基于变参数PI控制器控制的跨临界CO制造技术

本发明专利技术公开了一种基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统及方法，所述系统使用定参数的排气压力PI控制器调节膨胀阀控制排气压力，使用变参数的车厢温度PI控制器和送风温度PI控制器，分别调节风机和压缩机的转速，控制送风温度和车厢温度，考虑到PI控制器的调节特性，为了使系统尽快达到稳态，同时兼顾车厢快速降温或升温，初始时刻，压缩机以额定转速工作，风机以最大转速工作，随后排气压力PI控制器、送风温度PI控制器和车厢温度PI控制器依次分时工作。所述控制方法使车厢可以快速升温或降温，同时自动调节送风温度，保证乘客热舒适性，分时控制策略使系统工作更加稳定安全，同时使排气压力保持在最优排气压力，节能环保。

Transcritical CO control based on variable parameter PI controller

【技术实现步骤摘要】
基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统及方法
本专利技术属于跨临界CO2制冷制热领域，特别涉及一种基于变参数PI控制的跨临界CO2热管理系统及控制方法。
技术介绍
近年来，电动汽车等新能源汽车有了巨大的发展，但冬季制热问题引发的里程焦虑依然是制约电动汽车发展的因素之一。传统燃油汽车在冬季使用发动机余热提供车内供暖需求，因此只要求在夏季使用空调系统制冷，一般使用制冷剂R134a，不具备冬季低环境温度制热能力，因此，在电动汽车中，冬季制热时需要使用辅助电加热，效率低，耗能大，会造成电池快速消耗，行驶里程降低，为了解决制热造成的行驶里程衰减问题，需要新的空调系统，CO2由于具有十分优异的制热性能，也能满足夏季的制冷需求，且十分环保，是十分有潜力的替代制冷剂。在传统汽车的R134a制冷空调系统中，一般使用定频压缩机，用热力膨胀阀或电子膨胀阀控制压缩机吸气过热度，但在跨临界CO2制冷制热系统中，传统控制策略不再适用，一方面，由于跨临界CO2循环的散热过程是在超临界区，制冷剂有温度滑移，存在最优排气压力，使系统COP最大，因此一般使用电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统，其特征在于，包括：压缩机(1)，制热换热器(2)，主换热器(3)，室外换热器(4)，回热器(5)，储液器(6)，膨胀阀(7)，三通阀(8)，四通换向阀(9)，风机(10)，HVAC模块(11)，排气压力PI控制器(12)，车厢温度PI控制器(13)，送风温度PI控制器(14)，排气压力传感器(15)，车厢温度传感器(16)，送风温度传感器(17)和全通节流阀(18)；/n压缩机(1)的出口通过制热换热器(2)连接四通换向阀(9)的D口，四通换向阀(9)的A口依次连接室外换热器(4)、回热器(5)的第一通道、主换热器(3)、全通节流阀(18)...

【技术特征摘要】
1.基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统，其特征在于，包括：压缩机(1)，制热换热器(2)，主换热器(3)，室外换热器(4)，回热器(5)，储液器(6)，膨胀阀(7)，三通阀(8)，四通换向阀(9)，风机(10)，HVAC模块(11)，排气压力PI控制器(12)，车厢温度PI控制器(13)，送风温度PI控制器(14)，排气压力传感器(15)，车厢温度传感器(16)，送风温度传感器(17)和全通节流阀(18)；
压缩机(1)的出口通过制热换热器(2)连接四通换向阀(9)的D口，四通换向阀(9)的A口依次连接室外换热器(4)、回热器(5)的第一通道、主换热器(3)、全通节流阀(18)和四通换向阀(9)的C口，四通换向阀(9)的A口连接三通阀(8)的第一口，三通阀(8)的第二口连接回热器(5)的第二通道入口，回热器(5)的第二通道出口连接压缩机(1)的入口，三通阀(8)的第三口连接回热器(5)的第二通道出口；
排气压力传感器(15)布置在压缩机(1)的排气管路上，连接排气压力PI控制器(12)；排气压力PI控制器(12)连接膨胀阀(7)，通过调节膨胀阀(7)控制排气压力在目标值；车厢温度传感器(16)布置在车厢内，连接车厢温度PI控制器(13)，车厢温度PI控制器(13)连接风机(10)，通过控制风机(10)的转速控制车厢温度；送风温度传感器(17)布置在HVAC模块(11)的出风口，连接送风温度PI控制器(14)，送风温度PI控制器(14)通过调节压缩机(1)的转速控制送风温度到目标值。


2.根据权利要求1所述基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统，其特征在于，车厢温度PI控制器(13)和送风温度PI控制器(14)为变参数PI控制器，排气压力PI控制器(12)为单参数PI控制器。


3.根据权利要求1所述基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统，其特征在于，在制热模式下，压缩机(1)出口的高温制冷剂依次通过制热换热器(2)和主换热器(3)，与依次通过主换热器(3)和制热换热器(2)的低温空气进行换热，随后经过膨胀阀(7)节流，经过回热器(5)后进入室外换热器(4)，吸热后经过储液器(6)，随后通过三通阀(8)直接旁通至压缩机(1)的吸气侧；
制冷模式下，压缩机(1)出口的高温制冷剂先经过制热换热器(2)，此时HVAC模式风门关闭，使HVAC内空气不流经制热换热器(2)，高温CO2经过四通换向阀(9)进入室外换热器(4)放热后再进入回热器(5)过冷，随后被膨胀阀(7)节流，进入主换热器(3)吸收热量，再经过四通换向阀(9)进入储液器(6)，出口的低温制冷剂通过三通阀(8)进入回热器(5)使室外换热器(4)出口的制冷剂过冷，随后回到压缩机(1)的吸气侧；
制冷制热模式下，全通节流阀(18)均处于全通状态，制冷剂经过后不会节流；
进入HVAC模块(11)的空气流动有两种模式，新风模式下，空气全部来自车外环境，回风模式下，空气来自车厢内被冷却或者加热后的空气。


4.权利要求1所述的基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统的控制方法，其特征在于，排气压力PI控制器(12)，车厢温度PI控制器(13)和送风温度PI控制器(15)使用分时控制策略：
基于变参数PI控制器控制的跨临界CO2热管理系统开始工作，压缩机(1)以额定转速工作，风机(10)以最大转速工作，排；气压力PI控制器(12)开始调节膨胀阀(7)控制排气压力至设定值，定义排气压力调节误差
ΔP＝|Pactural-Ptarget|
其中，Pactural是排气压力传感器(15)测得的实际排气压力，Ptarget是排气压力PI控制器(12)需要控制的目标排气压力；定义排气压力调节精度为εP，
当ΔP≤εP时，送风温度PI控制器(15)开始调节压缩机(1)的转速，使送风温度Tsupply稳定在目标值，定义送风温度调节误差：
ΔT＝Tsupply-Tsup_target
其中，Tsupply是送风温度传感器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹锋，方健珉，殷翔，王静，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61