空调系统、该空调系统的控制系统及控制方法与流程

本发明涉及空调系统，具体涉及空调系统及其电子膨胀阀的控制装置及控制方法。

背景技术：

现有汽车系统中，汽车空调作为主要的能源消耗单位之一，随着整车节能要求的提高，汽车空调的节能也逐步被提出，在汽车空调系统中，有效控制系统制冷剂流量，使得系统发挥最优的效能，有利于空调系统节能；比如电动汽车空调系统，采用压缩机可以变速调节，工况变化范围大，可通过使用电子膨胀阀精确调节开度，以适应压缩机的流量变化要求；然而空调系统的电子膨胀阀作为执行部件，需要在一个合理的控制逻辑下来准确调整其开度，使得空调换热系统达到性能优化、并进行可靠地运行，如果电子膨胀阀开度调节发生失步，将可能使得空调系统调节失控。根据目前汽车空调系统运行的整个过程，电子膨胀阀的控制过程大体上包括启动、运行控制及停机等几个阶段，比如运行控制阶段的调节性能如何直接影响空调能耗调节，因此，如何改善电子膨胀阀开度调节性能是目前空调系统领域的技术发展趋势。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种降低电子膨胀阀失步风险、节省系统启动时间的空调系统、空调系统的控制方法及控制装置。

为了达到上述目的，本发明空调系统采用的技术方案是：一种空调系统，包括压缩机、第一换热器、第二换热器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一电子膨胀阀与第二电子膨胀阀，所述第一换热器设置于所述压缩机出口与第一、第二电子膨胀阀入口之间管路，所述第二换热器包括第一换热部分、第二换热部分，所述第一换热部分与第二换热部分之间能够进行热交换，所述所述第二换热器的第一换热部分设置于第一换热器出口与第一、第二电子膨胀阀入口之间 管路，所述第二换热器的第二换热部分设置于第一、第二蒸发器出口与压缩机入口之间管路；所述第一蒸发器、第二蒸发器以并联方式设置，所述第一电子膨胀阀与第一蒸发器以串联方式设置，所述第二电子膨胀阀与第二蒸发器以串联方式设置，能够分别调节所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀的开度来控制第一、第二蒸发器所在支路的制冷剂流量，所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀在上电后调节开度之前，根据空调系统所存储的初始化状态信息与原位置信息完成初始化切换，所述第一、第二电子膨胀阀状态能够调整为初始化完成状态，该第一、第二电子膨胀阀能够获取初始位置信息。

本发明还公开一种空调系统的控制系统，包括空调控制器以及用于控制电子膨胀阀动作的电控部分，所述空调控制器是所述空调系统的控制中心，用于接收并解析车辆系统或者控制面板的控制信号和/或输入信息，并将解析生成的控制信号发给电子膨胀阀，所述电子膨胀阀根据该控制信号来控制电子膨胀阀动作；

所述空调控制器或者所述电控部分包括存储单元，该存储单元能够存储所述电子膨胀阀的位置信息和初始化完成状态信息；

根据所述空调控制器存储单元提供的所述位置信息和初始化完成状态信息，获得初始化切换信号，所述电控部分根据该初始化切换信号来控制所述电子膨胀阀完成初始化状态切换。

本发明还公开一种空调系统的控制方法，包括控制所述空调系统的电子膨胀阀的控制方法，所述电子膨胀阀的控制方法包括：在所述空调控制器启动控制所述电子膨胀阀掉电程序时，所述空调控制器或者所述电控部分通过内置存储单元来存储所述电子膨胀阀初始化完成状态与位置信息，之后控制所述电子膨胀阀失电，以便所述电子膨胀阀在上电阶段完成初始化状态切换。

相对于现有技术，本发明通过在电子膨胀阀阀掉电前对初始化状态信息与原位置信息进行存储，使得电子膨胀阀再次上电后可快速获取当前位置信息、且可较快地切换到初始化完成状态，降低电子膨胀阀失步风险、节省系统启动时间、降低系统能耗。

附图说明

图1是本发明空调系统一种实施方式的部分系统示意图；

图2是本发明空调系统另一种实施方式的系统示意图；

图3是本发明空调系统的电子膨胀阀电控部分的一种实施方式；

图4是本发明空调系统的电子膨胀阀电控部分的另一种实施方式；

图5是图3所示电子膨胀阀进行初始化切换的部分lin信号数据段的示意图；

图6是图3所示电子膨胀阀在lin控制模式进行初始化切换的一种控制方法示意图；

图7是图3所示电子膨胀阀进行初始化切换的第二种控制方法示意图；

图8是图3所示电子膨胀阀进行初始化切换的的第三种控制方法示意图；

图9是图3所示电子膨胀阀进行初始化切换的第四种控制方法示意图；

图10是图4所示电子膨胀阀进行初始化切换的第一种控制方法示意图；

图11是图4所示电子膨胀阀进行初始化切换的第二种控制方法示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图2所示，本实施方式揭示了一种空调系统，所述空调系统至少包括换热系统，比如车辆用或家用的空调系统，所述换热系统通过系统制冷剂与环境侧空气或者冷却液进行热交换，所述换热系统具备冷却功能和/或加热功能和/或除湿功能，具体地所述空调系统在控制指令下可进行制冷循环或制热循环，所述空调系统通过相连接在一起的压缩机100、室外换热器、室内换热器与至少两个电子膨胀阀(electronicexpansionvalve,exv)形成制冷剂流路，在室内换热器作蒸发器功能时进行制冷循环，在室内换热器作冷凝器功能时进行制热循环，比如在热的夏季进行制冷循环以使车内或室内凉爽，在冷的冬季进行制热循环以使车内或室内温暖，也可调节车内或室内环境空气湿度，让车内没有雾气、室内空气湿度相对适宜，所述电子膨胀阀在制冷/制热循环中作为外部换热器与内部换热器之间调节冷媒流量的节流元件。

如图1所示实施方式中，所述换热系统包括通过制冷剂管路连接的压缩机100、第一换热器200、第二换热器300、第一蒸发器401、第二蒸发器402、第一电子膨胀阀501、第二电子膨胀阀502，具体地所述第一换热器200位于所述压缩机出口与第一、第二电子膨胀阀入口之间，所述第二换热器300包括第一换热部分301、第二换热部分302，所述第一换热部分与第二换热部分之间能够进行热交换，具体地该第二换热器为双流道换热器，第一换热部分的流道与第二换热部分的流道的工作介质之间接触方式为传热不传质，所述第二换热器的第一换热部分设置于第一换热器出口与第一、第二电子膨胀阀入口之间 管路，所述第二换热器的第二换热部分设置于第一、第二蒸发器出口与压缩机入口之间管路，进一步在第二换热器300进口之前、各个蒸发器出口之后的管路上设置有储液器600，防止制冷剂对压缩机造成液击；所述换热系统在第二换热器出口与压缩机入口之间以并联方式设置两个支路，其中一个支路为第一电子膨胀阀、第一蒸发器，另一支路为第二电子膨胀阀、第二蒸发器，具体地第一蒸发器401位于第一电子膨胀阀出口与压缩机入口之间，第二蒸发器402位于第二电子膨胀阀出口与压缩机入口之间，所述第一电子膨胀阀501与第一蒸发器401以串联方式设置，所述第二电子膨胀阀502与第二蒸发器402以串联方式设置，所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀分别通过调节各自开度来控制第一、第二蒸发器所在支路的制冷剂流量，根据具体状况可各自有效控制所在支路，减少相互之间干扰。

如图2所示另一实施方式中，所述换热系统在第二换热器出口与压缩机入口之间还并联设置有另一支路，该支路上设置有第三电子膨胀阀、冷却器，该冷却器可作为电池冷却元件，为发热电池设备降温，具体地，第三电子膨胀阀与冷却器以串联方式设置，该第三电子膨胀阀通过调节开度来控制电池冷却器所在支路的制冷剂流量，在此需要说明，以下描述所述第一、第二以及第三电子膨胀阀的控制系统及控制方法之处，所述第一、第二以及第三电子膨胀阀可统称为电子膨胀阀(exv)。

所述第一换热器200作为吸热装置或者散热装置，比如蒸发器或冷凝器，可通过制冷剂从外部环境介质吸热或散热，第二换热器300作为吸热装置，比如蒸发器，通过制冷剂从环境介质吸热，所述第三换热器400为散热装置，比如冷凝器或气冷器，通过制冷剂向环境介质散热。

请参考图3、图4所示，示意性地给出了所述空调系统所采用的控制系统的两种实施方式，所述控制系统包括空调控制器61以及用于控制exv动作的电控部分62，其中所述空调控制器作为空调系统的控制中心，用于接收并解析车辆系统或者控制面板的控制信号和/或输入信息和/或传感器信息，并将解析生成的控制信号发给exv，所述控制信号至少包括初始化切换信号，可使得exv状态直接切换为初始化完成状态，exv则根据电控部分接收到的控制信号来控制exv动作；所述电控部分，用于接收并解析所述空调控制器发出的输入信息和/或传感器信息，并结合电控部分所存储的预先设定的针对exv控制程序和/或电控部分存储的反馈信息，经过运算能够得到控制信号， 并将该控制信号转化为exv能够执行的电量，可通过所述电量控制exv动作。

所述空调控制器61包括存储单元，该存储单元能够存储所述exv位置信息和初始化完成状态信息，具体地所述空调控制器61具有中心处理模块，该存储单元可通过集成方式设置于该空调控制器中心处理模块；或者，其他实施方式中所述电控部分62包括存储单元，该存储单元需能够存储所述exv位置信息和初始化完成状态信息，用于所述电控部分在上电阶段进行读取所述存储信息，具体地所述电控部分62通过设置中心处理模块621来提供所述存储单元，并且，该存储单元可通过集成方式设置于该电控部分中心处理模块；在此需要说明，所述exv位置可通过阀针所处位置表示，一般以步数表示，如0步位置表示阀针处于最底部，此时流量为0，480步位置表示阀针处于最顶部，此时流量最大；所述exv状态值至少有三种状态，可定义为未初始化、初始化进行中、初始化完成。

所述存储单元为非易失存储元件形成，在exv掉电时仍可保存数据，便于exv上电时提供；在exv每次上电阶段，exv可根据所述空调控制器的存储单元或电控部分的存储单元提供的所述位置信息和初始化完成状态信息，获得所述初始化切换信号，所述电控部分根据该初始化切换信号来控制exv完成初始化状态切换，exv能够获取初始位置信息，将exv位置及状态调整为初始化完成状态，以作为接下来调节开度的初始位置，避免exv无法识别初始位置或识别初始位置产生过度偏差，从而可降低失步风险、提升exv调节精度，可使得exv机械结构不进行初始化动作，即可省略在exv上电阶段时进行初始化,比如不需要exv初始化时先全关再到某一开度或者先全关再全开再到某一开度的这一过程，相对缩短exv上电启动时间，也可减少exv功耗以及初始化噪音。

具体地，在空调控制器启动exv掉电程序时，所述空调控制器或者所述电控部分的存储单元至少能够存储所述exv初始化完成状态与位置信息；在空调控制器启动exv上电程序时，根据所述存储单元所存储信息，exv能够切换自身状态到初始化完成状态、切换位置到所存储位置，从而完成初始化状态切换。

如图3所示所述控制系统的一种实施方式，所述控制系统为lin控制系统，采用本地网络连接(localinternetnetwork,lin)控制模式信号传输，所述lin控制系统包含一个主节点(masternode)和多个从节点(slavenode)，本 实施方式中所述空调控制器61(如hvac控制器)作为lin主节点或lin总线，所述exv作为lin从节点之一，通过省略exv上电阶段初始化过程，可相对降低exv所在从节点的功耗，也可相对降低整个lin网络功耗，进而也可间接降低车辆环境温度，比如发动机舱内高温环境，提升各个器件性能可靠程度。

所述电控部分62包括上述中心处理模块621、总线信号接收/发送模块(lin收发模块622)、步进驱动控制模块623、驱动模块624，该电控部分用于控制所述exv机械部分进行动作，如步进电机的转子、传动部分及阀针(未图示)，具体地通过该电控部分可控制转子转动，再通过转子的转动带动阀针的上下移动，从而调节阀针位置即可控制开度，exv上电启动阶段中，通过获取所述存储单元所存储信息，将exv位置及状态调整为初始化完成状态，可降低失步风险、提升exv调节精度，同时可省略上电阶段的初始化标定，进一步可相对降低exv长期多次初始化带来的机械磨损、提升产品寿命。

所述lin收发模块622，将探测的lin总线上的信号发送给中心处理模块，

所述中心处理模块621，用于解析所述信号获得解析结果，并将与所述解析结果相对应的反馈信号通过所述lin信号发送模块13发送到lin总线；

所述中心处理模块621，负责接收并解析来自空调系统主控板的控制信息、将解析后的针对exv的控制信号发送给驱动控制模块、记录或存储exv当前位置信息、将与所述解析结果相对应的反馈信号通过所述总线收发模块发送到lin总线；

所述驱动控制模块623，负责接收所述空调控制器或电控部分的中心处理模块过来对exv进行控制的控制信号，并传输给驱动模块；

所述驱动模块624，为所述电子线圈提供满足所述控制信号要求的电信号，所述满足控制信号的电信号可控制阀针动作。

具体地，所述电控部分通过设置存储单元存储exv位置信息和初始化完成状态信息的情况下，上电时exv通过读取所存储的状态值为初始化完成状态，将exv状态切换为初始化完成状态，所述电控部分能够读取所存储原位置信息，将该所存储原位置信息置为exv当前位置值；

或者，所述空调控制器通过设置存储单元存储exv位置信息和初始化完成状态信息的情况下，在exv掉电阶段，所述位置信息和初始化完成状态信息以lin信号的方式从exv发送给所述空调控制器进行保存，上电时所述空 调控制器则通过lin控制模式将所述初始化切换信号下发提供给所述exv电控部分，该初始化切换信号包括初始化状态切换信息与所存储原位置信息，其中所述电控部分接收所述初始化状态切换信息，将exv状态切换为初始化完成状态，所述电控部分接收所存储原位置信息，将该所存储原位置信息置为exv当前位置值，从而exv完成初始化状态切换；

更具体地，所述空调控制器提供给exv的初始化切换信号为lin信号，请参考图5所示，该lin信号至少包括两个lin数据字节，每个数据字节含八个数据位(bit)，所述位置信息通过lin位置信号(signal)表征为:第n个字节的所有8个位和第n+1个字节低两位(bit0和bit1)，用于表征exv当前位置，所述初始化状态切换信息表达为：第n+1字节的高两位(bit6和bit7)，其中n等于或大于1，利用所述初始化切换信号的这个两个信号，lin主节点能够下发状态切换和所存储原位置信息给exv电控部分。关于其他lin信号，可参考上述两个信号定义在lin帧(frame)的响应数据中(responsedata)来参考定义。

相对于图3所示实施方式，图4所示所述空调控制系统的另一种实施方式中，空调控制器63可集成设置所述exv电控部分；

所述空调控制器63，负责接收空调系统主控板的输入信息和/或传感器信息，并结合空调控制器存储的预先设定的针对exv的控制程序，和/或空调控制器存储的反馈信息，该反馈信息至少包括该空调控制器存储单元所存储的初始化完成状态信息和位置信息，经过运算能够得到控制信号，并将所述控制信号发出给电控部分64；

所述电控部分64，用于将所述控制信号转化为exv能够执行的电量，可通过所述电量控制exv。

具体地，所述空调控制器设置有中心处理模块630，所述exv电控部分64设置有驱动控制模块641、驱动模块642，其中所述空调控制器的中心处理模块负责接收输入信息和/或传感器信息，经运算产生针对exv的控制信号，并发送给驱动控制模块、记录或存储exv当前位置信息，具体地在exv掉电阶段，所述位置信息和初始化完成状态信息以变量的形式存储在空调控制器63中心处理模块中，所述空调控制器中心处理模块可以自我识别。

本实施方式中所述空调控制器的存储单元集成设置于所述空调控制器的 中心处理模块630，在exv上电阶段所述空调控制器63能够读取所存储的状态值为初始化完成状态，所述空调控制器能够读取所存储原位置信息，将该所存储原位置信息置为exv当前位置值，用于提供给电控部分进行将状态切换为初始化状态、将所存储原位置信息置为exv当前位置值。

请参考图6到图11所示，示意性地给出了图3、图4所述两种空调系统的控制方法，该控制方法包括控制exv的控制方法：

在所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序时，所述空调控制器或者所述电控部分通过内置存储单元来存储所述exv初始化完成状态与位置信息，之后控制所述exv失电，使得所述exv在上电阶段开度调节之前即先完成初始化状态切换，从而提供准确初始开度作为开度调节的基准；

所述空调控制器启动控制所述exv上电程序时，根据所述存储单元所存储的exv初始化完成状态与位置信息，所述exv切换自身状态为初始化完成状态、所述位置信息置为当前位置值，从而完成初始化状态切换。

具体地，如图6所示，所述空调控制器通过本地网络连接控制模式与所述exv进行通讯，在exv掉电阶段，包括以下步骤：

s11：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s12：所述位置信息和初始化完成状态信息以lin信号的方式从exv反馈给所述空调控制器的存储单元进行存储；

s13：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，包括以下步骤：

s21：所述空调控制器控制exv上电；

s22：所述空调控制器通过lin控制模式将状态切换与所存储原位置信息发送给exv；

s23：接着，exv电控部分根据接收到的初始化状态切换信息进行状态切换，将exv状态切换为初始化完成状态；所述exv电控部分接收所存储原位置信息，并将该所存储位置置为exv当前位置值；

s24：exv初始化状态切换完成。

请参考图7所示exv控制方法的另一种实施方式，所述exv失电前执行至少一次初始化操作，具体地步骤如下：

s31：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s32：所述空调控制器发送初始化控制信号给exv；

s33：控制exv进行初始化，进一步降低exv失步风险；

s34：在exv初始化完成后，反馈状态及位置信息给空调控制器(lin主节点)；

s35：所述空调控制器的存储单元对所述exv反馈过来的状态信息及位置信息进行存储；

s36：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，参考图6所示上电阶段进行。

请参考图8所示，示意性地给出了图3所述空调系统的第三实施方式，在exv掉电前所述exv位置值和初始化状态信息保存在exv电控部分的存储单元，具体如下：

在exv掉电阶段，包括以下步骤：

s41：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s42：所述空调控制器通过本地网络连接控制模式发送保存指令，控制所述exv的存储单元存储exv阀位置和初始化状态；

s43：exv执行存储后发送保存完成反馈信号给所述空调控制器，

s44：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，包括以下步骤：

s51：所述空调控制器控制exv上电；

s52：exv电控部分从该电控部分的存储单元处读取状态值为初始化完成状态，使得exv状态为初始化完成状态；

s53：exv电控部分读取位置值，所读取到的位置值置为exv当前位置值；

s54：所述exv初始化状态切换完成。

请参考图9所示exv控制方法，示意性地给出了图3所述空调系统的第四实施方式，相对于以上第三种实施方式，所述exv失电前执行至少一次初始化操作，具体地步骤如下：

s61：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s62：所述空调控制器发送初始化控制信号给exv；

s63：控制exv进行初始化；

s64：在初始化完成后，控制所述电控部分的存储单元对exv反馈过来的状态信息及位置信息进行存储；

s65：exv发送反馈信号，反馈给空调控制器(lin主节点)状态及位置信息保存成功；

s66：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，参考图8所示步骤进行。

请参考图10所示exv控制方法，示意性地给出了图4所述空调系统的第一实施方式，所述空调控制器63可集成设置所述exv电控部分；

在exv掉电阶段，包括以下步骤：

s71：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s72：所述所述位置信息和初始化完成状态信息以变量形式存储在空调控制器的存储单元；

s73：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，包括以下步骤：

s81：所述空调控制器上电；

s82：所述空调控制器从自身存储单元处读取状态值为初始化完成状态、使得exv状态为初始化完成状态；

s83：所述空调控制器从自身存储单元处读取位置值，所读取到的位置值置为exv当前位置值；

s84：exv初始化状态切换完成。

请参考图11所示exv控制方法，示意性地给出了图4所述空调系统的第二实施方式，所述exv失电前执行至少一次初始化操作，具体地在exv掉电阶段，包括以下步骤：

s91：所述空调控制器启动控制所述exv掉电程序；

s92：所述空调控制器控制exv进行初始化，进一步降低exv失步风险；

s93：在exv初始化完成后，控制所述空调控制器的存储单元对exv状态信息及位置信息进行存储；

s94：控制exv失电，结束。

另外，在exv上电阶段，参考图10所示上电阶段进行。

针对以上示意出的空调系统控制方法，在断电程序中初始化或无初始化， 并不影响所述exv位置及和初始化状态值，再者所述存储单元作为存储exv状态及位置信息的功能单元部分，可以设置在exv电控部分或者lin主节点或者汽车空调中心处理模块其他模块中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。