一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统，所述PID调节分区控制方法包括以下步骤：获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度；若所述带液度大于带液度预设阈值，则获取压缩机实际排气压力、压缩机目标排气压力、车厢实际送风温度和车厢目标送风温度；基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制。本发明专利技术具体提供了一种跨临界二氧化碳空调热泵的压缩机及电子膨胀阀控制逻辑，能够解决现有技术中存在的在热泵模式运行时由于PID调节引起的系统失调问题，可在保障安全性的同时使系统有更高的能效比。高的能效比。高的能效比。

【技术实现步骤摘要】
一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统


[0001]本专利技术属于跨临界二氧化碳空调
，特别涉及一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统。

技术介绍

[0002]电动汽车对化石燃料资源没有依赖性且具有环保的特点，有较好的应用前景；但是，纯电动汽车由于没有足够的发动机余热，冬季车内有一定的制热需求，需要依靠空调或者其他加热系统提供车辆所需热负荷，故应用于电动汽车的跨临界二氧化碳热泵空调系统需要同时具有制冷与热泵两种模式。
[0003]对于跨临界二氧化碳系统来说，不同工况下合适的充注量差别较大，其与环境温度、室内外风量、送风温度等诸多因素相关；由于制冷、热泵充注量需求亦有一定差别，经研究发现运行在低环境温度的热泵系统充注量需求较小，而在低环温时充注量很容易达到该工况制冷剂需求上限附近。
[0004]跨临界二氧化碳热泵空调系统在热泵工况下，由于回热器两侧流体均处于系统低压侧，几乎不存在换热温差，蒸发器出口制冷剂经过储液器后并未加热直接进入压缩机。当系统正常运行时蒸发器出口制冷剂为饱和状态，影响不大；而一旦储液器液位高于分液临界值，储液器出口制冷剂两相，压缩机转速不变时系统流量急剧增大，排温也由于吸气带液急剧降低，系统控制特性发生改变，原控制逻辑面临失调风险。在系统启动阶段，由于初始参数的不同，即使充注量未到该工况上限但PID调节时也很可能使系统进入严重的过充态，严重影响系统安全性。综上，亟需一种新的跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术的技术方案，具体提供了一种跨临界二氧化碳空调热泵的压缩机及电子膨胀阀控制逻辑，能够解决现有技术中存在的在热泵模式运行时由于PID调节引起的系统失调问题，可在保障安全性的同时使系统有更高的能效比。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，包括以下步骤：
[0008]获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度；
[0009]若所述带液度大于带液度预设阈值，则获取压缩机实际排气压力、压缩机目标排气压力、车厢实际送风温度和车厢目标送风温度；基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制；
[0010]其中，带液度的计算表达式为，
[0011][0012]式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率，T(H，P)与H(T，P)为制冷剂物性函数；
[0013]其中，所述基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制的步骤中，若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入稳定控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入压缩机转速优先控制区；若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入电子膨胀阀开度优先控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入控制失调区。
[0014]本专利技术的进一步改进在于，所述带液度预设阈值的取值范围为5℃～10℃。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度的步骤实施于系统开机第一预设时长以后。
[0016]本专利技术的进一步改进在于，在所述获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度之后还包括以下步骤：
[0017]若所述带液度小于等于带液度预设阈值，则第一PID控制器和第二PID控制器同时工作；其中，第一PID控制器用于通过压缩机转速控制车厢送风温度，第二PID控制器用于通过电子膨胀阀开度控制系统排气压力。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，在所述基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制之后还包括以下步骤：
[0019]所述分区控制进行第二预设时长以后，当压缩机转速波动小于等于100RPM/min且阀开度波动小于等于5步/min，则认为系统稳定；
[0020]比较系统稳定后的压缩机吸气带液度θ值的大小，判断系统是否处于PID控制器可调节范围，若判定失调则输出状态异常。
[0021]本专利技术提供的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制系统，包括：
[0022]获取模块，用于获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度；
[0023]控制模块，用于在所述带液度大于带液度预设阈值时，获取压缩机实际排气压力、压缩机目标排气压力、车厢实际送风温度和车厢目标送风温度；基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制；
[0024]其中，带液度的计算表达式为，
[0025][0026]式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率，T(H，P)与H(T，P)为制
冷剂物性函数；
[0027]其中，所述基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制的步骤中，若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入稳定控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入压缩机转速优先控制区；若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入电子膨胀阀开度优先控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入控制失调区。
[0028]本专利技术的进一步改进在于，所述带液度预设阈值的取值范围为5℃～10℃。
[0029]本专利技术的进一步改进在于，所述获取模块中，获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度的步骤实施于系统开机第一预设时长以后。
[0030]本专利技术的进一步改进在于，所述控制模块中，在所述获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度之后还包括以下步骤：
[0031]若所述带液度小于等于带液度预设阈值，则第一PID控制器和第二PID控制器同时工作；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度；若所述带液度大于带液度预设阈值，则获取压缩机实际排气压力、压缩机目标排气压力、车厢实际送风温度和车厢目标送风温度；基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制；其中，带液度的计算表达式为，式中，θ为带液度；S
suc
为吸气熵值；P
dis
为压缩机排气压力；T
suc
为压缩机吸气温度；P
suc
为压缩机吸气压力；T
dis
为压缩机排气温度；η为压缩机等熵效率，T(H，P)与H(T，P)为制冷剂物性函数；其中，所述基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制的步骤中，若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入稳定控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度大于车厢目标送风温度，则进入压缩机转速优先控制区；若压缩机实际排气压力小于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入电子膨胀阀开度优先控制区；若压缩机实际排气压力大于压缩机目标排气压力且车厢实际送风温度小于车厢目标送风温度，则进入控制失调区。2.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，其特征在于，所述带液度预设阈值的取值范围为5℃～10℃。3.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，其特征在于，所述获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度的步骤实施于系统开机第一预设时长以后。4.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，其特征在于，在所述获取所述跨临界二氧化碳空调热泵的带液度之后还包括以下步骤：若所述带液度小于等于带液度预设阈值，则第一PID控制器和第二PID控制器同时工作；其中，第一PID控制器用于通过压缩机转速控制车厢送风温度，第二PID控制器用于通过电子膨胀阀开度控制系统排气压力。5.根据权利要求1所述的一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控制方法，其特征在于，在所述基于压缩机实际排气压力与压缩机目标排气压力的差值，以及车厢实际送风温度与车厢目标送风温度的差值进行分区控制之后还包括以下步骤：所述分区控制进行第二预设时长以后，当压缩机转速波动小于等于100RPM/min且阀开度波动小于等于5步/min，则认为系统稳定；比较系统稳定后的压缩机吸气带液度θ值的大小，判断系统是否处于PID控制器可调节范围，若判定失调则输出状态异常。6.一种跨临界二氧化碳空调热泵PID调节分区控...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锋，贾凡，殷翔，何凯程，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：