[发明专利]空调电动压缩机自动调速控制器

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种汽车用空调电动压缩机自动调速控制器，其应用在混合动力和电动汽车空调系统中。 

背景技术：

目前，混合动力和电动汽车空调系统需要使用电动压缩机，来替代原来常规使用皮带驱动的压缩机。常规压缩机由汽车发动机直接驱动，其转速受制于发动机转速，这样调整压缩机排量的难度很大。电动压缩机相对而言，调速特性好，速度控制方便，只需要电信号调整，转速即可立即变化。 

电动压缩机一般采用无传感器直流无刷电机，启动相对困难，而且在启动时效率低，噪音大，所以应尽量避免频繁启停。目前的混合动力和电动汽车往往以现有车型作为基础进行动力系统更新，空调系统并不作大的调整。对于原车型上的手动空调系统，其控制压缩机的信号只是一个高低电平，无法实现转速的控制，只能依靠蒸发器芯体表面空气温度保护，在停止与最高速度之间频繁切换，这样效率低，寿命短，故障率高，噪声变化大。 

例如小型乘用车(A0/A级车)，目前的主流电动压缩机电机输出轴功率在1.5KW。考虑蜗旋式压缩机的高效输气系数，其在通常使用工况下COP值均高于2，即制冷量大于3KW。从小型乘用车(A0/A级车)使用的实际情况看，其高温工况下热负荷最大在3KW左右；考虑到流动损耗及除湿需求，其热负荷最低在500W左右。综合以上两点，按线性关系推导，实际的压缩机电机转速调节幅度应在20％到100％。如果能在此范围内做平滑调节的话，可以实现制冷功耗的不浪费，增加车辆的续航里程。 

汽车空调系统，其制冷量在不同工况下要求并不一样，手动空调控制器无法实现制冷量控制，需要种能自动控制制冷量的压缩机转速调节控制器，且安装简便、成本低廉。 

发明内容：

完整意义上的空调电动压缩机排量调节的输入条件为车外环境温度、蒸发器芯体表面空气温度、车内温度、用户温度设定及阳光辐射强度，控制器根据以上输入条件确定压缩机的目标排量即目标转速。 

为了满足A0/A级车的空调系统配置成本要求，本发明调减输入条件，仅取其中的最关键因素来控制。 

输入条件中最为关键的因素是车外环境温度和蒸发器芯体表面空气温度，采用此两输入条件可基本完成满足合理最冷蒸发器芯体表面空气温度时的电动压缩机目标转速设定。 

电动压缩机自动调速控制装置接受空调控制器的开关信号，同时接受以上两个传感器信号，根据工况的需求，进行压缩机转速运算，达到蒸发器芯体表面空气温度自动控制的目的。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下： 

电动压缩机自动调速控制器接受空调控制器启动压缩机的信号，采集车外环境温度传感器信号，根据该环境工况负荷，计算目标蒸发温度。同时采集蒸发器芯体表面空气温度传感器信号，作为蒸发温度反馈信号。依照自动控制的PID调节规则，通过电动压缩机的速度调整界面，可能是PWM信号，也可能是串行通讯信号或者是CAN、LIN等总线信号，控制电动压缩机的转速，使最终的实际蒸发器芯体表面空气温度与目标蒸发器芯体表面空气温度相等，达到蒸发器芯体表面空气温度自动控制的目的。同时，也具备防止蒸发器芯体表面结霜，损坏压缩机的功能。 

本发明的有益效果是： 

混合动力或者电动汽车空调系统在仅配备手动空调系统的情况下，利用本发明，即可通过对电动压缩机的自动控制实现对蒸发温度的自动控制，间接的实现了对出风温度的自动控制。由于电动压缩机始终处于按需求合理转速运转状态，其效率高、电量消耗小、使用寿命长、故障率低且噪声小。本发明对空调系统的电路改进简单，整体成本低廉。 

附图说明：

下面结合附图和实例给本发明做进一步说明 

图(1)为一般汽车手动空调操纵机构电动压缩机控制接线图 

图(2)为采用本发明后电动压缩机控制接线图 

本发明的具体实施方式为： 

电动压缩机自动调速控制装置接受空调控制系统启动压缩机的信号，传送给电动压缩机，同时采集车外环境温度传感器信号、蒸发器芯体表面空气温度传感器信号，通过电动压缩机的速度调整界面，可能是PWM信号，也可能是串行通讯信号或者是CAN、LIN等总线信号，控制电动压缩机的转速，使最终的实际蒸发器芯体表面空气温度与目标蒸发器芯体表面空气温度相等，达到控制蒸发器芯体表面空气温度自动控制的目的。