CN104924872B - 一种基于车联网技术的空调控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于车联网技术的空调控制方法,信息中心根据车辆类型下发车辆配置参数到车载终端，车载终端接收并存储；车载终端上传当前位置信息及至信息中心，信息中心根据位置信息从地图数据提取出当前路段道路信息；信息中心实时获取天气实况数据，结合车辆当前路段道路信息和车辆配置参数计算当前路面滚动摩擦系数，并实时下发给车载终端进行存储；车载终端采集车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载；车载终端根据当前负载调整空调控制器的空调控制参数，使得空调开启效率更高。

Description

一种基于车联网技术的空调控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于车联网技术的空调控制方法。

背景技术

传统空调控制系统和整车其他系统的交互较少，通常只是根据驾驶人员设定的温度、风量等进行初级的调节和控制。客车上为满足相关标准都有安装车载无线终端，用于车辆远程无线定位监控，但是并没有将空调系统运行状态纳入监控范围，不利于车辆空调的故障预警，维修保养和售后服务，同时空调的控制和运行也没有根据发动机运行状态、车速、整车负荷等状况紧密联系并进行本地或者远程干预和调节，特别是司机长时间怠速开空调，空调长时间超低温运行等不良驾驶习惯方面没有受到约束，导致整车油耗的升高，降低车辆燃油经济性，造成能源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种基于车联网技术的空调控制方法。

本发明是这样实现的：一种基于车联网技术的空调控制方法，包括一车载终端及空调控制器，包括如下步骤：

步骤1、信息中心根据车辆类型下发车辆配置参数到车载终端，车载终端接收并存储；

步骤2、车载终端上传当前位置信息及至信息中心，信息中心根据位置信息从地图数据提取出当前路段道路信息；

步骤3、信息中心实时获取天气实况数据，结合车辆当前路段道路信息和车辆配置参数计算当前路面滚动摩擦系数，并实时下发给车载终端进行存储；

步骤4、车载终端采集车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载；

步骤5、车载终端根据当前负载调整空调控制器的空调控制参数。

进一步地，所述车辆配置参数包括变速箱档位速比、主减速比、车辆整备质量、轮胎滚动半径、轮胎规格、传动系机械效率、车辆转动惯量换算系数、风阻系数和车辆迎风面积。

进一步地，所述车辆运行数据包括车辆当前车速、发动机转速、发动机扭矩、油门踏板开度和制动踏板开度；所述车辆当前运行状态参数包括车辆加速度。

进一步地，所述当前路段道路信息包括坡度、路面状态、道路位置属性和实时路况。

进一步地，还包括步骤6、根据车辆运行数据判断车辆当前是否处于怠速状态，若是，则对车辆怠速开空调时间进行计时，计时时间超过信息中心下发参数设置的阈值时判断为司机长时间怠速开空调并上报信息中心，存储当前空调运行参数一，信息中心启用远程控制空调运行，并在车辆正常行驶后加载储存的空调运行参数一，恢复空调运行；否则不做任何处理。

进一步地，所述信息中心启用远程控制空调运行时，信息中心下发控制指令给车载终端，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数，远程锁定参数用于决定是否锁定空调控制器，锁定时间用于决定远程控制的时间长度，当锁定时间计时完成时空调控制器自动恢复控制权。

进一步地，所述信息中心启用远程控制空调运行进一步具体为如下步骤：

B1、信息中心下发远程控制指令，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数；

B2、车载终端收到信息中心控制请求并应答；

B3、车载终端向空调控制器发送控制空调请求；

B4、空调控制器收到车载终端控制请求后停止对空调控制，并存储当前空调控制器的当前空调运行参数二，然后发出应答；

B5、车载终端收到空调控制器的应答后，开始周期性发送控制空调指令，直至锁定时间计时完成，恢复空调控制器控制，并根据空调运行参数二恢复空调运行。

本发明具有如下优点：本发明一种基于车联网技术的空调控制方法，其根据车载终端上报的车辆当前位置确定当前路段道路信息，天气实时情况并结合车辆配置参数、车辆运行数据判断当前路面滚动摩擦系数；接着由车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载，并由空调控制器根据车辆当前负载调整和控制空调的运行参数，同时通过信息中心对空调控制器的远程控制和干预，可最大程度防止长时间怠速开空调，空调长时间超低温运行等不良驾驶习惯，降低空调不合理使用和对燃油的消耗，使得本发明能在保证车内环境舒适的前提下，通过对空调控制参数进行合理控制，从而达到节油的功效。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明涉具体实施例的结构框图；

图2为本发明具体实施例含车载终端内部具体框图的结构示意图；

图3为本发明具体实施例含信息中心内部具体框图的结构示意图；

图4为本发明具体实施例含车载终端与空调控制器调度算法流程图。

图中：车联网客车空调控制系统 100

车载终端 1

导航定位模块 11 身份认证模块 12

无线通信模块 13 参数存储模块 14

车辆运行数据采集模块 15 加速度感知模块 16

数据运算模块 17

控制模块 18

信息中心 2

天气实况模块 21

地图数据模块 22 参数设置模块 23

决策模块 24 无线通信模块 25

报表模块 26

空调控制器 3

空调参数采集模块 31 人机接口模块 32

总线数据模块 33 空调控制模块 34

具体实施方式

一种基于车联网技术的空调控制方法，包括一车载终端及空调控制器，包括如下步骤：

步骤1、信息中心根据车辆类型下发车辆配置参数到车载终端，车载终端接收并存储；

步骤2、车载终端上传当前位置信息及至信息中心，信息中心根据位置信息从地图数据提取出当前路段道路信息；

步骤3、信息中心实时获取天气实况数据，结合车辆当前路段道路信息和车辆配置参数计算当前路面滚动摩擦系数，并实时下发给车载终端进行存储；

步骤4、车载终端采集车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载；

步骤5、车载终端根据当前负载调整空调控制器的空调控制参数；

步骤6、根据车辆运行数据判断车辆当前是否处于怠速状态，若是，则对车辆怠速开空调时间进行计时，计时时间超过信息中心下发参数设置的阈值时判断为司机长时间怠速开空调并上报信息中心，存储当前空调运行参数一，信息中心启用远程控制空调运行，并在车辆正常行驶后加载储存的空调运行参数一，恢复空调运行；否则不做任何处理，所述信息中心启用远程控制空调运行时，信息中心下发控制指令给车载终端，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数，远程锁定参数用于决定是否锁定空调控制器，锁定时间用于决定远程控制的时间长度，当锁定时间计时完成时空调控制器自动恢复控制权。

其中，所述信息中心启用远程控制空调运行进一步具体为如下步骤：

B1、信息中心下发远程控制指令，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数；

B2、车载终端收到信息中心控制请求并应答；

B3、车载终端向空调控制器发送控制空调请求；

B4、空调控制器收到车载终端控制请求后停止对空调控制，并存储当前空调控制器的当前空调运行参数二，然后发出应答；

B5、车载终端收到空调控制器的应答后，开始周期性发送控制空调指令，直至锁定时间计时完成，恢复空调控制器控制，并根据空调运行参数二恢复空调运行。

所述车辆配置参数包括变速箱档位速比、主减速比、车辆整备质量、轮胎滚动半径、轮胎规格、传动系机械效率、车辆转动惯量换算系数、风阻系数和车辆迎风面积，所述车辆运行数据包括车辆当前车速、发动机转速、发动机扭矩、油门踏板开度和制动踏板开度；所述车辆当前运行状态参数包括车辆加速度，所述当前路段道路信息包括坡度、路面状态、道路位置属性和实时路况，其中路面状态即反映道路阻力大小气象指标，包括：1.常温、干燥、无杂质；2.低温、潮湿、少量积水；3.积水、低温；4.积水、浮雪、霜；5.积雪；6.结冰；路面状态和路面类型路面可近似确定道路滚动摩擦系数，汽车理论教科书有现成的表格可供查询。道路位置属性即路面类型，包括国道，省道，县道或者乡道。

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至图4所示，本发明涉及的一种基于车联网技术的客车空调控制系统100的结构原理框图，该车联网空调控制系统100包括车载终端1、信息中心2以及空调控制器3，其中车载终端1与信息中心2通过无线网络进行通信，车载终端1与空调控制器3均接入整车CAN网络，使得车载终端1和空调控制器3可以直接通过整车CAN网络进行信息交互，同时又可以接收车辆CAN总线数据。

该车载终端1包括导航定位模块11、身份认证模块12、无线通信模块13、参数存储模块14、车辆运行数据采集模块15、加速度感知模块16、数据运算模块17以及控制模块18；该信息中心2包括天气实况模块21、地图数据模块22、参数设置模块23、决策模块24、无线通信模块25以及报表模块26；该空调控制器3包括空调参数采集模块31、人机接口模块32、总线处理模块33以及空调控制模块。

该导航定位模块11，利用北斗/GPS等卫星定位手段获取车辆经纬度坐标信息；具体的，该导航定位望模块11包括定位天线和定位模块，其是采用公知的方法来获取车辆自身的经纬度信息，并通过无线通信模块13而将该信息发送至信息中心2，从而能在地图数据模块22中进行定位。

该身份认证模块12，用于采集驾驶员身份信息；具体地，在具体实施例中，该身份认证模块12通过指纹识别/IC卡识别等方式，对驾驶员进行身份特征认证，通过无线通信模块13上传给信息中心2比对可获取驾驶员的详细信息。

该参数存储模块14，用于存储车辆配置参数；具体地，在具体实施例中，该车辆配置参数包括变速箱档位速比、主减速比、车辆整备质量、轮胎滚动半径、传动系机械效率、车辆转动惯量换算系数、风阻系数和车辆迎风面积。该车辆配置参数通过无线通信模块13向信息中心2请求而获取。

该车辆运行数据采集模块15，用于采集车辆的运行数据，车辆运行数据包括车辆当前车速、发动机转速、发动机扭矩、当前胎压水平，车辆运行时间；其可以直接通过车上CAN总线通信而获取。

该加速度感知模块16，用于采集车辆当前运行状态参数；具体地，在具体实施例中，该车辆当前运行状态参数包括车辆加速度；

该数据运算模块17，根据加速度感知模块16输出的车辆当前运行状态参数、车辆运行数据采集模块15采集的车辆运行数据、参数存储模块14的车辆配置参数并结合从下述地图数据模块22输出的当前路段道路信息和下述参数决策模块23输出的当前路面滚动摩擦系数而计算出当前车辆负载；

该控制模块18，根据车辆运行数据采集模块15采集的车辆运行数判断当前车辆运行工况，结合数据运算模块17输出的当前车辆负载调节空调控制参数；具体地，在具体实施例中，空调控制参数包括空调开关，空调工作模式，自动通风温度值，风量档位，温差值，新风开启时间，新风关闭时间，空气净化开启时间，空气净化关闭时间；

该天气实况模块21，用于获取车辆所处位置的天气实时情况；具体地，在具体实施例中，通过信息中心2与公共天气预报平台实现互连，信息中2可根据导航定位模块11上传经纬度数据随时从公共天气预报平台获取车辆所处当前位置的天气实时情况；

该地图数据存储模块22，用于储存车辆运行区域的地图数据，并根据导航定位模块11所获取的当前位置信息而提取出当前路段道路信息；具体地，该当前路段道路信息包括道路坡度角、路面状态、道路位置属性和实时路况。

该参数设置模块23，用于设置并下发参数数据给车载终端；具体地，在具体实施例中，所需参数数据包括怠速空调时间阈值，不同类型路面滚动摩擦系数原始值，轮胎规格对滚动摩擦系数加权。

该决策模块24，根据地图数据存储模块22输出的当前路段道路信息和天气实况模块21输出的天气实时情况并结合参数存储模块14的车辆配置参数、上述车辆运行数据采集模块15输出的车辆运行数据判断当前路面滚动摩擦系数取值并自动下发给车载终端1进行存储.

该报表模块26，用于统计和考核司机驾驶行为情况；具体地，在具体的实施例中，通过身份认证模块12认证驾驶员身份信息并上报给信息中心2产生统计报表供管理者查阅，根据统计报表结合参数设置模块23对驾驶员驾驶行为进行评分。

该信号采集模块31，用于采集空调系统运行所需参数信息；具体地，在具体实施例中，包括检测车辆运行状态信号、空调系统各个执行机构运行参数和各个元件模拟信号以及开关信号，包括：新风开关、高压开关、中压开关、低压开关、蒸发风机档位、冷凝风机档位、车内温度传感器、车外温度传感器、除霜温度传感器、热水温度传感器、热水水阀反馈信号、前风幕机反馈信号、后风幕机反馈信号、空调应急开关信号、怠速提升信号反馈、空气CO/CO2超标信号、空气PM2.5/TVOC超标信号以及空气净化装置反馈信号。

该人机接口模块32，用于读取用户输入按键操作指令并显示空调输出运行信号数据供用户查看；具体地，在具体实施例中，输入键包括增加设定键、减少设定键、查询设定键、新风设定键、蒸发风机风档设定键、空调工作模式设定键和空调开关键，输出信号包括自动模式指示灯、经济模式指示灯、通风模式指示灯、制冷模式指示灯、制热模式指示灯、蒸发风机自动工作模式指示灯、风机工作档位指示灯、除霜工作指示灯、新风工作模式指示灯、循环模式指示灯、风幕机工作指示灯、空气净化工作指示灯、空气净化工作指示灯、查询设定温度指示灯、查询除霜工作时间指示灯、查询空调工作时间指示灯、查询工作电压指示灯、故障代码指示灯、温度单位指示灯以及查询内容显示。

该调度模块33，用于采集车辆CAN总线数据并与车载终端1进行控制交互过程；具体地，在具体实施例中，采集CAN总线数据包括车门开关信号、当前车速、发动机转速，控制交互过程包括车载终端1锁定空调控制器3模式和车载终端1不锁定空调控制器3模式，车载终端1和空调控制器3对空调系统控制权的切换和调度过程，控制过程中空调控制器3需要反馈的空调状态数据。

该空调控制模块34，用于控制空调的运行状态；具体地，在具体实施例中，可根据信号采集模块31采集到的参数信息，人机接口模块32采集到的按键操作指令和调度模块采集的车辆CAN总线数据进行决策，并根据内部控制逻辑控制空调系统各执行机构动作。

本发明还提供一种基于车联网技术的客车空调控制方法，该方法包括如下步骤：

A1、信息中心2根据车辆类型下发车辆配置参数到参数存储模块14进行存储；

A2、地图数据存储模块22预存有车辆运行区域的地图数据并根据导航定位模块11上传当前位置信息从地图数据提取出当前路段道路信息；

A3、天气实况模块21根据导航定位模块11上传当前位置信息实时获取天气实况数据，结合地图数据存储模块22提取的车辆当前路段道路信息、存储到参数存储模块14的车辆配置参数和车辆运行数据采集模块15输出的车辆运行数据判断当前路面滚动摩擦系数取值并实时下发给车载终端1进行存储；

A4、结合加速度感知模块16输出的车辆当前运行状态参数和车辆运行数据采集模块15输出的当前车辆运行数据，以及参数存储模块14中存储的车辆配置参数、A3步骤中输出的当前路面滚动摩擦系数和地图数据存储模块22提取的当前路段道路信息而计算出车辆当前负载。

A5、根据当前负载与设置等级关系，控制和调整空调控制参数。

这样，本发明涉及的车联网客车空调控制系统100及客车空调控制方法，其根据导航定位模块11上报的车辆当前位置确定当前路段道路信息，天气实时情况并结合车辆配置参数、车辆运行数据判断当前路面滚动摩擦系数；接着由车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载，并由空调控制器3根据车载终端1输出的车辆当前负载调整和控制空调的运行参数。

优选地，该车联网客车空调控制系统100还包括控制模块18和调度模块33，该控制模块18和调度模块33通过CAN总线协议的交互，可实现信息中心3远程控制空调系统，具体包括如下步骤：

B1、系统上电时由空调控制器控制空调系统运行；

B2、信息中心1下发远程控制空调请求，带有远程控制参数包括远程控制时间T1，是否锁定空调控制器3的锁定位F；

B3、车载终端2收到信息中心1控制请求并应答；

B4、车载终端1发送控制空调请求；

B5、空调控制器3收到车载终端控制请求后停止对空调控制，然后发出应答；

B6、车载终端1收到空调控制器3的应答后，开始周期性发送控制空调指令；

B7、若锁定位F＝1且锁定时间T1计时未完成，空调控制器3被锁定，司机操作空调控制器3的人机接口模块32无效；否则跳转到步骤B11；

B8、若锁定位F＝0且锁定时间T1计时未完成，司机操作空调控制器3的人机接口模块32修改空调运行参数对空调系统运行产生实质影响，空调控制器发送请求恢复空调系统控制权的请求并进入步骤B9；否则跳转到步骤B11；

B9、车载终端收1到空调控制器恢复控制权请求后停止发送控制空调指令并应答；

B10、空调控制器3收到车载终端1应答后开始发送控制空调指令，超时T2未收到车载终端1应答判断为超时也发控制空调指令从而重新取得空调系统控制权；

B11、若锁定时间T1计时完成，车载终端1停止发送控制空调指令，空调控制器3超过T2未收到车载终端1发出的控制空调指令则判断为超时并重新发送控制空调指令，恢复对空调系统的控制权。

下面详细描述本发明涉及车联网客车空调控制系统100的实现过程：

在车辆行驶时，作用于车辆的各种外力在前进方向上可以归为驱动力与行驶阻力。车辆行驶阻力平衡方程为：F_t＝F_f+F_w+F_i+F_j,

式中：F_t为驱动力，F_f为滚动阻力，F_w为空气阻力，F_i为坡度阻力，F_j为加速阻力。该公式等价于：

上式中包括发动机扭矩T_tq、变速箱档位速比i_g、主减速比i_o、传动系机械效率η_z、轮胎滚动半径r、车辆转动惯量换算系数δ、车辆运动加速度a、g为重力加速度、道路坡度角θ、当前路面滚动摩擦系数f、风阻系数C_D、车辆迎风面积A和车辆当前车速v均为已知量，车辆总质量M为未知量。具体地，在具体实施例中，发动机扭矩T_tq和车速v均可以由车辆运行数据采集模块15从CAN网络中获取，车辆运动加速度a由加速度感知模块16实时获取，道路坡度角θ由地图数据存储模块22输出，当前路面滚动摩擦系数f由决策模块24输出，对于变速箱档位速比i_g、主减速比i_o、传动系机械效率η_z、轮胎滚动半径r、车辆转动惯量换算系数δ、风阻系数CD和车辆迎风面积A由参数存储模块14输出。

车载终端1根据以上公式实时计算并进行平滑滤波处理，即可得到车辆总质量M，再由车辆总质量M简单扣除从参数存储模块14输出的车辆整备质量m即可得到车辆负载N。

另外，由于在油门变化率大的时候，发动机扭矩会同样产生突变，但车辆由于自身大惯量无法良好地跟随发动机扭矩变化，如此会导致计算出来的N偏大，因此应该在使用中除去这部分的数据，即仅适用稳态油门或者油门变化率小而均匀的时刻的数据进行计算；因此通过车辆运行数据采集模块15采集的油门踏板开度及制动踏板开度，排除在相应时刻的异常扭矩并对余下的发动机扭矩进行平滑处理；同样地，对于档位，也具有同样的意义，即通过考察当前档位，如果在目前的行驶车速下，当前档位不正常或不合适，则排除此时计算出来车辆负载N的参考价值，其主要也是因为不恰当的档位会导致车辆扭矩参数不正常。

车辆负载N即可近似表示车上司乘人数的总质量，空调控制器根据车辆负载N对空调控制参数进行自动调整。具体地，在具体实施例中，根据负载N按照每500KG一个层级进行空调控制参数的调整，包括空调控制参数包括空调开关，空调工作模式，自动通风温度值，风量档位，温差值，新风开启时间，新风关闭时间，空气净化开启时间，空气净化关闭时间。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：包括一车载终端及空调控制器，包括如下步骤：

步骤1、信息中心根据车辆类型下发车辆配置参数到车载终端，车载终端接收并存储；

步骤2、车载终端上传当前位置信息及至信息中心，信息中心根据位置信息从地图数据提取出当前路段道路信息；

步骤3、信息中心实时获取天气实况数据，结合车辆当前路段道路信息和车辆配置参数计算当前路面滚动摩擦系数，并实时下发给车载终端进行存储；

步骤4、车载终端采集车辆当前运行状态参数和当前车辆运行数据，结合车辆配置参数、当前路面滚动摩擦系数和当前路段道路信息而计算出车辆当前负载；

步骤5、车载终端根据当前负载调整空调控制器的空调控制参数；

步骤6、根据车辆运行数据判断车辆当前是否处于怠速状态，若是，则对车辆怠速开空调时间进行计时，计时时间超过信息中心下发参数设置的阈值时判断为司机长时间怠速开空调并上报信息中心，存储当前空调运行参数一，信息中心启用远程控制空调运行，并在车辆正常行驶后加载储存的空调运行参数一，恢复空调运行；否则不做任何处理。

2.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：所述车辆配置参数包括变速箱档位速比、主减速比、车辆整备质量、轮胎滚动半径、轮胎规格、传动系机械效率、车辆转动惯量换算系数、风阻系数和车辆迎风面积。

3.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：所述车辆运行数据包括车辆当前车速、发动机转速、发动机扭矩、油门踏板开度和制动踏板开度；所述车辆当前运行状态参数包括车辆加速度。

4.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：所述当前路段道路信息包括坡度、路面状态、道路位置属性和实时路况。

5.如权利要求1所述的一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：所述信息中心启用远程控制空调运行时，信息中心下发控制指令给车载终端，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数，远程锁定参数用于决定是否锁定空调控制器，锁定时间用于决定远程控制的时间长度，当锁定时间计时完成时空调控制器自动恢复控制权。

6.如权利要求5所述的一种基于车联网技术的空调控制方法，其特征在于：所述信息中心启用远程控制空调运行进一步具体为如下步骤：

B1、信息中心下发远程控制指令，所述控制指令包括锁定时间及远程锁定参数；

B2、车载终端收到信息中心控制请求并应答；

B3、车载终端向空调控制器发送控制空调请求；

B4、空调控制器收到车载终端控制请求后停止对空调控制，并存储当前空调控制器的当前空调运行参数二，然后发出应答；

B5、车载终端收到空调控制器的应答后，开始周期性发送控制空调指令，直至锁定时间计时完成，恢复空调控制器控制，并根据空调运行参数二恢复空调运行。