CN105480169B - 一种车内二氧化碳浓度模拟方法 - Google Patents
一种车内二氧化碳浓度模拟方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种车内二氧化碳浓度模拟方法，可经济、快速、有效地模拟车内二氧化碳浓度，通过探测车内乘员数量，车窗密闭时间以及自动空调的模式情况，结合内置算法计算并模拟二氧化碳的浓度随时间变化情况，并与内置控制参数相比较，为检测车内空气质量、保障乘员舒适提供帮助。
Description
技术领域
本发明涉及轿车的空调领域，具体地说，是一种车内二氧化碳浓度模拟方法。
背景技术
在现阶段汽车行业竞争日益加剧的背景下，各大汽车厂对整车舒适性的要求越来越精细，标准越来越高。而于此同时，为了在竞争中占据有利的地位，各车厂对整车成本的控制也提出了更高的要求。
在窗门紧闭的车内空间内，车内二氧化碳浓度会随着乘客和驾驶员的呼吸而逐渐增加。而当车窗由于客观原因不得不长时间关闭时，二氧化碳浓度不断累积，容易引起乘客和驾驶员的不适，影响车内人员的健康甚至威胁驾驶安全。因此，对于车内二氧化碳浓度的探测和控制成为了新的重要的课题。目前阶段，对车内二氧化碳浓度的探测一般采用二氧化碳浓度传感器直接测量的方法，但是传感器测量浓度会随着传感器布置位置而产生一定偏差并有一定的延迟，更重要的是传感器成本较高，不利于进行成本控制。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种车内二氧化碳含量模拟方法，通过测试汽车空调状态以及车载人员数量，结合内置算法计算并模拟二氧化碳的浓度随时间变化情况，并与内置控制参数相比较，为检测车内空气质量、保障乘员舒适提供帮助。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种车内二氧化碳浓度模拟方法，包括如下步骤：
步骤1、模拟开启判断阶段
探测车窗开闭状态，空调开闭状态，并判定空调的运行模式书否为循环模式，从而确认是否开启计时器，系统默认在车窗开启以及空调外循环模式下，车内二氧化碳浓度一直维持为初始大气中二氧化碳浓度，计时器不启动；若车窗密闭且空调关闭，或者车窗密闭且空调开启但为内循环模式，计时器启动；
步骤2、浓度模拟阶段
第一阶段：在没有主动空气交换情况下，车内空气二氧化碳浓度会随着时间逐渐增加，根据车内乘员数量，整车空气泄漏量和车内空气交换模型，计算车内二氧化碳浓度与时间变化的关系式，当二氧化碳浓度随时间推移逐渐增加到警戒值，空调自动启动，开启外循环模式，同时计时器关闭进入第二阶段；
第二阶段：根据标定的自动空调各档位风量，在考虑车内空气换气量的情况下，更改车内空气交换模型，计算出车内二氧化碳浓度随着时间变化曲线，当二氧化碳浓度趋于平稳，浓度到达与大气中二氧化碳浓度相似时，空调自动关闭，进入第三阶段；
第三阶段：重新探测车窗开闭状态以及空调循环模式，重新开始进入新的循环。
其中，所述第一阶段中车内空气交换模型为：
式中，为二氧化碳质量；t为时间；n为乘员人数；Cex为呼出二氧化碳浓度；Qex为呼吸二氧化碳流量；C0为大气二氧化碳浓度；Cc为车内二氧化碳浓度；Ql为泄漏量；Qs为换风量。
其中，所述第二阶段中的车内空气交换模型为：
式中，为二氧化碳浓度；Cco为计时开始时车内二氧化碳浓度，为大气中默认二氧化碳浓度或为计时器暂时中断时储存的二氧化碳浓度。
其中，在计时器关闭时需进行超时判断，若由于短时间开闭车窗车门或短时间开闭空调造成的计时中断，在计时器重新启动时会持续计时，否则计时器清零。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
通过测试汽车空调状态以及车载人员数量，结合内置算法计算并模拟二氧化碳的浓度随时间变化情况，并与内置控制参数相比较，为检测车内空气质量、保障乘员舒适提供帮助。
附图说明
图1为本发明实施例中车内二氧化碳浓度模型
图2为本发明实施例中车内二氧化碳浓度模拟方法控制流程示意图；
图3为本发明实施例中第一阶段二氧化碳浓度随时间增加曲线；
图4为本发明实施例中第二阶段空调外循环开启后二氧化碳浓度随时间降低曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种车内二氧化碳浓度模拟方法，包括如下步骤：
步骤1、模拟开启判断阶段
探测车窗开闭状态，空调开闭状态，并判定空调的运行模式书否为循环模式，从而确认是否开启计时器，系统默认在车窗开启以及空调外循环模式下，车内二氧化碳浓度一直维持为初始大气中二氧化碳浓度，计时器不启动；若车窗密闭且空调关闭，或者车窗密闭且空调开启但为内循环模式，计时器启动；
步骤2、浓度模拟阶段
在第一阶段，当探测到车窗密闭且空调非外循环模式下，计时器启动，开始计算车内二氧化碳浓度，其中Qs换风量为零，车内二氧化碳浓度会随着时间增加而增加，如图3所示。当车内二氧化碳浓度到达警戒值，自动空调启动，开启外循环模式，同时计时器关闭进入第二阶段。随着自动空调外循环模式的开启，根据空调档位设置，车内二氧化碳浓度会随着时间不断降低，如图4所示。当二氧化碳浓度趋于平稳，浓度到达与大气中二氧化碳浓度相似时，空调自动关闭，进入第三阶段。第三阶段，重新探测车窗开闭状态以及空调循环模式，重新开始进入新的循环。
如图1所示，车内二氧化碳浓度模型为：
式中，为二氧化碳质量；t为时间；n为乘员人数；Cex为呼出二氧化碳浓度；Qex为呼吸二氧化碳流量；C0为大气二氧化碳浓度；Cc为车内二氧化碳浓度；Ql为泄漏量；Qs为换风量。
因此计算出随时间变化的车内二氧化碳浓度模型：
式中，为二氧化碳浓度；Cco为计时开始时车内二氧化碳浓度，为大气中默认二氧化碳浓度或为计时器暂时中断时储存的二氧化碳浓度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (2)
1.一种车内二氧化碳浓度模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、模拟开启判断阶段
探测车窗开闭状态，空调开闭状态，并判定空调的运行模式是否为循环模式，从而确认是否开启计时器，系统默认在车窗开启以及空调外循环模式下，车内二氧化碳浓度一直维持为初始大气中二氧化碳浓度，计时器不启动；若车窗密闭且空调关闭，或者车窗密闭且空调开启但为内循环模式，计时器启动；
步骤2、浓度模拟阶段
第一阶段：在没有主动空气交换情况下，车内空气二氧化碳浓度会随着时间逐渐增加，根据车内乘员数量，整车空气泄漏量和车内空气交换模型，计算车内二氧化碳浓度与时间变化的关系式，当二氧化碳浓度随时间推移逐渐增加到警戒值，空调自动启动，开启外循环模式，同时计时器关闭进入第二阶段；
第二阶段：根据标定的自动空调各档位风量，在考虑车内空气换气量的情况下，更改车内空气交换模型，计算出车内二氧化碳浓度随着时间变化曲线，当二氧化碳浓度趋于平稳，浓度到达与大气中二氧化碳浓度相似时，空调自动关闭，进入第三阶段；
第三阶段：重新探测车窗开闭状态以及空调循环模式，重新开始进入新的循环；
所述第一阶段中车内空气交换模型为：
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式中，为二氧化碳质量；t为时间；n为乘员人数；Cex为呼出二氧化碳浓度；Qex为呼吸二氧化碳流量；C0为大气二氧化碳浓度；Cc为车内二氧化碳浓度；Ql为泄漏量；Qs为换风量；
所述第二阶段中的车内空气交换模型为：
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式中，为二氧化碳浓度；Cco为计时开始时车内二氧化碳浓度，为大气中默认二氧化碳浓度或为计时器暂时中断时储存的二氧化碳浓度。
2.根据权利要求1所述的一种车内二氧化碳浓度模拟方法，其特征在于，在计时器关闭时需进行超时判断，若由于短时间开闭车窗车门或短时间开闭空调造成的计时中断，在计时器重新启动时会持续计时，否则计时器清零。
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