CN103963598A - 汽车自动空调控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种汽车自动空调控制方法，其包括如下步骤：(a)，程序开始；(b)，初始化；(c)，信号接收；(d)，计算车室内温度控制目标及程序数；(e)，确定模式风门输出值；(f)，确定循环风门输出值；(g)，鼓风机转速输出计算；(h)，温度风门的位置计算；(i)，能量平衡，其中车室内能量变化量=阳光辐射带来的能量+车身与环境的换热+蒸发器换热+加热芯换热+发动机带入能量+实际热源带入车室内的能量+能量纠正；(j)，车室内温度计算；(k)，返回步骤(c)，进入下次循环计算，直到车室内温度计算值接近于车室内温度控制目标。本发明的有益效果是：该能量平衡算法完全从导致温度变化的最根本的因素出发，能够准确的实现温度及舒适性控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车自动空调控制方法，属于汽车空调领域。
背景技术
随着汽车工业的飞速发展，舒适的驾驶和乘车环境已经成为汽车厂商越来越重视的问题，因此汽车自动空调也就变得越来越重要。现有的汽车自动空调的控制原理主要是根据车室内温度与设定温度差来调节混合风门位置，通常的做法有如下两种：
一种是车室内温度传感器直接反馈控制，即通过安装车室内温度传感器以代表整车温度来决定输入车室内的冷热量。请参图1所示，因为车室内的温度受外界环境、气流速度等很多因素的影响，所以车室内的温度是不均匀的。例如图1所示的情形下，在对应驾驶员脸部位置的气温已经小于30℃时，对应驾驶员脚部位置的气温仍然大于45℃。显然，车室内温度传感器直接反馈控制方法非常依赖于所安装的车室内温度传感器的位置及车室内温度传感器本身的精度；另外，由于整车温度的不均匀性，单点的温度并不能代表整车的温度(例如，车室内温度传感器被太阳直射，那么用该点温度代表整车的温度就会非常不合适)，因此车室内温度传感器直接反馈控制方法往往并不能准确的反映车室内的实际温度，在某些特殊的情况下尤其如此。
另一种方法在业界被称之为“tao”算法，是一种较为高级的车室内温度传感器反馈控制。请参图2的斜线A所示，“tao”算法的原理是输入车室内的冷热量与车室内温度、环境温度、阳光辐射成线性关系。对于“tao”算法，作为更高级的反馈控制，与车室内温度传感器直接反馈控制的区别就是加入环境温度、阳光辐射的影响，降低了对车室内温度的依赖，提高了控制精度，但是依然会出现当车室内温度传感器测点的温度偏高或者偏低时对输入到车室内冷热量的超调。更为重要的是，请参图2中的椭圆B所示，经验证即使在车室内温度传感器读数相同的情况下，根据阳光辐射的不同，人体对车室内温度的感觉是完全不同的。从图2中可以看出，输入车室内的冷热量与车室内温度、环境温度、阳光辐射并非成线性关系，如果按照线性调节必然会导致温度调节的不准确，乘客舒适度下降。
因此，有必要对现有的技术进行改进，以解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种温度及舒适性控制准确的汽车自动空调控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车自动空调控制方法，其包括如下步骤：
(a)，程序开始；
(b)，初始化；其中包括给相关参数设定初始值；
(c)，信号接收；其中所接收的信号包括车室内温度、蒸发器表面出风温度或者蒸发器表面温度、阳光辐射、车速、发动机冷却液温度及环境温度，并将这些信号输入给中央处理模块；
(d)，中央处理模块根据输入值及设定值计算车室内温度控制目标及程序数；
(e)，确定模式风门输出值；
(f)，确定循环风门输出值；
(g)，鼓风机转速输出计算；
(h)，温度风门的位置计算；
(i)，能量平衡；其中，车室内能量变化量=阳光辐射带来的能量+车身与环境的换热+蒸发器换热+加热芯换热+发动机带入能量+实际热源带入车室内的能量+能量纠正，其中：
阳光辐射带来的能量包括车室内与太阳辐射的换热；
车身与环境的换热包括车身与外界空气的对流换热、导热及辐射换热；
蒸发器换热包括蒸发器与车室内的换热；
加热芯换热包括加热芯与车室内的换热；
发动机带入能量包括发动机与车室内的换热；
实际热源带入车室内能量是指包括乘客在内的任何移动热量与车室内的换热；
能量纠正是对车室内能量平衡进行补偿；
(j)，车室内温度计算；其中新的车室内温度=步骤(i)中的车室内能量变化量/车室内空气的热质量+前一次车室内温度;
(k)，进入下次循环计算；当车室内温度计算值接近于车室内温度控制目标时，则认为车室内能量已趋于平衡并达到舒适。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(b)中的初始化包括：
根据环境温度（OutAmb）算出温度风门（TmpDr）的初始位置，计算公式为TmpDr=（M-OutAmb）/ M，其中M为常数；
循环风门的初始位置设定为外循环；
鼓风机不吹风；
程序数为0；
车内设有车室内温度传感器，并且该车室内温度传感器读取到的车室内温度赋值给车室内温度计算值。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(c)中，所述车室内温度、蒸发器表面出风温度或者蒸发器表面温度、阳光辐射是通过车室内温度传感器、蒸发器出风温度传感器或者蒸发器表面温度传感器、阳光传感器采集到的；所述车速、发动机冷却液温度及环境温度是通过CAN网络接收到的。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(d)中，车室内温度控制目标（IntTmpCtr）的计算公式如下：
IntTmpCtr=TmpOffsetX+ProgNo*TmpOffsetB+IntTmpSet*TmpOffsetA；其中各参数的代表意义如下：
TmpOffsetX：常数补偿项；
ProgNo：程序数；
TmpOffsetB：程序数加权系数；
IntTmpSet：空调设定温度；
TmpOffsetA：空调设定温度加权系数。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(d)中，程序数（ProgNo）的计算公式如下：
ProgNo = PNFixed + PNOutAmb * OutAmb + PNSolarLoad * SolarLoad + PNDiffInt * (IntAirTmp - IntTmpCtr)；其中以上参数代表意义如下：
PNFixed：常数补偿项；
PNOutAmb：环境温度加权系数；
OutAmb：环境温度；
PNSolarLoad：阳光辐射强度的加权系数；
SolarLoad：阳光辐射强度；
PNDiffInt：车室内温度计算值与车室内温度控制目标差值的加权系数；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(e)中是利用步骤(d)中的程序数来确定模式风门输出值的，其中，如果程序数小于第一模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为吹脸；如果程序数大于第一模式风门设定值而小于第二模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为混合模式，即吹脸+吹脚；如果程序数大于第二模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为吹脚，其中第一模式风门设定值及第二模式风门设定值均为改变模式风门位置的临界值。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(f)中是利用步骤(d)中的程序数来确定循环风门输出值的，其中，如果程序数小于第一循环风门设定值或大于第二循环风门设定值，则判断循环风门处于内循环；当程序数位于第一循环风门设定值与第二循环风门设定值之间时，则判断循环风门处于外循环或者适当的新风比。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(g)中，鼓风机转速输出(BlwrSpd)是通过如下公式计算出来的：
I = Abs(ProgNo - BlmIntNuetral) * BlmIntGain + BlmIntMinCalc；其中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
ProgNo：程序数；
BlmIntNuetral ：计算风机时对应的程序数中值系数；
BlmIntGain：加权系数；
BlmIntMinCalc：最小输出风速值常数；
BlwrSpd = Abs(IntTmpCtr - IntAirTmp) * BlmPropGain + I；该公式中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
BlmPropGain：加权系数。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(h)中，当前温度风门输出值（TmpDr）是通过PID算法计算出来的，其中车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度控制目标（IntTmpCtr）作为PID算法的I项，车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度计算值上次循环结果（IntAirTmp0）作为PID算法的D项，具体公式如下：
D2 = (IntAirTmp0 - IntAirTmp) * TmpDrDifGain；其中各参数的代表意义如下：
IntAirTmp0：车室内温度计算值上次循环结果；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrDifGain：D项的系数；
I2 = I2 + ((IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrIntrGain)；其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrIntrGain：I项系数；
TmpDr = (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain + I2 + D2，其中 (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain构成温度风门输出值的P项，其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrPropGain：P项的系数。
作为本发明进一步改进的技术方案，步骤(c)中，所接收的信号还包括发动机转速，并且该发动机转速是通过车身网络接收到的或者通过传感器采集到的。
与现有技术相比，本发明的汽车自动空调控制方法采用能量平衡算法来计算当前热负荷下车室内温度，该算法完全从导致温度变化的最根本的因素出发，能够比较准确的实现温度及人体舒适度控制。
附图说明
图1是某种热负荷下车室内温度的分布示意图。
图2是人体感受到的车室内温度与车室内温度传感器读数、阳光辐射等因素的线性、非线性关系示意图。
图3是本发明汽车自动空调控制器的立体示意图。
图4是图3的主视图，其中部分符号未对应显示。
图5是图3的立体分解示意图。
图6是本发明汽车自动空调控制器中汽车自动空调控制模块的示意图。
图7是本发明汽车自动空调控制方法的流程示意图。
图8是确定模式风门输出值的原理示意图。
图9是确定循环风门输出值的原理示意图。
图10是本发明汽车自动空调控制器及其控制方法对车室内温度调节的测试图，该图表明本发明对温度的调节是非常缓和的。
具体实施方式
请参图3至图5所示，本发明揭示了一种汽车自动空调控制器100，其包括壳体1及安装于壳体1上的电路板组件2。所述壳体1包括位于两侧的两个圆形调节钮11、位于底部的若干功能按键12、及位于两个圆形调节钮11之间且位于若干功能按键12上方的开槽13。所述两个圆形调节钮11其中一个是开关按键与鼓风机风量旋转调节的集成调节钮，另一个是后空调按键与空调温度旋转调节的集成调节钮。所述功能按键12排列成一排，包括模式按键(MODE)、A/C按键、自动空调按键(AUTO)、内、外循环按键、前除霜按键、后除霜按键等，上述各种按键对应的功能对所属技术领域的技术人员是易于理解的，故在此不再赘述。
所述电路板组件2包括印刷电路板21及与所述印刷电路板21连接的显示屏22。所述显示屏22嵌入在所述开槽13内，当使用者操作圆形调节钮11或者功能按键12时，如果具备对应的设置，该操作就会显示在所述显示屏22上。
需要说明的是：在其他实施方式中，所述汽车自动空调控制器100也可以设置为其他结构，例如，可以设置触摸屏或者语音系统，并通过触摸屏或者语音系统来接收用户的输入。
请参图6所示，所述电路板组件2设置有汽车自动空调控制模块200。该汽车自动空调控制模块200包括电源模块201、信号接收模块202、人机交互模块203、中央处理模块204、风门执行器驱动模块205、风机驱动模块206等。其中，在本发明的实施方式中，所述信号接收模块202包括传感器采集模块207及/或车身网络通讯模块208。
具体地，所述电源模块201连接于所述信号接收模块202、人机交互模块203、中央处理模块204、风门执行器驱动模块205及风机驱动模块206，并用以给需要供电的模块供电以及给整个印刷电路板21供电。
所述信号接收模块202用以接收信号并传递给中央处理模块204进行处理。其中，所述传感器采集模块207通过安装在车内的车室内温度传感器(InCarSensor)接收相应的参数(例如电压值，该电压值对应一定的温度数值)、通过汽车上的蒸发器出风温度传感器(EAT Sensor)或者蒸发器表面温度传感器采集相应的参数(例如电压值，该电压值对应一定的温度数值)、以及通过汽车上的阳光传感器(SolarLoad Sensor)接收相应的参数(例如电压值，该电压值对应一定的温度数值)。
车身网络通讯模块208(在本实施方式中为CAN通讯模块，当然在其他实施方式中也可以是LIN通讯模块)通过CAN网络接收发动机转速（EngineSpd）、车速（VehSpd）、发动机冷却液温度（CltTmp）及环境温度（OutAmb）等信号。优选地，所述车身网络通讯模块208将接收到的信号进行处理之后还将处理后的信号发送到车身网络进行共享。
可以理解的是，以上关于信号接收的方式是多种多样的，既可以通过设置对应的传感器来获得，也可以直接通过汽车本身已有的渠道获得。例如，关于环境温度的获得既可以通过CAN网络直接获得，也可以通过在汽车上设置的外界温度传感器(Ambient-Temp. Sensor)接收的相应参数(例如电压值，该电压值对应一定的温度数值)获得。又例如，发动机转速（EngineSpd）除了通过车身网络接收之外，还可以通过传感器来接收。
另外，通过CAN网络接收到的发动机转速（EngineSpd）、车速（VehSpd）、发动机冷却液温度（CltTmp）及环境温度（OutAmb）等信号通过信号线传递给车身网络通讯模块208进行处理，并转换成数字信号输入至所述中央处理模块204。在本发明的实施方式中，该信号线包括逻辑地(Logical GND)及通用单线CAN(GM Single-Line CAN)。在本发明的实施方式中，所述车身网络通讯模块208是一块封装好的处理芯片。
人机交互模块203用于处理用户的输入及汽车自动空调控制器100的输出。用户输入的方式包括但不限于按键、触摸屏、语音等。上述信号经过中央处理模块204处理后(容后详述)，输出控制信号给风门执行器驱动模块205及风机驱动模块206，输出信号给人机交互模块203。本发明的汽车自动空调控制器100通过风机驱动模块206来驱动或调节空调鼓风机运转。本发明的汽车自动空调控制器100通过风门执行器驱动模块205来驱动或调节温度风门电机、循环风门电机及模式风门电机相应运转。
请参图7所示，以下结合本发明的汽车自动空调控制方法详细说明中央处理模块204的处理过程。本发明的汽车自动空调控制方法包括如下步骤：
(a)，程序开始；当启动汽车自动空调控制器100时，程序开始。
(b)，初始化；初始化的目的在于给相关参数赋初始值及使执行器初始化，以确保空调系统能够正常运行。在本发明的实施方式中，该初始化的步骤中包括模式风门的初始位置设定、温度风门的初始位置计算及相关参数设定等。
具体地， 模式风门的初始位置设定在吹脚位置，即Model = 3并保持在某一位置一定时间，这种设定的好处在于，当人体刚开始进入车内时，不会因为模式风门的其他状态(特别是吹脸)而使人体更不舒适。
另外，根据环境温度（OutAmb）算出温度风门（TmpDr）的初始位置，计算公式为TmpDr=（M-OutAmb）/M，其中M为常数，可根据具体情况标定，例如为30、35、40、45等。当然，这种公式在实际使用时还需要考虑上、下限及自定义的问题，例如，当环境温度为-2℃时，此时计算出来的温度风门的初始位置(可以理解为开度)大于100%，但是，不管怎样，此时应当将温度风门的初始位置设置成100%开度的全热模式。需要说明的是，关于开度的定义，不同的厂商有不同的方式。为了更好的理解本发明，在本发明中0%开度代表温度风门完全关闭，100%开度代表温度风门完全开启(可能是全热模式，也可能是全冷模式)，但是上述理解绝不构成对本发明的限制。
相关参数设定包括：循环风门的初始位置处在外气位置(外循环)，即循环风门输出值为0 (Recrc=0)；鼓风机不吹风，即鼓风机风速输出值为0 (BlwrSpd=0)；程序数为0 (ProgNo=0)；车室内温度传感器(InCarSensor)读取到的车室内温度赋值给车室内温度计算值(IntAirTmp=InCarSensor)。程序数(ProgNo)所代表的含义是当前环境的综合表达量。
(c)，信号接收；所述中央处理模块204通过车室内温度传感器（InCarSensor）、蒸发器出风温度传感器（EAT Sensor）或者蒸发器表面温度传感器、阳光传感器（SolarLoad Sensor）接收车室内温度、蒸发器表面出风温度或者蒸发器表面温度、阳光辐射，以及通过CAN网络接收发动机转速（EngineSpd）、车速（VehSpd）、发动机冷却液温度（CltTmp）及环境温度（OutAmb）等信号，并将这些信号输入给中央处理模块204。
(d)，根据输入值及设定值计算车室内温度控制目标（IntTmpCtr）及程序数（ProgNo）；具体计算公式如下：
IntTmpCtr = f(ProgNo, IntTmpSet)，即车室内温度控制目标（IntTmpCtr）是程序数（ProgNo）与空调设定温度（IntTmpSet）的函数，其中程序数（ProgNo）就是步骤(b)中的初始值，即0；而空调设定温度（IntTmpSet）来源于操作者的输入。
ProgNo = f(OutAmb, SolarLoad, IntTmpCtr)，即程序数（ProgNo）又是环境温度（OutAmb）、阳光辐射强度（SolarLoad）与车室内温度控制目标（IntTmpCtr）的函数。当通过程序数（ProgNo）的初始值计算得到车室内温度控制目标（IntTmpCtr）后，下一次计算出来的程序数（ProgNo）就是一个相对值了。
具体地，程序数（ProgNo）的计算公式如下：
ProgNo = PNFixed + PNOutAmb * OutAmb + PNSolarLoad * SolarLoad + PNDiffInt * (IntAirTmp - IntTmpCtr)；其中以上参数代表意义如下：
ProgNo：程序数；
PNFixed：常数补偿项；
PNOutAmb：环境温度加权系数；
OutAmb：环境温度；
PNSolarLoad：阳光辐射强度的加权系数；
SolarLoad：阳光辐射强度；
PNDiffInt：车室内温度计算值与车室内温度控制目标差值的加权系数；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
车室内温度控制目标（IntTmpCtr）的计算公式如下：
IntTmpCtr=TmpOffsetX+ProgNo*TmpOffsetB+IntTmpSet*TmpOffsetA；其中各参数的代表意义如下：
TmpOffsetX：常数补偿项；
ProgNo：程序数；
TmpOffsetB：程序数加权系数；
IntTmpSet：空调设定温度；
TmpOffsetA：空调设定温度加权系数。
(e)，确定模式风门输出值（Model）；在本发明的实施方式中，根据程序数（ProgNo）确定模式风门输出值（Model）。请参图8所示，具体地，将程序数与设定值进行比对，请参图8中箭头向上的线条，如果程序数（ProgNo）小于第一模式风门设定值A1，则判断输出值(Model)等于1，例如此时模式风门的位置为吹脸；如果程序数（ProgNo）大于第一模式风门设定值A1而小于第二模式风门设定值A2，则判断输出值(Model)等于2，例如此时模式风门的位置为混合模式，即吹脸+吹脚；如果程序数（ProgNo）大于第二模式风门设定值A2，则判断输出值(Model)等于3，例如此时模式风门的位置为吹脚。其中第一模式风门设定值A1及第二模式风门设定值A2均为改变模式风门位置的临界值。反过来，请参图8中箭头向下的线条，只有当程序数（ProgNo）小于第三模式风门设定值A2’时，输出值(Model)才由3切换成2，即模式风门的位置才由吹脚切换成吹脸+吹脚；类似地，只有当程序数（ProgNo）小于第四模式风门设定值A1’时，输出值(Model)才由2切换成1，即模式风门的位置才由吹脸+吹脚切换成吹脸。所述第三模式风门设定值A2’小于第二模式风门设定值A2，所述第四模式风门设定值A1’小于第一模式风门设定值A1，这种设计的优点在于保证模式风门运行的平稳性，即不到更严格的模式风门设定值，不轻易切换模式风门的位置。
(f)，确定循环风门输出值（Recrc）；在本发明的实施方式中，根据程序数（ProgNo）、环境温度（OutAmb）、车室内温度计算值（IntAirTmp）、车室内温度控制目标（IntTmpCtr）推算出循环风门输出值（Recrc），即确定循环风门到底是处于外循环(Recrc=0)还是内循环(Recrc=1)。请参图9所示，判断方法如下：
首先，不同的循环风门输出值（Recrc）对应着不同的程序数（ProgNo）区间。
请参图9所示，如果程序数（ProgNo）小于第一循环风门设定值B1或者大于第二循环风门设定值B2，则判断循环风门处于内循环；当程序数位于第一循环设定值B1与第二循环设定值B2之间时，则判断循环风门处于外循环或者适当的新风比。需要说明的是：新风比的控制至少有两种方式可以实现：第一种方式，循环风门处在内循环位置保持一定的时间，循环风门处在外循环位置也保持一定的时间，两种模式交替实现新风比的控制；第二种方式，循环风门处在中间某个位置，实现新风回风混合控制，从而控制新风比。
其次，当车室内温度控制目标（IntTmpCtr）与车室内温度计算值（IntAirTmp）的差值超过某一设定值时会强制切入内循环（即Recrc = 1）。
(g)，鼓风机转速输出计算；在本发明的实施方式中，通过如下公式来计算：
I = Abs(ProgNo - BlmIntNuetral) * BlmIntGain + BlmIntMinCalc；其中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
ProgNo：程序数；
BlmIntNuetral ：计算风机时对应的程序数中值系数；
BlmIntGain：加权系数；
BlmIntMinCalc：最小输出风速值常数；
BlwrSpd = Abs(IntTmpCtr - IntAirTmp) * BlmPropGain + I；该项的意义为当车室内温度控制目标(IntTmpCtr)与车室内温度计算值（IntAirTmp）相差越大时，风速越小，反之越大。
上述公式中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
BlmPropGain：加权系数；
(h)，温度风门的位置计算；在本发明的实施方式中，根据车室内温度计算值（IntAirTmp）、车室内温度控制目标（IntTmpCtr）推算出温度风门输出值（TmpDr）。其中车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度控制目标（IntTmpCtr）作为PID算法的I项，车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度计算值上次循环结果（IntAirTmp0）作为PID算法的D项，运用PID算法得出当前温度风门输出值（TmpDr）。
具体公式如下：
D2 = (IntAirTmp0 - IntAirTmp) * TmpDrDifGain；其中各参数的代表意义如下：
IntAirTmp0：车室内温度计算值上次循环结果；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrDifGain：D项的系数，该项的作用是促使调节缓慢进行；
I2 = I2 + ((IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrIntrGain)；其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrIntrGain：I项系数，该项的作用是促使调节向需要的方向缓慢进行，如当车室内温度控制目标（IntTmpCtr）大于车室内温度计算值(IntAirTmp)时，说明温度风门调节应该往热的方向进行，通过标定TmpDrIntrGain的值可以改变调节的速率的快慢。
TmpDr = (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain + I2 + D2，其中 (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain构成温度风门输出值的P项，I项调节、D项调节建立在P项上，P项为整个温度风门输出值提供了方向，其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrPropGain：P项的系数；
(i)，能量平衡；在本发明的实施方式中，应用能量平衡方程(Energy Balance Equation)来计算在当前热负荷下车室内温度，具体考虑因素如下：
车室内能量变化量(ΔQ)=阳光辐射带来的能量（SolarHeat）+车身与环境的换热+蒸发器换热（EvapHeat）+加热芯换热（HeaterHeat）+发动机带入能量（EngineHeat）+实际热源带入车室内的能量（PassengerHeat）+能量纠正（IncarSensorHeat），其中实际热源即对车室内温度调节会产生影响的因素，例如人体或者任何移动热量。
阳光辐射带来的能量（SolarHeat）：包括车室内与太阳辐射的换热（阳光传感器（SolarLoad））；
车身与环境的换热包括车身与外界空气的对流换热、导热及辐射换热；
蒸发器换热（EvapHeat）：蒸发器（蒸发器表面温度传感器（EAT））与车室内的换热；
加热芯换热（HeaterHeat）：加热芯（发动机冷却液温度（CltTmp））与车室内的换热；
发动机带入能量（EngineHeat）：发动机（发动机转速（EngineSpd））与车室内的换热；
实际热源带入车室内能量（PassengerHeat）：包括乘客在内的任何移动热量与车室内环境的换热；
能量纠正（IncarSensorHeat）：对车室内能量平衡进行一定的补偿（车室内温度传感器（InCarSensor），当然这个补偿也可以为0。
需要说明的是：现有技术中存在的技术偏见是：通过增加传感器的数量来试图“精确”的调节车室内温度，但是这种做法是不可取的。首先，增加传感器的数量会影响整车的线路布局；其次，增加传感器的数量会加重系统的分析负担；最为重要的是，这种做法追根溯源是针对传感器的输入所做的调整和反馈，因而必然对传感器的精度要求特别高，但是，事实上由于汽车所在环境的变化是极其复杂的，很多情形下传感器的读数根本不能准确反映车室内人体的舒适度(跟传感器的安装位置、阳光辐射等有关)，建立在此基础上的调整必然不可能实现理想的车室内温度调整。
相较于现有技术，本发明采用上述能量平衡算法来计算当前热负荷下车室内温度，该算法完全从导致温度变化的最根本的因素出发，是科学的，与现有技术中的技术方案有着本质的不同。由于各种传感器的输入在整个车内能量里面只占较少的一部分，因此本发明的汽车自动空调控制方法不需要特别精确的传感器也能够实现比较精确的控制，或者说传感器的输入对整个汽车空调的控制不会产生特别大的影响。
(j)，车室内温度计算；在本发明的实施方式中，IntAirTmp_New = ΔQ/Thermal Mass + IntAirTmp_Old，其中：
IntAirTmp_New表示新的车室内温度计算值；
Thermal Mass表示车室内空气的热质量；
IntAirTmp_Old表示前一次车室内温度计算值；
步骤(k)，进入下次循环计算；当车室内温度计算值(IntAirTmp)接近于车室内温度控制目标(IntTmpCtr)时，则认为车室内能量已趋于平衡并达到舒适。在发明的实施方式中，在100毫秒内下次循环直接跳到需要计算的步骤，例如步骤(d)、(e)、(f)、(g)、(h)；在1秒内，下次循环需要跳到步骤(c)，然后再依次进行。
需要说明的是：本发明汽车自动空调控制方法的步骤中，并非对每一个步骤的顺序具有严格的要求，例如步骤(e)、(f)、(g)、(h)可以任意排列。
请参图10所示，采用本发明的控制方法，当车室内温度计算值曲线（L2）匹配车室内温度控制目标折线(L3)的过程中，车内平均温度曲线（L1）的变化是非常缓和的。也就是说：本发明的汽车自动空调控制方法对温度的调节是非常缓和的，因此，这种调节方式更能够使人体感觉舒适。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，并非对本发明的限定。尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种汽车自动空调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)，程序开始；
(b)，初始化；其中包括给相关参数设定初始值；
(c)，信号接收；其中所接收的信号包括车室内温度、蒸发器表面出风温度或者蒸发器表面温度、阳光辐射、车速、发动机冷却液温度及环境温度，并将这些信号输入给中央处理模块；
(d)，中央处理模块根据输入值及设定值计算车室内温度控制目标及程序数；
(e)，确定模式风门输出值；
(f)，确定循环风门输出值；
(g)，鼓风机转速输出计算；
(h)，温度风门的位置计算；
(i)，能量平衡；其中，车室内能量变化量=阳光辐射带来的能量+车身与环境的换热+蒸发器换热+加热芯换热+发动机带入能量+实际热源带入车室内的能量+能量纠正，其中：
阳光辐射带来的能量包括车室内与太阳辐射的换热；
车身与环境的换热包括车身与外界空气的对流换热、导热及辐射换热；
蒸发器换热包括蒸发器与车室内的换热；
加热芯换热包括加热芯与车室内的换热；
发动机带入能量包括发动机与车室内的换热；
实际热源带入车室内能量是指包括乘客在内的任何移动热量与车室内的换热；
能量纠正是对车室内能量平衡进行补偿；
(j)，车室内温度计算；其中新的车室内温度=步骤(i)中的车室内能量变化量/车室内空气的热质量+前一次车室内温度;
(k)，进入下次循环计算；当车室内温度计算值接近于车室内温度控制目标时，则认为车室内能量已趋于平衡并达到舒适。
2.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(b)中的初始化包括：
根据环境温度（OutAmb）算出温度风门（TmpDr）的初始位置，计算公式为TmpDr=（M-OutAmb）/ M，其中M为常数；
循环风门的初始位置设定为外循环；
鼓风机不吹风；
程序数为0；
车内设有车室内温度传感器，并且该车室内温度传感器读取到的车室内温度赋值给车室内温度计算值。
3.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(c)中，所述车室内温度、蒸发器表面出风温度或者蒸发器表面温度、阳光辐射是通过车室内温度传感器、蒸发器出风温度传感器或者蒸发器表面温度传感器、阳光传感器采集到的；所述车速、发动机冷却液温度及环境温度是通过CAN网络接收到的。
4.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(d)中，车室内温度控制目标（IntTmpCtr）的计算公式如下：
IntTmpCtr=TmpOffsetX+ProgNo*TmpOffsetB+IntTmpSet*TmpOffsetA；其中各参数的代表意义如下：
TmpOffsetX：常数补偿项；
ProgNo：程序数；
TmpOffsetB：程序数加权系数；
IntTmpSet：空调设定温度；
TmpOffsetA：空调设定温度加权系数。
5.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(d)中，程序数（ProgNo）的计算公式如下：
ProgNo = PNFixed + PNOutAmb * OutAmb + PNSolarLoad * SolarLoad + PNDiffInt * (IntAirTmp - IntTmpCtr)；其中以上参数代表意义如下：
PNFixed：常数补偿项；
PNOutAmb：环境温度加权系数；
OutAmb：环境温度；
PNSolarLoad：阳光辐射强度的加权系数；
SolarLoad：阳光辐射强度；
PNDiffInt：车室内温度计算值与车室内温度控制目标差值的加权系数；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标。
6.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(e)中是利用步骤(d)中的程序数来确定模式风门输出值的，其中，如果程序数小于第一模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为吹脸；如果程序数大于第一模式风门设定值而小于第二模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为混合模式，即吹脸+吹脚；如果程序数大于第二模式风门设定值，则判断此时模式风门的位置为吹脚，其中第一模式风门设定值及第二模式风门设定值均为改变模式风门位置的临界值。
7.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(f)中是利用步骤(d)中的程序数来确定循环风门输出值的，其中，如果程序数小于第一循环风门设定值或大于第二循环风门设定值，则判断循环风门处于内循环；当程序数位于第一循环风门设定值与第二循环风门设定值之间时，则判断循环风门处于外循环或者适当的新风比。
8.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(g)中，鼓风机转速输出(BlwrSpd)是通过如下公式计算出来的：
I = Abs(ProgNo - BlmIntNuetral) * BlmIntGain + BlmIntMinCalc；其中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
ProgNo：程序数；
BlmIntNuetral ：计算风机时对应的程序数中值系数；
BlmIntGain：加权系数；
BlmIntMinCalc：最小输出风速值常数；
BlwrSpd = Abs(IntTmpCtr - IntAirTmp) * BlmPropGain + I；该公式中各参数的代表意义如下：
Abs：编程符号，其含义是求解括号里面内容的绝对值；
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
BlmPropGain：加权系数。
9.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(h)中，当前温度风门输出值（TmpDr）是通过PID算法计算出来的，其中车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度控制目标（IntTmpCtr）作为PID算法的I项，车室内温度计算值（IntAirTmp）与车室内温度计算值上次循环结果（IntAirTmp0）作为PID算法的D项，具体公式如下：
D2 = (IntAirTmp0 - IntAirTmp) * TmpDrDifGain；其中各参数的代表意义如下：
IntAirTmp0：车室内温度计算值上次循环结果；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrDifGain：D项的系数；
I2 = I2 + ((IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrIntrGain)；其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrIntrGain：I项系数；
TmpDr = (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain + I2 + D2，其中 (IntTmpCtr - IntAirTmp) * TmpDrPropGain构成温度风门输出值的P项，其中各参数的代表意义如下：
IntTmpCtr：车室内温度控制目标；
IntAirTmp：车室内温度计算值；
TmpDrPropGain：P项的系数。
10.如权利要求1所述的汽车自动空调控制方法，其特征在于：步骤(c)中，所接收的信号还包括发动机转速，并且该发动机转速是通过车身网络接收到的或者通过传感器采集到的。
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