一种PTC加热型空调制热控制算法的制作方法

本发明涉及空调控制领域，特别涉及一种ptc加热型空调制热控制算法。

背景技术：

tc加热器（ptc：一种正温度系数热敏电阻，陶瓷电热元件的简称）：用于新能源汽车空调制热，或者家用（或工业用）空调的辅助加热等。

ptc电阻会随着温度的升高而作曲线变化（如图1所示），对本体过热保护有积极的作用，然而对温度控制来说，不利于程序的控制。

ptc加热器由pwm占空比信号控制其发热程度，利用鼓风机鼓动空气流经ptc电热元件进行空气的强迫对流作为主要热交换方式。

传统的空调控制器在设计ptc加热器控制时，往往只简单的调节占空比来使目标温度达到设定温度，也就是pi调节的执行参数是pwm占空比，然而pwm占空比和ptc的发热功率是不成正比的，导致pi调节时存在不确定性（如图1所示），不利于程序的控制。因此，亟需发明一种新的ptc加热型空调制热控制算法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种ptc加热型空调制热控制算法，此种制热控制算法对ptc加热器pi调节的执行参数是发热功率，发热功率再对应相应功率的pwm占空比，解决了现有技术中的调节不确定性的问题，有效提高了空调制热的响应速度。

为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：

一种ptc加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：

步骤1、pi执行参数为ptc发热功率，通过温差算出pi需要输出的功率即为需求功率。

步骤2、恒功率控制算法，根据步骤1中的需求功率，计算出pwm占空比，

根据步骤1和步骤2循环计算，最终逼近设定温度值。

优选地，所述步骤1包括以下：

步骤a）、算出温差，t温差=t设定-t环境温度，t设定为用户设定温度，t环境温度为环境温度，t温差为温差；

步骤b）、算出比例增益功率输出部分，pi_ptcpower_p=t温差*prop_gain，prop_gain为比例增益项，pi_ptcpower_p为比例增益功率输出部分；

步骤c）、算出积分增益功率输出部分，pi_ptcpower_i=pi_ptcpower_i+t温差*int_gain，pi_ptcpower_i为积分增益功率输出部分，int_gain为积分增益项。

步骤d）、算出需求功率，p=pi_ptcpower_p+pi_ptcpower_i，p为需要输出的功率即为需求功率。

优选地，所述步骤2中恒功率控制算法为：η=p/(u*i)，u为占空比有效区工作电压，i为占空比有效区工作电流，η为占空比。

本发明的ptc加热型空调制热控制算法主要包括两个步骤：（1）根据用户设定温度和当前环境温度计算出需求功率；（2）再通过恒功率控制算法得到需求功率所需pwm占空比，然后输出pwm占空比。由此可见，本发明中pi需求功率通过恒功率控制算法与pwm输出功率直接对应，不再受ptc随温度变化而使电阻作曲线变化的影响，进而具备以下有益效果：1、实现制热响应快，2系统控制稳定，3制热效果好的优点。

附图说明

图1为现有技术的ptc电阻-温度曲线；

图2为本发明ptc加热型空调制热控制算法的pi控制过程曲线；

图3为本发明ptc加热型空调制热控制算法的恒功率控制各参数说明。

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。

本发明的ptc加热型空调制热控制算法为步骤1、pi执行参数为ptc发热功率，通过温差算出pi需要输出的功率即为需求功率。

步骤2、恒功率控制算法，根据步骤1中的需求功率，计算出pwm占空比，

根据步骤1和步骤2循环计算，最终逼近设定温度值。

实施例

本发明的ptc加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：

以pi执行参数是ptc发热功率的算法：

步骤1具体为：

1）t温差=t设定-t环境温度，

其中，t设定为用户设定温度，

t环境温度为环境温度，

t温差为温差；

2）pi_ptcpower_p=t温差*prop_gain，

其中，pi_ptcpower_p为比例增益功率输出部分，

prop_gain为比例增益项；

3）pi_ptcpower_i=pi_ptcpower_i+t温差*int_gain

其中，pi_ptcpower_i=积分增益功率输出部分，

int_gain=积分增益项；

4）pi_ptcpowerreq=pi_ptcpower_p+pi_ptcpower_i

其中，pi_ptcpowerreq=需求功率

原理分析：

首先根据用户设定温度和当前环境温度计算出温差，然后算出比例增益功率输出部分和积分增益功率输出部分，再后算出当前pi所需的需求功率，最后通过恒功率控制算法（此算法下文有详细说明）得到需求功率所需pwm占空比，然后输出pwm占空比，如此以一定的周期，做循环计算，最终逼近设定温度值。过程示意图如图2所示。

恒功率控制算法：

p=u*i*η

其中p=需求功率

u=占空比有效区工作电压

i=占空比有效区工作电流

η=占空比

各参数如图3所示。

以上公式通过变换后如下：

η=p/(u*i)

此时η就是需要输出的实际pwm占空比

此时输出的占空比产生的发热功率就是pi的需求功率

原理分析：

ptc电阻随着自身发热温度变化而变化，同时电流i也做相应的变化，如果占空比η不变，导致发热功率不稳定。所以为了解决此问题，提出了需求功率这个概念（需求功率就是我们想要ptc输出的发热功率），通过η=p/(u*i)这个公式，我们发现ptc电阻的变化，占空比η会做相应的变化，但是发热功率始终和需求功率一致，从而稳定了发热功率。

如图1所示，现有技术中ptc电阻会随着温度的升高而作曲线变化，对本体过热保护有积极的作用，但是对温度控制来说，不利于程序的控制。如图2和图3所示，本发明以pi执行参数是ptc发热功率的算法，对ptc加热器pi调节的执行参数是发热功率，发热功率再对应相应功率的pwm占空比，解决了现有技术中的调节不确定性的问题，有效提高了空调制热的响应速度。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种PTC加热型空调制热控制算法，包括以下步骤：步骤1、PI执行参数为PTC发热功率的算法，通过温差算出PI需要输出的功率即为需求功率；步骤2、恒功率控制算法，根据步骤2中的需求功率，计算出PWM占空比，本发明中PI需求功率通过恒功率控制算法与PWM输出功率直接对应，不再受PTC随温度变化而使电阻作曲线变化的影响，进而具备以下有益效果：1、实现制热响应快，2系统控制稳定，3制热效果好的优点。

技术研发人员：吴磊
受保护的技术使用者：浙江清华长三角研究院
技术研发日：2017.08.07
技术公布日：2017.12.19