9是本发明第二实施例中按照确定的目标转速控制风扇工作的流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

需要说明的，本发明空调系统可以应用车辆或其他的空调系统中，当应用于车用空调系统时，可以为电动汽车，下面以电动汽车为例进行说明。

参考图1-3，该图是本发明空调控制系统的第一种实施例的示意图，该系统包括：控制装置1、驱动器2。

控制装置1，包括系统信息获取单元11、影响值确定单元12、以及目标转速确定单元13和输出单元14；具体的，首先，由系统信息获取单元11获取与空调系统风扇工作状况相关的系统信息；然后，由影响值确定单元12确定各系统信息的当前工作状态，并根据预设的各系统信息不同工作状态对应的不同影响值确定各系统信息当前工作状态对应的影响值；然后，由目标转速确定单元13根据确定的各系统信息的影响值获取各系统信息影响值的总和，并将所述影响值总和与预设的参考基数进行比较，若所述影响值总和大于预设的参考基数，则提高风扇的目标转速；若所述影响值总和小于预设的参考基数，则降低风扇的目标转速；若所述影响值总和等于预设的参考基数，则维持风扇的当前转速不变；最后，由输出单元14输出目标转速控制信号。

影响值确定单元12，具体实现时，将来自所述系统信息获取单元的系统信息的当前值与预设的至少一个参考值或范围进行比较，确定每个系统信息的当前工作状态，每个系统信息至少具有一个参考值或范围，所述每个系统信息的参考值将系统信息划分为至少两种不同的工作状态；并根据预设的系统信息的工作状态和影响值的对应关系，确定各系统信息的影响 值。

可以理解的，通过设定参考值将系统信息的工作状态分为不同的阶段或者等级，例如系统压力，通过设定两个参考值将系统压力分为高中低三个状态(或第一、第二、第三，三种工作状态)；然后再根据不同工作状态下的系统信息对风扇的影响，确定系统压力的影响值，该影响值是通过评估每个系统信息在各自不同的工况下，对空调系统的风扇工作状况的影响后进行预设的，因此对于不同的车辆类型，空调系统的性能不同，同样的系统信息对风扇工作的影响也会不同，因此影响值的设定需要根据不同车辆不同空调的性能进行确定；例如，在系统压力处于高工况时，对风扇的影响比较大，这时将系统压力的影响值设定为0.6，当系统压力处于中等工况时，系统压力对风扇工作的影响降低，则可将中等工况下的系统压力的影响值设定为0.4，而系统压力处于低工况时，系统压力对风扇工作的影响进一步的降低，则可预设系统压力的影响值为0.2；

驱动器2，按照来自控制装置1的控制信号驱动风扇进行转动，其包括整流滤波电路21、运算放大电路22以及驱动电路23；

整流滤波电路21包括分压电阻R1，三级管Q1，上拉电阻R2和限流电阻R3、R4以及滤波电容C1和C2；电阻R1的一端与控制装置1进行电连接，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，Q1三级管的发射极接地，集电机接电阻R2的一端，三极管的集电极通过电阻R3与滤波电容C1进行电连接，滤波电容C1经过电阻R4与滤波电容C2并联；

运算放大电路22，包括集成运算放大器221、反馈电阻R9、电容C3以及限流电阻R10，另外，运算放大器221的正向输入端连接有电阻R6，电阻R6的另一端同时与反馈电阻R9和整流滤波电路的输出端进行电连接；集成运算放大器221的反向输入端同时与电阻R7、R8以及滤波电容C3连接，滤波电容C3的另一端与集成运算放大器221的输出端连接；

驱动电路23，包括一场效应管(MOS)管Q2，其中MOS管Q2的栅极经电阻R10与集成运算放大器221的输出端进行电连接；MOS管Q2的漏 极与风扇电机进行电连接，MOS管Q2的源极接地；另外风扇电机通过电阻R9反馈当前转速。

具体实现时，首先，由整流滤波电路21将来自控制装置1的目标转速控制信号进行整形滤波，然后由比较放大电路22对来自整流滤波电路21的电信号和来自反馈端24的当前风扇转速进行比较，若风扇的目标转速大于当前转速，则升高输出电压，即MOS管Q2的驱动电压提高，则电机的驱动电压升高，进而风扇电机的转速提高；若风扇的目标转速小于当前转速，则降低输出电压，即MOS管Q2的驱动电压降低，则电机的驱动电压降低，进而使风扇的转速降低；若风扇的当前转速等于目标转速，则运算放大电路的输出电压不变，即MOS管Q2的驱动电压不变，则电机的驱动电压不变，电机的转速不变。

需要说明的，与空调系统风扇工作状况相关的各系统信息，为对风扇工作产生影响的系统信息，例如系统压力信息、整车车速、风机档位信息以及外界环境温度信息等信息；系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；控制器1可以是空调控制器，也可以是整车控制器。另外，上述参考基数为预设的空调系统处于平稳运行状态下，各系统信息影响值总和，该平稳运行的状态是指空调系统在当前系统压力、车速等系统信息的影响下，风扇的转速恰好能够满足制冷剂在室外换热器处要所需换热量的要求，且空调系统还处于比较稳定的状态。

可以理解，控制装置1通过发送调整风扇转速的控制信号给驱动器，从而实时调整风扇的转速。该控制信号可以是PWM调制波信号。PWM波是按一定频率和幅度输出的方波信号，当改变PWM控制信号的占空比时，可连续的改变风扇的目标转速；另外，通过影响风扇工作的各系统信息的影响值来确定风扇的目标转速，从而综合考虑了影响风扇工作的各个因素，因此当各系统信息的影响发生变化时，风扇的转速也随之发生变化，从而提高了风扇工作效率。

参考图4，该图是本发明空调控制系统的第二种实施例示意图，与第一 种实施例不同的是本实施例中控制装置10还包括判断控制单元15，驱动器20包括MOS管Q2的驱动电路，驱动器20将风扇当前转速反馈给判断控制单元15，然后由判断控制单元15对风扇当前转速和目标转速进行比较，若风扇的当前转速大于目标转速，则通过输出单元14输出使风扇转速降低的控制信号，若风扇的当前转速小于目标转速，则通过输出单元14输出使风扇转速提高的控制信号，若风扇的当前转速等于目标转速，则通过输出单元14输出使风扇转速维持当前转速的控制信号。

驱动器20按照来自输出单元的电信号驱动风扇的电机进行转动。

同样的，控制装置10输出的控制信号仍可以是PWM调制波信号。PWM波是按一定频率和幅度输出的方波信号，当改变PWM控制信号的占空比时，可连续的改变风扇的转速，进而使风扇的转速与目标转速大体一致。

下面对控制器1对风扇的控制方法进行说明。

参考图5，该图是本发明空调系统控制方法的第一种实施例的流程示意图，包括如下步骤：

步骤S11，获取与空调系统风扇工作状况相关的各系统信息，该系统信息至少包括系统压力信息和车速信息；系统压力为空调系统从压缩机到节流装置之间的相对高压侧的压力；

步骤S12，确定当前获取的系统信息的工作状态，并根据预设的系统信息的工作状态与影响值的对应关系，确定与获取的系统信息当前工作状态对应的影响值；

步骤S13，将当前获取的系统信息的影响值相加，以获取系统信息影响值的总和；

步骤S14，将所述影响值总和与预设的参考基数进行比较，若所述影响值总和大于预设的参考基数，则执行步骤S15；若所述影响值总和小于预设的参考基数，则执行步骤S16；若所述影响值总和等于预设的参考基数，则执行步骤S17；

步骤s15,提高风扇的目标转速；

步骤S16，降低风扇的目标转速；

步骤S17，保持目标转速不变；

步骤S18，按照确定的目标转速控制风扇的转速后,返回。

可以理解，本实施例根据各系统信息的不同工作状态对应的影响值调整风扇的目标转速，可以综合衡量各系统信息对风扇的影响。因此根据各系统信息的影响值总和来调整风扇的目标转速，能够提高风扇的工作效率，节省能源，避免了通过单一系统信息调整风扇的目标转速时，带来的能源浪费。另外，上述参考基数为预设的空调系统处于平稳运行状态下，各系统信息影响值总和，该平稳运行的状态是指空调系统在当前系统压力、车速等系统信息的影响下，风扇的转速恰好能够满足制冷剂在室外换热器处要所需换热量的要求，且空调系统还处于比较稳定的状态。

下面以系统信息包括系统压力信息、车速信息、外界环境温度信息以及鼓风机档位信息为例进行详细说明。

参考图6，该图是本发明空调系统控制方法的第二种实施例的局部流程示意图，包括如下步骤：

步骤S21，获取当前的系统压力信息、车速信息、外界环境温度信息以及鼓风机档位信息；

步骤S22，将获取的当前系统压力、车速、外界环境温度以及鼓风机档位信息，与预设的系统信息的参考值进行比较，以确定系统压力信息、车速信息、环境温度信息以及在鼓风机档位信息的状态；

可以理解，每个系统信息预设的参考值至少为一个，每个参考值将系统信息划分为不同的状态，如果系统信息有两种状态，则与每个系统信息对应的预设参考值为一个，如果系统信息有三种状态，则与每个系统信息对应的预设参考值为两个。参考图7所示，该图为每个系统信息有三种的工作状态的情况，相应的每个系统信息有两个预设参考值，这两个参考值分别称为第一参考值和第二参考值。具体的，可预设系统压力第一参考值为p1Mpa，第二参值为p2Mpa；车速的第一参考值为v1Km/h，第二参考 值为v2Km/h；外界环境温度第一参考值为t1℃，环境温度的第二参考值为t2℃；鼓风机档位信息的第一参考值为d1档，第二参考值为d2档。相应的，系统压力状态分别为：系统压力第一状态、系统压力第二状态和系统压力第三状态，在实际应用中系统压力第一状态可以对应高档、第二状态可以对应中档、第三状态可以对应低档。若当前的系统压力值大于预设的第一参考值，则对应的系统压力为高档，若当前系统压力值小于预设的第一参考值大于预设的第二参考值，则在当前系统压力的状态为中档，若当前系统压力小于预设的第二参考值，则在当前系统压力的状态为低档；对于车速、外界环境温度以及鼓风机档位信息也采用与系统压力信息相同的方式进行判断，在此不再赘述。上述图7中列举的各系统信息的状态与预设的参考值的对应关系，在实际应用中可以根据实际需要限定，在此不作为对本实施例的限定。

步骤S23，分别确定当前系统压力、车速、环境温度以及鼓风机档位的影响值，具体的，根据预设的系统信息的状态与各系统信息影响值的对应关系进行确定；

需要说明的，当系统信息的工作状态确定了之后，就可以根据预设的系统信息的工作状态和影响值的对应关系，来确定系统信息的影响值；预设的每个系统信息的状态影响值的对应关系，参考图8所示；举例来说，如果当前系统压力状态为系统压力的第一状态，与当前车速为车速的第二状态，当前外界环境温度为外界环境温度的第三状态，当前鼓风机档位处于鼓风机档位第一状态，则系统压力的影响值为A1，车速的影响值为B2，外界环境温度的影响值为C3，鼓风机档位的影响值为D1。图8给出的影响值，只是为了说明本实施例方便给出的，不作为对本实施例的限制，实际应用中可以根据不同的车辆预设不同的影响值。

步骤S24，将系统压力、车速、外界环境温度和鼓风机档位信息的影响值相累加获得影响值总和；

步骤S25，将获得的影响值总和与预设的参考基数进行比较，若确定 的影响值总和大于预设的参考基数，则提高目标转速，若确定的影响值总和小于预设的参考基数，则降低目标转速，若确定的影响值总和等于预设的参考基数，则保持目标转速不变；

可以理解，该参考基数，可以为1、100或其他任意值。参考基数和系统信息的影响相适应，例如当参考基数为1，系统压力的影响为60％，则系统压力的影响值为0.6。那么，系统信息的影响值总和与预设的参考基数进行比较的具体过程为，如果当前的影响值总和大于1，则提高风扇的当前转速，即进行升档，如果当前的影响值总和小于1，则降低风扇的当前转速，即进行降档，如果当前的影响值总和等于1，则保持风扇的当前目标转速不变，即维持当前的目标转速。

另外，本实施例调整目标转速的时候，最大目标转速小于等于风扇的最大转速，该最大转速为风扇在额定功率下的转速，最小目标转速大于等于风扇的启动转速，这样风扇可以不完全关闭，而是以很低的转速运行，相应的风扇也可以不以最大转速转动，从而为空调系统提供冗余保护，提高了空调系统的安全性。

步骤S26，按照确定的目标转速控制风扇的转速后，返回；

具体实现时，目标转速运行周期可以根据不同的情况进行设定，有利于空调系统稳定的运行。例如如果通过升档获得的目标转速，则目标转速的运行周期可设定为10s，如果通过降档获得的目标转速，则目标转速的运行周期为30s，如果是保持目标转速不变，则目标转速的运行周期为5s。上述运行周期，可以根据运行周期进行具体的设定，不作为对本实施例的限制。

另外，步骤S26具体实现时，如图9，包括如下步骤：

步骤s31,获取风扇的目标转速和当前转速；

步骤s32，判断风扇的当前转速是否与目标转速大体一致，若是，则执行步骤S33，否则，执行步骤S34；

可以理解，在实际应用中，当前转速如果在目标转速允许的范围内，则 认为当前转速与目标转速是大体一致的，例如当前转速如果在目标转速允许的10％范围内，则认为当前转速与目标转速大体一致的，具体的浮动范围，可以根据实际情况进行设定。

步骤S33，保持当前的转速不变，输出相应的控制信号；

步骤S34，输出风扇转速控制信号，控制风扇以目标转速进行转动。

需要说明的，该目标转速控制信号，具体实现时，可以为脉冲宽度调制(PWM，PulseWidthModulation)信号，PWM是按一定频率和幅度输出的方波信号，当改变PWM控制信号的占空比时，可等效地改变风扇的转速。

需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对上述实施方式进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的保护范围内。