本發(fā)明專利涉及本發(fā)明涉及電動汽車的制冷系統(tǒng)，特別針對電動壓縮機的控制，主要用于電動汽車手動空調(diào)的制冷系統(tǒng)的控制。

背景技術(shù)：

在電動汽車中，制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件—空調(diào)壓縮機通常為電驅(qū)動式的。電動壓縮機在電動汽車中算是大功率器件，在電動汽車?yán)m(xù)航里程普遍偏低的情況下，怎樣使電動壓縮機以最節(jié)能的方式工作成了一個重要課題。目前，車載空調(diào)的電動壓縮機大多以最高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，當(dāng)乘員艙達(dá)到合適溫度后又以最低轉(zhuǎn)速運行。該方式控制下的電動壓縮機耗能高，且由于壓縮機轉(zhuǎn)速變化突然帶來的振動和聲音變化，影響乘員艙的舒適性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種不影響乘員艙的舒適性、又能達(dá)到節(jié)能效果的電動汽車用手動空調(diào)的壓縮機控制系統(tǒng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種電動汽車用手動空調(diào)的壓縮機控制系統(tǒng)，包括壓縮機控制模塊、整車控制器、壓縮機驅(qū)動模塊、電動壓縮機。所述壓縮機控制模塊與所述整車控制器、壓縮機驅(qū)動模塊間電性連接；所述壓縮機驅(qū)動模塊與所述整車控制器、電動壓縮機間電性連接；所述壓縮機控制模塊與汽車的車輛空調(diào)控制面板上的A/C開關(guān)、風(fēng)量檔位開關(guān)、混合氣體濃度檔位開關(guān)，以及汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器溫度傳感器、乘員艙溫度傳感器間電性連接。所述壓縮機控制模塊包括微處理器、CAN收發(fā)器、電源模塊、接口電路。所述壓縮機控制模塊與所述整車控制器、壓縮機驅(qū)動模塊間電性連接方式為雙通道串行接口的CAN總線；所述CAN收發(fā)器設(shè)置于所述壓縮機控制模塊與所述整車控制器、壓縮機驅(qū)動模塊間的電路上。所述接口電路連接在所述微處理器與汽車的車輛空調(diào)控制面板上的A/C開關(guān)、風(fēng)量檔位開關(guān)、混合氣體濃度檔位開關(guān)，以及汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器溫度傳感器、乘員艙溫度傳感器間；所述微處理器根據(jù)風(fēng)量檔位信號數(shù)值、混合氣體濃度數(shù)值、乘員艙溫度值調(diào)節(jié)所述電動壓縮機的實時最佳轉(zhuǎn)速；上述風(fēng)量檔位信號數(shù)值、混合氣體濃度數(shù)值、乘員艙溫度值與所述電動壓縮機的實時最佳轉(zhuǎn)速成正對應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步的，所述微處理器自帶A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)接口，將乘員艙溫度信號向下取整轉(zhuǎn)換為數(shù)字值；將風(fēng)量檔位的1、2、3、4這四個檔位信號轉(zhuǎn)換為1、2、3、4這四個數(shù)值；將混合氣體濃度等級a、b、c、d、e五個等級信號轉(zhuǎn)換為5、4、3、2、1這五個數(shù)值。

進(jìn)一步的，所述微處理器采用STM32F407芯片。

進(jìn)一步的，所述高速CAN收發(fā)器采用TJA1042T

進(jìn)一步的，所述微處理器、CAN收發(fā)器、接口電路由所述電源模塊供電。

進(jìn)一步的，所述微處理器外部連接有時鐘電路。

有效增益：本發(fā)明根據(jù)乘員艙不同溫度、駕駛員控制的混合氣體濃度和風(fēng)量大小通過公式計算得出壓縮機應(yīng)運行的適合轉(zhuǎn)速，其控制簡單有效，且因為壓縮機的轉(zhuǎn)速變化線性而不會帶來振動及聲音上的突變，能達(dá)到節(jié)能效果；解決了車載空調(diào)的電動壓縮機工作時以最高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，當(dāng)乘員艙達(dá)到合適溫度后又以最低轉(zhuǎn)速運行的耗能和舒適度問題。

附圖說明：

圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中，微處理器所用芯片的節(jié)點圖；

圖3是本發(fā)明中，微處理器與整車控制器及壓縮機驅(qū)動模塊間的CAN通信連接電路圖；

具體實施方式

一種如圖1所示的電動汽車用手動空調(diào)的壓縮機控制系統(tǒng)，包括壓縮機控制模塊1、整車控制器2、壓縮機驅(qū)動模塊3、電動壓縮機4。壓縮機控制模塊1與整車控制器2、壓縮機驅(qū)動模塊3間電性連接；壓縮機控制模塊1與整車控制器2、壓縮機驅(qū)動模塊3間電性連接方式為雙通道串行接口的CAN總線。壓縮機驅(qū)動模塊3與整車控制器2、電動壓縮機4間電性連接，壓縮機驅(qū)動模塊3將動力電池的兩相直流電轉(zhuǎn)換為可供電動壓縮機4工作的三相交流電，在壓縮機驅(qū)動模塊3的驅(qū)動下對空調(diào)系統(tǒng)管路中的制冷介質(zhì)進(jìn)行壓縮。壓縮機控制模塊1與汽車的車輛空調(diào)控制面板上的A/C開關(guān)、風(fēng)量檔位開關(guān)、混合氣體濃度檔位開關(guān)，以及汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器溫度傳感器、乘員艙溫度傳感器間電性連接。整車控制器2是控制電動汽車的整車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制裝置；壓縮機驅(qū)動模塊3將動力電池的兩相直流電轉(zhuǎn)換為可供電動壓縮機4工作的三相交流電，并對空調(diào)系統(tǒng)管路中的制冷介質(zhì)進(jìn)行壓縮。

壓縮機控制模塊1包括微處理器11、CAN收發(fā)器12、電源模塊13、接口電路14。微處理器11是壓縮機控制模塊1的核心，微處理器11自帶A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)接口，對壓縮機控制模塊1的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。CAN收發(fā)器12設(shè)置于壓縮機控制模塊1與整車控制器2、壓縮機驅(qū)動模塊3間的電路上，對壓縮機控制模塊1與整車控制器2、壓縮機驅(qū)動模塊3間的CAN通信進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。接口電路14連接在微處理器11與汽車的車輛空調(diào)控制面板上的A/C開關(guān)、風(fēng)量檔位開關(guān)、混合氣體濃度檔位開關(guān)，以及汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器溫度傳感器、乘員艙溫度傳感器間，接口電路14接收A/C開關(guān)、風(fēng)量檔位開關(guān)、混合氣體濃度檔位開關(guān)，以及汽車內(nèi)部的蒸發(fā)器溫度傳感器、乘員艙溫度傳感發(fā)出的模擬信號，并對其進(jìn)行放大、濾波處理，然后交由微處理器11內(nèi)帶的A/D轉(zhuǎn)換功能，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由微處理器11處理。微處理器11根據(jù)風(fēng)量開關(guān)變量、混合氣體濃度變量、乘員艙內(nèi)溫度情況來控制壓縮機控制模塊1的工作，壓縮機控制模塊1根據(jù)微處理器11的信號處理情況來控制電動壓縮機4工作的轉(zhuǎn)速，從而使乘員艙內(nèi)溫度達(dá)到駕乘人員舒適的溫度。本發(fā)明的實施例中，風(fēng)量開關(guān)共分1、2、3、4四個檔位，風(fēng)量的大小關(guān)系為1檔＜2檔＜3檔＜4檔?；旌蠚怏w濃度單指制冷面的混合氣體濃度，濃度等級分為a、b、c、d、e五個等級，混合氣體濃度越大則制冷效果越弱?；旌蠚怏w濃度大小關(guān)系為a＜b＜c＜d＜e，但其制冷效果為a＞b＞c＞d＞e。蒸發(fā)器溫度信號是采集的車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)里蒸發(fā)器的溫度值。乘員艙內(nèi)溫度信號是通過乘員艙內(nèi)的儀表臺板上的溫度傳感器采集的。

本實施例中，微處理器11采用STM32F407芯片，芯片節(jié)點圖如圖2所示，其中，BKGD是單線背景調(diào)試模式引腳，用來接收和發(fā)送背景調(diào)試指令；RESET是目標(biāo)機復(fù)位引腳；GND為接地引腳。供電節(jié)點VDDM1、VSSM1、VDDM2、VSSM2、VDDX1、VSSX1、VDDF、VSS1、VDDR、VSS3、VDDA、VSSA、VDD、VSS2、VDDX2、VSSX2與電源模塊13連接，為微處理器內(nèi)各元器件提供5v的數(shù)字電源。各組供電節(jié)點間連接有電容，讓電源模塊13提供的數(shù)字電源可靠穩(wěn)定。接口電路14連接在A/C開關(guān)信號、風(fēng)量檔位信號、混合氣體濃度信號、蒸發(fā)器溫度信號、乘員艙溫度信號與TM32F407芯片的PAD05至PAD09五個I/O口間，接口電路14由電源模塊13的模擬電源供電。微處理器11的信號采集有時間周期，STM32F407芯片的節(jié)點XTAL、EXTAL外連接有時鐘電路，節(jié)點XTAL、EXTAL連接的線路間并聯(lián)有振蕩器。

壓縮機控制模塊1與整車控制器2及壓縮機驅(qū)動模塊3的連接電路如圖3所示，STM32F407芯片引腳KWR3、KWS2、KWS3分別與CAN收發(fā)器12的STB、RXD、TXD節(jié)點連接，CAN收發(fā)器12的CAN_H、CAN_L節(jié)點分別與整車控制器2和壓縮機驅(qū)動模塊3連接。本實施例中，CAN收發(fā)器12采用的芯片為TJA1042T。

當(dāng)車輛處于ON檔狀態(tài)，微處理器11需要采集A/C開關(guān)信號、風(fēng)量檔位信號、混合氣體濃度信號、蒸發(fā)器溫度值信號、乘員艙的溫度信號以及整車控制器2發(fā)出的電動壓縮機4是否可工作信號。本實施例中，微處理器11采集信號周期為2秒，在信號采集周期內(nèi)，當(dāng)微處理器11檢測到A/C開關(guān)的開信號、風(fēng)量檔位1、2、3、4檔中的任一檔位信號、制冷區(qū)混合氣體濃度a、b、c、d、e中任一檔位信號、蒸發(fā)器溫度值大于1.5℃以及整車控制器2發(fā)出的電動壓縮機4可工作信號后，再根據(jù)所檢測到的風(fēng)量檔位、混合氣體濃度檔位和當(dāng)前乘員艙溫度值三個相位值按照下列公式進(jìn)行計算得出電動壓縮機4的最佳轉(zhuǎn)速值。轉(zhuǎn)速計算公式為：

Rx＝C₁*Rmax*X+C₂*Rmax*Y+C₃*Rmax*Z+A

試中，Rx為計算后得出的電動壓縮機4當(dāng)前需運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速值；Rmax為電動壓縮機4的最大運行轉(zhuǎn)速值，其取值由電動壓縮機4的性能決定，不同的電動壓縮機4最大運轉(zhuǎn)速度取值范圍有所不同；X為風(fēng)量檔位值，1檔數(shù)值為1,2檔數(shù)值為2,3檔數(shù)值為3,4檔數(shù)值為4；Y為混合氣體濃度數(shù)值，a檔數(shù)值為5，b檔數(shù)值為4，c檔數(shù)值為3，d檔數(shù)值為2，e檔數(shù)值為1；Z為乘員艙溫度值，讀取傳感器實測值并向下取整，如18.23取值為18，18.95取值也為18；A為一個常數(shù)；C₁為風(fēng)量檔位值的權(quán)重系數(shù)；C₂為混合氣體濃度數(shù)值的權(quán)重系數(shù)；C₃為乘員艙溫度值的權(quán)重系數(shù)。由于風(fēng)量檔位值、混合氣體濃度數(shù)值、乘員艙溫度值與電動壓縮機4的實時最佳轉(zhuǎn)速成正對應(yīng)關(guān)系，以風(fēng)量檔位值不變，測量混合氣體濃度數(shù)值取值在1至5、不同乘員艙溫度值的情況下的適合電動壓縮機4的轉(zhuǎn)速，來推得C₁、C₂、C₃、常數(shù)A的取值。

以下表格為本發(fā)明實施例測量在不同風(fēng)量檔位值、混合氣體濃度數(shù)值、乘員艙溫度值情況下的電動壓縮機4適合轉(zhuǎn)速值：

通過上表實驗數(shù)據(jù)，估測C₁、C₂取值為0.02，C₃取值為0.03，A取值為-0.21Rmax。

本發(fā)明實施例中，電動壓縮機4的實時轉(zhuǎn)速除根據(jù)上述公式及表格匹配外，也必須滿足下列條件：

(1)當(dāng)壓縮機控制模塊1的微處理器11在一個周期內(nèi)讀取到的艙內(nèi)溫度值相差大于或等于3℃時，則壓縮機驅(qū)動模塊3不執(zhí)行新的轉(zhuǎn)速命令，維持原轉(zhuǎn)速工作，如果連續(xù)3次讀取到的艙內(nèi)溫度值前后相差大于或等于3℃時，則電動壓縮機4以50r/s的速率降低至最低轉(zhuǎn)速運行。

(2)當(dāng)壓縮機控制模塊1發(fā)送的轉(zhuǎn)速值前后相差720r/min時，則電動壓縮機4不立即執(zhí)行新的轉(zhuǎn)速命令，而是以50r/s的速率運行至目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

(3)當(dāng)壓縮機控制模塊1的微處理器11測到的蒸發(fā)器溫度值小于1.5℃時，控制電動壓縮機4停止工作，此后檢測到蒸發(fā)器溫度值大于或等于2.5℃時，又重新啟動電動壓縮機4工作。

(4)當(dāng)壓縮機控制模塊1接收到整車控制器2發(fā)出的電動壓縮機4降功率運行，則控制電動壓縮機4按降低要求功率運行。

(5)當(dāng)壓縮機控制模塊1的微處理器11檢測到A/C開關(guān)關(guān)信號、風(fēng)量檔位位于Off檔、混合氣體濃度檔位位于制冷區(qū)、蒸發(fā)器溫度值小于1.5℃、整車控制器2發(fā)出電動壓縮機4不可工作信號、壓縮機驅(qū)動模塊3發(fā)出故障信號、CAN總線故障中任一情形時、電動壓縮機4停止工作。

微處理器11在采集到風(fēng)量檔位信號、混合氣體濃度信號、乘員艙的溫度信號、蒸發(fā)器溫度值信號、A/C開關(guān)信號、整車控制器2發(fā)出的信號、壓縮機驅(qū)動模塊3發(fā)出的信號后，對所有信號進(jìn)行判斷，若不滿住上述限制條件，則在壓縮機控制模塊1的控制下，根據(jù)公式Rx＝C₁*Rmax*X+C₂*Rmax*Y+C₃*Rmax*Z+A推得電動壓縮機4的合適轉(zhuǎn)速；然后，每隔2秒時間，對所有信號進(jìn)行重新采集，重復(fù)上述步驟，使得電動壓縮機4在時間周期內(nèi)處于合適的轉(zhuǎn)速。

以上對發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在具體實施方式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。