СПОСОБ И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2022 года по МПК B60H1/32 

Данное изобретение относится к области систем кондиционирования, выполненных с возможностью регулирования температуры в автотранспортном средстве, в частности в автотранспортном средстве с тепловой или гибридной силовой установкой.

Более конкретно, изобретение относится к системам кондиционирования, содержащим компрессор с внешним управлением.

Как правило, система кондиционирования или холодный контур содержит компрессор, конденсатор, расширитель и теплообменник или испаритель и позволяет отбирать тепло из воздуха, служащего для кондиционирования окружающей среды. Температуру испарителя обычно регулируют в зависимости от потребности термических условий, например, в соответствии с запросом водителя в виде заданного значения, и от мгновенного значения температуры испарителя, измеренного температурным датчиком.

Известны системы регулирования температуры испарителя, содержащие регулировочный клапан, встроенный в компрессор и предназначенный для управления рабочим объемом компрессора и, следовательно, его производительностью.

Это дает возможность приводить тепловую мощность, необходимую для комфорта пассажиров, как можно ближе к потребности.

Кроме того, поскольку компрессор приводится во вращение от ремня теплового двигателя, расход хладагента зависит от скорости вращения двигателя. Регулировочным клапаном управляют таким образом, чтобы реагировать на изменения работы теплового двигателя и обеспечивать почти постоянный расход хладагента и, следовательно, постоянную температуру в салоне автотранспортного средства.

Однако, когда автотранспортное средство перемещается в городской зоне, скорость транспортного средства перестает быть стабильной по причине повторяющихся замедлений или ускорений. Следовательно, число оборотов двигателя сильно колеблется.

Во время фаз замедления автотранспортного средства подача топлива в тепловой двигатель прекращается в целях экономии, и транспортное средство перемещается только за счет своей кинетической энергии.

Таким образом, во время этих фаз замедления эту энергию получают без добавления топлива.

Объектом изобретения является способ управления системой обеспечения температурного регулирования автотранспортного средства, при этом указанная система обеспечения температурного регулирования содержит набор трубок, образующий так называемый контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор, конденсатор, орган расширения и испаритель.

Температуру испарителя регулируют в зависимости от заданного значения команды температуры для охлаждения салона транспортного средства и от среднего значения температуры испарителя за определенный период времени, например, равный 30 секундам.

Предпочтительно для регулирования температуры испарителя используют заданное значение команды, происходящее, например, из запроса водителя транспортного средства, с целью охлаждения салона транспортного средства, вычисляют среднее значение температуры испарителя за определенный период времени, например, равный 30 секундам, вычисляют разность между заданным значением температуры и указанным вычисленным средним значением температуры испарителя и указанную вычисленную разность корректируют, вычисляя скорректированное заданное значение температуры, например, применяя пропорционально-интегральный регулятор.

Можно проверить, находится ли транспортное средство в фазе замедления, наступающей, например, когда скорость транспортного средства падает или когда запрос соответствует нулевому заданному значению крутящего момента, и, если транспортное средство находится в фазе замедления, в модуль регулирования температуры испарителя передают первое заданное значение температуры, например, равное 2°С. Если транспортное средство не находится в фазе замедления, в модуль регулирования температуры передают скорректированное заданное значение температуры.

Например, чтобы вычислить финальную команду, действующую на рабочий объем компрессора, модуль регулирования температуры испарителя вычисляет вторую разность между указанным переданным заданным значением температуры и мгновенным значением температуры испарителя, измеренным, например, температурным датчиком, и указанную вычисленную вторую разность корректируют, чтобы выдать в компрессор финальную команду контроля расхода, действующую, например, на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента, например, применяя пропорционально-интегральный регулятор.

Вторым объектом изобретения является система управления системой обеспечения температурного регулирования, выполненной с возможностью охлаждения салона автотранспортного средства, при этом указанная система обеспечения температурного регулирования содержит набор трубок, образующий так называемый контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор, конденсатор, орган расширения и испаритель.

Система содержит модуль считывания заданного значения температуры и модуль регулирования температуры испарителя в зависимости от среднего значения температуры испарителя, установленного за определенный период времени.

Предпочтительно модуль регулирования температуры испарителя включает в себя модуль вычисления среднего значения температуры испарителя за определенный период времени, например, равный 30 секундам, компаратор, выполненный с возможностью вычислять первую разность между заданным значением температуры и указанным вычисленным средним значением температуры испарителя, и модуль коррекции указанной вычисленной разности, выполненный с возможностью выдавать скорректированное заданное значение температуры.

Модуль коррекции является, например, пропорционально-интегральным регулятором.

Система может содержать модуль проверки, выполненный с возможностью поверять, находится ли автотранспортное средство в фазе замедления, наступающей, например, когда скорость транспортного средства падает или когда запрос соответствует нулевому заданному значению крутящего момента. Если транспортное средство находится в фазе замедления, система управления передает в модуль регулирования температуры испарителя первое заданное значение температуры, например, равное 2°С, и, если транспортное средство не находится в фазе замедления, система управления передает в этот модуль регулирования температуры испарителя скорректированное заданное значение температуры. Модуль регулирования температуры испарителя включает в себя модуль вычисления команды, действующей на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента, в зависимости от переданного в этот модуль заданного значения и от мгновенного значения температуры испарителя, измеренного, например, температурным датчиком.

Например, модуль вычисления команды, действующей на рабочий объем компрессора, включает в себя второй компаратор, выполненный с возможностью вычислять разность между переданным в этот модуль заданным значением температуры и указанным мгновенным значением температуры испарителя, и второй модуль коррекции указанной вычисленной разности, выполненный с возможностью выдавать команду, действующую, например, на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента. Второй модуль коррекции является, например, пропорционально-интегральным регулятором.

Третьим объектом изобретения является автотранспортное средство с тепловой или гибридной силовой установкой, содержащее систему обеспечения температурного регулирования, содержащую набор трубок, образующий так называемый контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор, конденсатор, орган расширения и испаритель, и описанную выше систему управления системой обеспечения температурного регулирования.

Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 представлена схема системы обеспечения температурного регулирования автотранспортного средства в соответствии с изобретением;

на фиг. 2 представлена детальная схема системы управления системой обеспечения температурного регулирования, показанной на фиг. 1;

на фиг. 3 представлена блок-схема варианта осуществления способа управления системой обеспечения температурного регулирования, показанной на фиг. 1.

На фиг. 1 показана система обеспечения температурного регулирования или система 10 кондиционирования, предназначенная для использования в автотранспортном средстве с тепловой или гибридной силовой установкой (не показано). Система 10 кондиционирования выполнена с возможностью охлаждения салона Н автотранспортного средства и с возможностью применения в установке обогрева и/или кондиционирования, называемой “HVAC” (не показана), содержащей электрический вентилятор 11 для нагнетания воздуха внутрь салона Н.

Система 10 кондиционирования содержит набор трубок 12, образующий так называемый контур хладагента, содержащий хладагент (не показан) и соединяющий компрессор 13, который сжимает указанный хладагент, конденсатор 14, расположенный, например, в передней части транспортного средства, орган 15 расширения и испаритель 16, в котором хладагент испаряется, поглощая тепло.

Следует отметить, что изобретение не ограничивается такой системой кондиционирования. В целом, система кондиционирования содержит компрессор и испаритель.

Можно также предусмотреть, чтобы система кондиционирования представляла собой систему с реверсивным тепловым насосом для охлаждения или обогрева салона транспортного средства.

Температуру испарителя 16 задает система 20 управления, позволяющая регулировать указанную температуру в зависимости от заданного значения команды Tcons, происходящего, например, из запроса водителя транспортного средства, с целью охлаждения салона Н транспортного средства.

Система 20 управления содержит модуль 21 считывания заданного значения Tcons температуры и модуль 22 регулирования температуры испарителя 16 в зависимости от среднего значения Tmoy температуры испарителя 16, установленного на определенный период времени t.

Для этого модуль 22 регулирования температуры испарителя включает в себя модуль 23 вычисления среднего значения Tmoy температуры испарителя 16 за определенный период времени t, например, равный 30 секундам, компаратор 24, выполненный с возможностью вычислять разность ΔТ1 между заданным значением Tcons температуры и указанным вычисленным средним значением температуры Tmoy испарителя, и модуль 25 коррекции указанной вычисленной разности ΔТ1, выполненный с возможностью выдавать скорректированное заданное значение Tcons_corr температуры. Модуль 25 коррекции является, например, пропорционально-интегральным регулятором.

Система 20 управления дополнительно содержит модуль 26 проверки, чтобы поверять, находится ли транспортное средство в фазе замедления, наступающей, например, когда скорость транспортного средства падает или когда запрос соответствует нулевому заданному значению крутящего момента.

Если транспортное средство находится в фазе замедления, система 20 управления передает в модуль 27 вычисления команды T2f, действующей, например, на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента, первое заданное значение T1f температуры, например, равное 2°С.

Если транспортное средство не находится в фазе замедления, система 20 управления передает в модуль 27 скорректированное заданное значение Tcons_corr температуры.

Модуль 27 вычисления команды T2f, действующей на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента, включает в себя второй компаратор 28, выполненный с возможностью вычислять разность ΔТ2 между вторым заданным значением T2(cons_corr) температуры, переданным в модуль 27, то есть либо заданным значением T1f, либо заданным значением Tcons_corr, и мгновенным значением Tmes температуры испарителя 16, и второй модуль 29 коррекции указанной вычисленной разности, выполненный с возможностью выдавать в компрессор команду T2f, действующую, например, на рабочий объем компрессора или, в целом, на расход хладагента. Второй модуль 29 коррекции является, например, пропорционально-интегральным регулятором.

На фиг. 3 представлена блок схема варианта осуществления способа 30 работы или управления системой 10 обеспечения температурного регулирования, показанной на фиг. 1.

На первом этапе 31 считывают заданное значение Tcons команды, происходящей, например, из запроса водителя транспортного средства, с целью охлаждения салона Н транспортного средства.

Во время второго этапа 32 вычисляют среднее значение Tmoy температуры испарителя 16 за определенный период t, например, равный 30 секундам, затем на этапе 33 вычисляют разность ΔТ1 между заданным значением Tcons температуры и указанным вычисленным средним значением Tmoy температуры испарителя и на этапе 34 корректируют указанную вычисленную разность ΔТ1, вычисляя скорректированное заданное значение Tcons_corr температуры, например, применяя пропорционально-интегральный регулятор.

Благодаря осуществлению этапов 32-34, регулируют температуру испарителя в зависимости от заданного значения команды температуры и от среднего значения измеренной температуры испарителя.

На этапе 35 проверяют, находится ли транспортное средство в фазе замедления, наступающей, например, когда скорость транспортного средства падает или когда запрос соответствует нулевому заданному значению крутящего момента.

Если транспортное средство находится в фазе замедления, передают первое заданное значение T1f температуры, например, равное 2°С.

Если транспортное средство не находится в фазе замедления, передают скорректированное заданное значение Tcons_corr температуры.

Для вычисления команды T2f контроля компрессора, действующей на расход хладагента и обеспечивающей регулирование температуры воздуха на выходе испарителя, на этапе 37 вычисляют вторую разность ΔТ2 между вторым заданным значением T2(cons_corr) температуры, переданным в модуль 27, то есть заданным значением T1f или заданным значением Tcons_corr, и указанным мгновенным значением Tmes температуры испарителя и на этапе 37 корректируют указанную вычисленную разность, чтобы выдать в компрессор или в модуль управления компрессором команду T2f контроля компрессора, действующую на расход хладагента, применяя, например, пропорционально-интегральный регулятор.

Благодаря вычислению средних значений температуры испарителя за определенный период времени и, следовательно, регулированию усредненной по времени температуры испарителя, можно компенсировать избыток холода, получаемый за счет кинетической энергии транспортного средства, применяя для испарителя заданное значение температуры, превышающее мгновенную потребность, что позволяет получить выигрыш в расходе топлива примерно в 25% в городской зоне.

Изобретение относится к системе (20) управления системой (10) обеспечения температурного регулирования, выполненной с возможностью охлаждения салона автотранспортного средства, при этом указанная система (10) обеспечения температурного регулирования содержит трубопровод (12), образующий контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор (13), конденсатор (14), орган (15) расширения и испаритель (16). Система управления содержит модуль считывания заданного значения температуры и модуль регулирования температуры испарителя в зависимости от среднего значения температуры испарителя, установленного за определенный период времени. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления системой (10) обеспечения температурного регулирования автотранспортного средства, при этом указанная система обеспечения температурного регулирования содержит набор трубок (12), образующий контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор (13), конденсатор (14), орган (15) расширения и испаритель (16), отличающийся тем, что температуру испарителя (16) регулируют в зависимости от заданного значения (Tcons) команды температуры для охлаждения салона (Н) транспортного средства и от среднего значения (Tmoy) температуры испарителя (16) за определенный период времени (t).

2. Способ по п. 1, в котором для регулирования температуры испарителя (16) используют заданное значение (Tcons) команды, чтобы охладить салон (Н) транспортного средства, вычисляют среднее значение (Tmoy) температуры испарителя (16) за определенный период времени (t), вычисляют разность (ΔТ1) между заданным значением (Tcons) температуры и указанным вычисленным средним значением (Tmoy) температуры испарителя и корректируют указанную вычисленную разность (ΔТ1), вычисляя скорректированное заданное значение (Tcons_corr) температуры.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором проверяют, находится ли транспортное средство в фазе замедления, и, если транспортное средство находится в фазе замедления, для контроля испарителя используют первое заданное значение (T1f) температуры, а если транспортное средство не находится в фазе замедления, используют заданное значение (Tcons_corr) температуры.

4. Способ по п. 3, в котором, чтобы вычислить финальную команду (T2f) контроля расхода хладагента компрессора, вычисляют вторую разность (ΔТ2) между указанным мгновенным значением (Tmes) температуры испарителя, и, если транспортное средство не находится в фазе замедления, скорректированным заданным значением (Tcons_corr) температуры, и, если транспортное средство находится в фазе замедления, заданным значением (T1f) и корректируют указанную вычисленную разность, чтобы выдать в компрессор финальную команду (T2f) контроля расхода хладагента компрессора.

5. Система (20) управления системой (10) обеспечения температурного регулирования, выполненной с возможностью охлаждения салона автотранспортного средства, при этом указанная система (10) обеспечения температурного регулирования содержит набор трубок (12), образующий контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор (13), конденсатор (14), орган (15) расширения и испаритель (16), отличающаяся тем, что содержит модуль (21) считывания заданного значения (Tcons) температуры и модуль (22) регулирования температуры испарителя (16) в зависимости от среднего значения (Tmoy) температуры испарителя (16), установленного за определенный период времени (t).

6. Система по п. 5, в которой модуль (22) регулирования температуры испарителя включает в себя модуль (23) вычисления среднего значения (Tmoy) температуры испарителя (16) за определенный период времени (t), компаратор (24), выполненный с возможностью вычислять первую разность (ΔТ1) между заданным значением (Tcons) температуры и указанным вычисленным средним значением (Tmoy) температуры испарителя, и модуль (25) коррекции указанной вычисленной разности (ΔТ1), выполненный с возможностью выдавать скорректированное заданное значение (Tcons_corr) температуры.

7. Система по п. 6, в которой модуль (25) коррекции является пропорционально-интегральным регулятором.

8. Система по любому из пп. 5-7, содержащая модуль (26) проверки, выполненный с возможностью поверять, находится ли транспортное средство в фазе замедления, при этом система (20) управления передает в модуль (22) регулирования температуры испарителя заданное значение (T2cons_corr) температуры, равное заданному значению (T1f) температуры, если транспортное средство находится в фазе замедления, или равное скорректированному заданному значению (Tcons_corr) температуры, если транспортное средство не находится в фазе замедления, при этом модуль регулирования температуры испарителя включает в себя модуль (27) вычисления команды (T2f) расхода хладагента компрессора в зависимости от измеренного мгновенного значения (Tmes) температуры испарителя (16) и от заданного значения (T2(cons_corr)) температуры.

9. Система по п. 8, в которой модуль (27) вычисления команды (T2f) включает в себя второй компаратор (28), выполненный с возможностью вычислять разность (ΔТ2) между скорректированным заданным значением (T2cons_corr) температуры и указанным мгновенным значением (Tmes) температуры испарителя, и второй модуль (29) коррекции указанной вычисленной разности, выполненный с возможностью выдавать в компрессор команду (T2f) расхода хладагента.

10. Автотранспортное средство с тепловой или гибридной силовой установкой, содержащее систему (10) обеспечения температурного регулирования, содержащую набор трубок (12), образующий так называемый контур хладагента, содержащий хладагент и соединяющий по меньшей мере один компрессор (13), конденсатор (14), орган (15) расширения и испаритель (16), а также систему (20) управления системой обеспечения температурного регулирования по одному из пп. 5-9.