本发明公开了一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统及方法，属于变排量压缩机控制技术领域。
背景技术
汽车空调系统在制冷工作状态下，蒸发器温度较低，但为了保证蒸发器由于空调器内蒸发器芯体温度较低，湿热空气经过时，空气内的水汽会由于冷凝作用形成水滴滴落，为了保证水分不结冰保证通风顺畅，需要将蒸发器温度控制在0℃以上。
定排量压缩机采用间歇运行来控制蒸发器温度，但会导致车内空调温度波动大，系统频繁开停使系统能耗增加等缺点外，最严重的问题是压缩机离合器的吸合和切断的扭矩变化，会对车辆发动机的运行造成干扰。为了上述这个问题，变排量压缩机在行业内应用逐渐增多。
为了准确的控制压缩机排量从而控制扭矩输出，目前变排量压缩机逐渐采用电磁式外部控制阀由外部电信号来控制压缩机的排量。根据环境温度、发动机转速、太阳辐射强度、车内温度、以及空调设定等参数来确定控制电流信号的大小，再由电磁阀来控制压缩机合适的排量这样可以根据冷负荷情况确定一个合适的吸气压力，达到节能目的，而扭矩值通过空调控制器计算实时发送给发动机，用于发动机增加扭矩来补偿因开启空调后的扭矩损失。
但在使用过程中发现，在稳态过程中，发动机可以很好的响应的空调扭矩需求，但当空调压缩机开启或关闭时，在离合器吸合和断开的瞬间，发动机的扭矩补偿时间和压缩机的瞬态扭矩冲击不能很好的匹配，导致依然存在着扭矩冲击，从而影响发动机的转速状态，特别是在发动机转速较低时影响更加明显。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决目前稳态过程中，当空调压缩机开启或关闭时，发动机的扭矩补偿时间和压缩机的瞬态扭矩冲击不能很好的匹配的问题，提出一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统，包括：空调控制器、传感器组件、压缩机组件、鼓风机和ECU，所述空调控制器分别与传感器组件、压缩机组件、鼓风机和ECU电性连接。
优选的是，所述传感器组件包括分别与空调控制器电性连接的外温传感器、压力传感器、室内温度传感器、阳光传感器和蒸发器温度传感器。
优选的是，所述压缩机组件包括分别设置在压缩机本体上的电磁离合器和电磁阀，所述电磁离合器和电磁阀分别与空调控制器电性连接。
一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制方法，包括：
所述空调控制器通过传感器组件获取传感器数据；
通过所述传感器数据和吹风模式、温度设定及循环模式确定当前的制冷负荷；
所述空调控制器通过ECU获取发动机转速、车速信号值和水温信号；
通过所述车速信号值、水温信号和当前的制冷负荷得到修订后的当前制冷负荷；
通过修订后的当前制冷负荷和发动机转速确定目标压缩机控制电流；
所述空调控制器通过PWM方式调节电磁阀的开度；通过所述传感器数据、发动机转速和目标压缩机控制电流确定压缩机扭矩补偿需求并发送给ECU。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统及方法，通过优化压缩机离合器吸合和断开、压缩机控制电流的控制策略，通过时序和压缩机控制电流的变化，减小了开启和关闭瞬间的扭矩冲击，使发动机能够很好响应扭矩补偿需求，在相对平稳的转速状态完成开关空调的过渡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统的电气连接图。
图2为本发明一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制方法中当空调制冷启动时的电气连接图。
图3为本发明一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制方法中当空调制冷关闭时的电气连接图。
具体实施方式
以下根据附图1-3对本发明做进一步说明：
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统，如图1所示，包括：空调控制器110、传感器组件130、压缩机组件100、鼓风机140和ECU发动机控制单元120，下面将详细介绍一下上述组件的连接关系。
空调控制器110分别与传感器组件130、压缩机组件100、鼓风机140和ECU发动机控制单元120电性连接。传感器组件130包括分别与空调控制器110电性连接的外温传感器133、压力传感器131、室内温度传感器132、阳光传感器134和蒸发器温度传感器135。压缩机组件100包括分别设置在压缩机本体上的电磁离合器101和电磁阀102，电磁离合器101和电磁阀102分别与空调控制器110电性连接。
上面介绍完一种外控变排量压缩机开启关闭扭矩控制系统，下面将介绍其控制方法，包括：
空调控制器110通过传感器组件130获取传感器数据；
通过传感器数据和吹风模式、温度设定及循环模式确定当前的制冷负荷；
空调控制器110通过ECU发动机控制单元120获取发动机转速、车速信号值和水温信号；
通过车速信号值、水温信号和当前的制冷负荷得到修订后的当前制冷负荷；
通过修订后的当前制冷负荷和发动机转速确定目标压缩机控制电流；
所述空调控制器110通过PWM方式调节电磁阀102的开度，以控制压缩机达到合适的排量；通过传感器数据、发动机转速和目标压缩机控制电流确定压缩机扭矩补偿需求并发送给ECU发动机控制单元120。
空调用户操作空调，使得空调处于制冷工作状态下。此时所有模块均能正常工作，空调控制器110判断降温条件满足，实现降温。否则制冷工作不能工作，以下工作案例中相关工作指令执行受限，根据上述控制方法，进行如下第二实施例和第三实施例的描述：
第二实施例：
步骤S11，用户操作空调，此时空调控制器判断需要制冷则开启空调模式。
步骤S12，空调制冷开启工作后，空调控制器110向ECU发动机控制单元120发出空调请求信号。
步骤S13，ECU发动机控制单元120判断发动机及整车状态，若满足压缩机启动条件，则向空调控制器110发送同意空调请求，进入S14步骤；若则不同意空调请求，空调控制器110无法执行下部分操作，退回步骤S11状态，持续发送。
步骤S14，空调控制器110通过CAN总线读取ECU中发动机转速信号及油门开度信号来判断是否要处于空调缓启动条件，进入步骤S15。
步骤S15，空调控制器110通过ECU发动机控制单元120发送到CAN总线的信息，读取发动机转速及油门踏板信号，若发动机转速＜1200rpm，同时油门踏板开度为0为来作为进入到缓启动的条件。若满足，进入步骤S161，但同时也进入S171，用于确定最终的稳态扭矩值。
步骤161，空调控制器110通过预设程序输出压缩机吸合信号，压缩机控制电流目标值及发动机扭矩补偿目标值。此时为了减少对发动机转速的冲击，压缩机控制电流为0A，离合器吸合目标扭矩为TO1。在此步骤下，空调控制器110向ECU发动机控制单元120输出离合器吸合目标扭矩TO1，持续T1ms。
步骤S162，在T1ms后，ECU发动机控制单元120已控制发动机准备好扭矩补偿准备，此时空调器控制器110向电磁离合器101通电吸合。
步骤S163，发出电磁离合器101通电信号后，空调控制器110开启鼓风机，启动空调通风。
步骤S164，在电磁离合器101通电吸合T1ms后，空调控制器110向电磁阀102输出电流信号，电流信号按每T2ms增加0.1A的程序按线性向发动机输出，以避免直接输出较大的控制电流后,压缩机工作力矩突变造成发动机应向不及时，引起转速波动。
步骤S165，空调控制器110向电磁阀102输出的电流信号，电流信号按每T4ms减小0.1A的程序按线性向发动机输出，以避免直接关闭控制电流后,压缩机工作力矩突变造成发动机应向不及时，引起转速波动。
当不进入缓启动模式后，也就是发动机转速≥1200rpm，同时油门踏板开度不为0时，不进入步骤S161：
步骤S171，空调控制器110通过用户温度设置判断用户温度需求、吹风模式、循环模式；通过蒸发器温度传感器135来判断目前蒸发温度、通过室内温度传感器132来判断目前室内温度，通过外温传感器133来判断目前室外温度，通过阳光传感器134来判断目前的阳光强度，通过以上参数空调控制器110计算制冷负荷。
步骤S172，空调控制器110根据传感器参数及空调设定参数，计算出目前的制冷负荷需求，转化为电磁阀102的目标控制电流大小，以控制压缩机100的排量，实现压缩机100的制冷量按需输出。
步骤S173，空调控制器110通过压力传感器131持续采集系统高压压力，用于计算目标扭矩值。
步骤S174，空调控制器110通过系统高压压力，从CAN总线上获取的发动机转速以及目标控制电流的大小，计算出稳态扭矩目标补偿值TO2。
步骤S175，空调器控制器110向电磁离合器101通电吸合。
步骤S176，发出电磁离合器101通电信号后，空调控制器110开启鼓风机，启动空调通风。
步骤S18，当缓启动程序启动时，当发送的扭矩值达到稳态力矩值时，此时退出缓启动程序，后续按稳态扭矩目标补偿值持续输出给ECU。当缓启动程序不满足启动条件后，空调控制器直接按照步骤S174计算的结果向ECU发出稳态扭矩目标补偿值。
第三实施例：
步骤S20，用户操作空调，此时空调控制器要关闭空调制冷功能。
步骤S21，空调控制器110通过CAN总线读取ECU中发动机转速信号来判断是否需要进行缓关闭条件。
步骤S22，空调控制器110判断发动机转速若＜1200rpm，则满足缓关闭程序启动条件，进入步骤S231和S232，发动机转速若＞1200rpm，则不满足缓关闭程序，进入步骤S26。
步骤S231，空调控制器110向压缩机电磁阀102输出的电流信号，电流信号按每T5ms减小0.1A的程序按线性向发动机输出，以避免直接关闭控制电流后,压缩机工作力矩突变造成发动机应向不及时，引起转速波动。
步骤S232，空调控制器110将鼓风机140的风量挡位变更为1档，以保证在缓降过程中，空调系统换热依然存在，来确保压缩机100不出现长时间液体压缩状态。
步骤S24，空调控制器110通过压力传感器131持续采集系统高压压力，用于计算目标扭矩值。
步骤S25，空调控制器110通过系统高压压力，从CAN总线上获取的发动机转速以及步骤S402实时的控制电流的大小，计算出扭矩补偿值持续发送给发动机。
步骤S26，空调控制器110将输出给压缩机电磁阀102的控制电流变为0，若满足缓关闭程序，则为目标控制电流变为0，若不满足缓关闭程序，直接降为0。
步骤S27，在T5ms后，空调控制器110控制压缩机离合器101不通电断开。
步骤S28，在T5ms后，空调控制器110控制鼓风机140关闭。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。