基于CO2热泵系统的电动压缩机融合式控制方法及装置与流程

本发明属于压缩机控制，具体涉及一种基于co2热泵系统的电动压缩机融合式控制方法及装置。

背景技术：

1、电动汽车热管理系统大都采用热泵系统，而电动压缩机在整个汽车控制中扮演着极为重要的角色，它关系整个三电系统运行的安全性。同时，空调系统负责调控车内温度，也很直接的与用户舒适性相关联。

2、在c02热泵系统中，由于r744制冷剂的温度与压力不成正比，压缩机pid控制的输入可以是目标温度与实际温度的温差值，也可以是最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值。由于温度与压力之间的特性不同，体现在控制上时表现如下：根据温差控制时，温度响应相对滞后，系统易超调，稳定时间长；根据压力控制时，压力响应速度较快，响应灵敏，但系统温度控制不易稳定在正负1度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种基于co2热泵系统的电动压缩机融合式控制方法及装置，解决co2热泵系统温度控制超调以及无法快速稳定的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于co2热泵系统的电动压缩机融合式控制方法，包括压缩机调节过程的四个阶段：系统快速调节阶段、慢调等待温度响应阶段、精控阶段以及稳定阶段；

4、(1)系统快速调节阶段

5、该阶段为系统接收空调请求初始阶段，此时温差较大，压缩机转速进行快速调节，该阶段温差pid控制取大权重，压差pid控制取小权重：

6、pidout1＝xweight_fast×δt1+yweight_fast×δp1

7、xweight_fast＞yweight_fast＞0，xweight_fast+yweight_fast＝1

8、式中，xweight_fast为系统快速调节阶段温差控制量权重，yweight_fast为系统快速调节阶段压差控制量权重，δt1为系统快速调节阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp1为系统快速调节阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout1为系统快速调节阶段的压缩机转速控制量；

9、(2)慢调等待温度响应阶段

10、当目标温度与实际温度的温差值的绝对值缩减至第一阈值时，进入慢调等待温度响应阶段；该阶段压差pid控制取大权重，温差pid控制取小权重：

11、pidout2＝xweight_wait×δt2+yweight_wait×δp2

12、0＜xweight_wait＜yweight_wait，xweight_wait+yweight_wait＝1

13、式中，xweight_wait为慢调等待温度响应阶段温差控制量权重，yweight_wait为慢调等待温度响应阶段压差控制量权重，δt2为慢调等待温度响应阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp2为慢调等待温度响应阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout2为慢调等待温度响应阶段的压缩机转速控制量；

14、(3)精控阶段

15、当目标温度与实际温度的温差值的绝对值缩减至第二阈值时，进入精控阶段；第二阈值小于第一阈值；该阶段温差pid控制取大权重，压差pid控制取小权重：

16、pidout3＝xweight_fine×δt3+yweight_fine×δp3

17、xweight_fine＞yweight_fine，xweight_fine+yweight_fine＝1

18、式中，xweight_fine为精控阶段温差控制量权重，yweight_fine为精控阶段压差控制量权重，δt3为精控阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp3为精控阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout3为精控阶段的压缩机转速控制量；

19、(4)稳定阶段

20、该阶段仅以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量作为稳定阶段的压缩机转速控制量。

21、进一步的，当实际温度达到目标温度且稳定特定时间则认为进入稳定阶段。

22、进一步的，以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到压缩机转速pid控制量如下：

23、δt＝(kp_t*(δtk-δtk-1)+ki_t*δtk+kd_t(δtk-2δtk-1-δtk-2))

24、式中，δt为以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，kp_t为温差比例系数，ki_t为温差积分系数，kd_t为温差微分系数，δtk为当前时刻的温差值，δtk-1为上一时刻的温差值，δtk-2为上上一时刻的温差值。

25、进一步的，以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到压缩机转速pid控制量如下：

26、δp＝kp_p*(δpk-δpk-1)+ki_p*δpk+kd_p(δpk-2δpk-1-δpk-2)

27、式中，δp为以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，kp_p为压差比例系数，ki_p为压差积分系数，kd_p为压差微分系数，δpk为当前时刻的压差值，δpk-1为上一时刻的压差值，δpk-2为上上一时刻的压差值。

28、一种基于co2热泵系统的电动压缩机融合式控制装置，包括压缩机调节过程的四个阶段模块：系统快速调节阶段模块、慢调等待温度响应阶段模块、精控阶段模块以及稳定阶段模块；

29、系统快速调节阶段模块对应系统接收空调请求初始阶段，此时温差较大，压缩机转速进行快速调节，该阶段温差pid控制取大权重，压差pid控制取小权重：

30、pidout1＝xweight_fast×δt1+yweight_fast×δp1

31、xweight_fast＞yweight_fast＞0，xweight_fast+yweight_fast＝1

32、式中，xweight_fast为系统快速调节阶段温差控制量权重，yweight_fast为系统快速调节阶段压差控制量权重，δt1为系统快速调节阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp1为系统快速调节阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout1为系统快速调节阶段的压缩机转速控制量；

33、慢调等待温度响应阶段模块，用于当目标温度与实际温度的温差值的绝对值缩减至第一阈值时，进入慢调等待温度响应阶段；该阶段压差pid控制取大权重，温差pid控制取小权重：

34、pidout2＝xweight_wait×δt2+yweight_wait×δp2

35、0＜xweight_wait＜yweight_wait，xweight_wait+yweight_wait＝1

36、式中，xweight_wait为慢调等待温度响应阶段温差控制量权重，yweight_wait为慢调等待温度响应阶段压差控制量权重，δt2为慢调等待温度响应阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp2为慢调等待温度响应阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout2为慢调等待温度响应阶段的压缩机转速控制量；

37、精控阶段模块，用于当目标温度与实际温度的温差值的绝对值缩减至第二阈值时，进入精控阶段；第二阈值小于第一阈值；该阶段温差pid控制取大权重，压差pid控制取小权重：

38、pidout3＝xweight_fine×δt3+yweight_fine×δp3

39、xweight_fine＞yweight_fine，xweight_fine+yweight_fine＝1

40、式中，xweight_fine为精控阶段温差控制量权重，yweight_fine为精控阶段压差控制量权重，δt3为精控阶段以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，δp3为精控阶段以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，pidout3为精控阶段的压缩机转速控制量；

41、稳定阶段模块，用于仅以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量作为稳定阶段的压缩机转速控制量。

42、进一步的，当实际温度达到目标温度且稳定特定时间则认为进入稳定阶段。

43、进一步的，以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到压缩机转速pid控制量如下：

44、δt＝(kp_t*(δtk-δtk-1)+ki_t*δtk+kd_t(δtk-2δtk-1-δtk-2))

45、式中，δt为以目标温度与实际温度的温差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，kp_t为温差比例系数，ki_t为温差积分系数，kd_t为温差微分系数，δtk为当前时刻的温差值，δtk-1为上一时刻的温差值，δtk-2为上上一时刻的温差值。

46、进一步的，以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到压缩机转速pid控制量如下：

47、δp＝kp_p*(δpk-δpk-1)+ki_p*δpk+kd_p(δpk-2δpk-1-δpk-2)

48、式中，δp为以最优排气压力与压缩机实际排气压力的压差值作为输入得到的压缩机转速pid控制量，kp_p为压差比例系数，ki_p为压差积分系数，kd_p为压差微分系数，δpk为当前时刻的压差值，δpk-1为上一时刻的压差值，δpk-2为上上一时刻的压差值。

49、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

50、本发明提供一种基于co2热泵系统的电动压缩机融合式控制方法及装置，根据不同控制目标的特性，在不同控制阶段切换控制目标，可在实际控制中有效的减小系统超调，可使实际温度快速稳定在目标温度±1度附近，可使空调出风口温度快速稳定，提升驾乘可靠及舒适感。