CN107933239A - 汽车双区自动空调控制方法 - Google Patents

Abstract

汽车双区自动空调控制方法，包括可控制出风口温度的控制器，所述控制器可分别采集室内、室外温度及阳光强度，通过控制器控制出风口的温度值为静态出风口温度与动态出风口温度之和来实现；所述的静态出风口温度通过如下公式得出：静态出风口温度＝理论出风口温度+理论出风口温度补偿。本发明针对双区自动空调，采用本发明的控制方法可以在不降低自动空调控制性能的基础上减少四个出风口温度传感器，而采用两个室内温度传感器，降低了系统的成本，减少了布置传感器的工作量，同时更容易实现温度精确的双区控制。此外，本方法充分考虑了外界环境对空调系统的影响，使调整及时、迅速，调整精确度高，大大提高了舒适性。

Description

汽车双区自动空调控制方法

技术领域

本发明属于汽车自动空调控制领域，具体涉及一种汽车双区自动空调控制方法。

背景技术

随着汽车电子技术的发展，以及用户对汽车舒适性要求的逐渐提高，很多中高端的车辆都配备了自动空调。自动空调能根据用户的设置温度，通过不断采集车内温度、车外温度、阳光强度以及水温和车速等信息，自动调节鼓风机风量、吹风模式、进气模式、冷暖风门位置和压缩机的排量，保持车内温度和湿度在设定范围内，达到最佳的舒适性，给乘客提供一个良好的乘车环境。自动空调属于高端汽车的配置，操作更加方便，随着汽车行业的发展，是未来空调控制器的必然发展方向，用户通过操作多媒体屏幕（MDU, MultimediaDisplay Unit）调整设置温度，基准温度设定值为22℃，该温度值通过CAN总线发送给自动空调控制模块（CCU, Climate Control Unit）。同时网关（GW, Gate Way）将发动机控制系统（EMS, Engine Management System）的车速、转速和水温等总线信号路由发送给自动空调控制模块，同时自动空调控制模块通过硬线采集压力传感器、蒸发器温度传感器、室内温度传感器、阳光传感器和室外温度传感器，从而获得空调系统压力、蒸发器温度、室内温度、阳光强度和室外温度，通过自动空调算法计算出HVAC内鼓风机的风量、吹风模式、进气模式、冷暖风门位置和压缩机的排量，保持车内温度和湿度在设定范围内，达到最佳的舒适性，给乘客提供一个良好的乘车环境。

根据自动控制的温度区域数量不同，自动空调分为单区自动空调，双区自动空调和多温区自动空调。自动空调系统包括三个部分：传感器、ECU和执行机构，其中传感器负责采集所需的信息，ECU根据传感器输入的信息进行计算，执行机构最终执行ECU发出的指令。从传感器的角度分析，典型的单区自动空调系统包含一个单区阳光传感器，一个室内温度传感器和两个出风口温度传感器，其中一个布置在吹面出风口，另一个布置在吹脚出风口。典型的双区空调系统包含一个双区阳光传感器，一个室内温度传感器和四个出风口温度传感器，其中两个布置在吹面出风口（主驾驶吹面出风口一个，副驾驶吹面出风口一个），另外两个布置在吹脚出风口（主驾驶吹脚出风口一个，副驾驶吹脚出风口一个）。传感器的数量多，这就造成了现有的自动空调系统成本高，响应速度慢，调整精确度低，时间长，造成乘客舒适性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车双区自动空调控制方法，以解决现有技术中的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：汽车双区自动空调控制方法，包括可控制出风口温度的控制器，所述控制器可分别采集室内、室外温度及阳光强度，其特征在于：

通过控制器控制出风口的温度值为静态出风口温度与动态出风口温度之和来实现；

所述的静态出风口温度通过如下公式得出：

静态出风口温度＝理论出风口温度+理论出风口温度补偿；

所述的动态出风口温度通过如下公式得出：

动态出风口温度＝（理论室内温度－实际室内温度）╳修正系数；

其中，理论室内温度＝理论室内温度初始值+理论室内温度补偿；

实际室内温度通过传感器测量所得；

修正系数通过如下公式得出：

当|X|≤4时，Y=2X；当|X|＞4时，Y=8；

其中：Y是修正系数，X是理论室内温度和实际室内温度的差值。

进一步的：所述的温度补偿通过如下步骤得出：

步骤1，将车停在实验室内，设定实验室温度即车的外温为20℃，阳光强度设置为0w/m²，自动空调设置在22℃；调整混合风门大小使得驾驶舱内的呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，此时动态出风口温度为零，测量此时的出风口温度和室内温度值作为室外温度对出风口温度的补偿参数以及室外温度对理论室内温度初始值的补偿参数；

步骤2，保持其它条件不变，调整阳光强度，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，实测此时的出风口温度和室内温度值，并分别减去步骤1中的初始值作为对理论出风口温度和理论室内温度的阳光强度补偿；重复实验得出不同的阳光强度所对应的补偿值；

步骤3，同样保持其它条件不变，分别调整室外温度和设置温度，按步骤2所述方法得出理论出风口温度和理论室内温度的室外温度补偿和设置温度补偿；重复实验得出不同的室外温度补偿和设置温度补偿所对应的补偿值；

步骤4，将对应条件下的理论出风口温度的阳光强度补偿、室外温度补偿和设置温度补偿相加作为理论出风口温度补偿，同样方法得出理论室内温度补偿。

本发明的优点是：针对双区自动空调，采用本发明的控制方法可以在不降低自动空调控制性能的基础上减少四个出风口温度传感器，而采用两个室内温度传感器（分别位于中控台两侧，一个用于采集主驾驶区域的室内温度，另一个用于采集副驾驶区域的室内温度），降低了系统的成本，减少了布置传感器的工作量，同时更容易实现温度精确的双区控制。此外，本方法充分考虑了外界环境对空调系统的影响，使调整及时、迅速，调整精确度高，大大提高了舒适性。

附图说明

图1是自动空调系统的结构示意图。

图2是本发明控制方法流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种汽车双区自动空调控制方法；包括可控制出风口温度的控制器，所述控制器可分别采集室内、室外温度及阳光强度，该方法通过控制器控制出风口的温度值为静态出风口温度与动态出风口温度之和来实现；

所述的静态出风口温度通过如下公式得出：

静态出风口温度＝理论出风口温度+理论出风口温度补偿；

所述的动态出风口温度通过如下公式得出：

动态出风口温度＝（理论室内温度－实际室内温度）╳修正系数；

其中，理论室内温度＝理论室内温度初始值+理论室内温度补偿；

实际室内温度通过传感器测量所得；

修正系数通过如下公式得出：

当|X|≤4时，Y=2X；当|X|＞4时，Y=8；

其中：Y是修正系数，X是理论室内温度和实际室内温度的差值。

优选的：所述的温度补偿通过如下步骤得出：

步骤1，将车停在实验室内，设定实验室温度即车的外温为20℃，阳光强度设置为0w/m²，自动空调设置在22℃；调整混合风门大小使得驾驶舱内的呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，此时动态出风口温度为零，测量此时的出风口温度和室内温度值作为室外温度对出风口温度的补偿参数以及室外温度对理论室内温度初始值的补偿参数；

步骤2，保持其它条件不变，调整阳光强度，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，实测此时的出风口温度和室内温度值，并分别减去步骤1中的初始值作为对理论出风口温度和理论室内温度的阳光强度补偿；重复实验得出不同的阳光强度所对应的补偿值；

步骤3，同样保持其它条件不变，分别调整室外温度和设置温度，按步骤2所述方法得出理论出风口温度和理论室内温度的室外温度补偿和设置温度补偿；重复实验得出不同的室外温度补偿和设置温度补偿所对应的补偿值；

步骤4，将对应条件下的理论出风口温度的阳光强度补偿、室外温度补偿和设置温度补偿相加作为理论出风口温度补偿，同样方法得出理论室内温度补偿。

具体的，通过如下实施例作进一步说明：

需要说明的是：

静态出风口温度：指的当外界环境条件没有变化时，维持舒车内适度所需要的出风口温度；

理论出风口温度：指的当外界环境条件为标准状态时，即外温20℃，阳光强度设置为0w/m2，自动空调设置在22℃时，维持舒车内适度所需要的出风口温度；

理论出风口温度补偿：静态出风口温度与理论出风口温度的差值，即当外界条件与标准状态出现偏差时，其各个偏差所带来的变化的总和，包括室外温度偏差、阳光强度偏差和设置温度偏差所造成影响的和。

动态出风口温度是指：理论室内温度值和实际室内温度值的差值乘以修正系数，动态出风口温度使车辆能够迅速达到舒适温度；

理论室内温度初始值：是指外温20℃，阳光强度为0w/m2，自动空调设置在22℃时，当车内温度稳定时，实测的室内温度传感器值；此时测温点在仪表盘下方钥匙门处；

理论室内温度值：理论室内温度初始值和室内温度补偿值的差值；

室内温度补偿值是指：当外界条件与标准状态出现偏差时，其各个偏差所带来的变化的总和，包括室外温度偏差、阳光强度偏差和设置温度偏差所造成影响的和。

修正系数是指，为了使车内温度迅速达到舒适温度，将动态出风口温度进行放大，系数越大系统响应越快也越容易超调，反之系数越小系统的响应越慢也越不易超调。

呼吸点温度是指：驾乘人员呼吸点处的温度值，在实际实验中在每个驾驶位置布置两个采集温度的热电偶，热电偶分别放置在驾乘人员的两耳附近，两个热电偶的平均值就是呼吸点温度。

实施例1：

步骤1，将车停在温度为20℃的实验室内，阳光强度设置为0 w/m²，自动空调设置在22℃；调整混合风门大小使得驾驶舱内的呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，此时动态出风口温度为零，测量此时的出风口温度和室内温度值分别为19.5℃和22.5℃，也就是室外温度为20℃时对出风口温度的补偿参数为19.5以及室外温度对理论室内温度初始值的补偿参数为22.5℃；

步骤2，保持其它条件不变，调整阳光强度为300 w/m²，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，实测此时的出风口温度和室内温度值分别为18℃和21.5℃，并分别减去步骤1中的初始补偿参数作为对理论出风口温度和理论室内温度的阳光强度补偿参数；也就是阳光强度为300（w/m²）时，阳光对出风口温度的补偿参数为18-19.5=-1.5℃，阳光对室内温度的补偿参数为21.5-22.5=-1℃；

步骤3，保持其它条件不变，调整室外温度为30℃，按步骤2所述方法测得实际出风口温度和实际室内温度的值分别为16.5和21.5℃，即室外温度对出风口温度的补偿参数为16.5-19.5=-3℃，室外温度对室内温度的补偿参数为21.5-22.5=-1℃；

步骤4，保持其它条件不变，调整设置温度为24℃，按步骤2所述方法测得实际出风口温度和实际室内温度的值分别为23和23.5℃，即设置温度对出风口温度的补偿参数为23-19.5=3.5℃，设置温度对室内温度的补偿参数为23.5-22.5=1℃；

当室外温度为30℃，阳光强度为300 w/m²，设置温度为24℃时，根据静态出风口温度＝理论出风口温度+理论出风口温度补偿，即静态出风口温度为19.5-1.5-3+3.5=18.5℃；

在此条件下，实测室内温度为25℃，理论室内温度为22.5-1-1+1=23.5℃，根据动态出风口温度＝（理论室内温度－实际室内温度）╳修正系数；修正系数通过如下公式得出：（Y=2X, |X|≤4；Y=8，|X|＞4），即Y=2╳（23.5-25）=3℃，即，动态出风口温度=（23.5-25）╳ 3=-4.5℃；

因出风口的温度值为静态出风口温度与动态出风口温度之和，即需要控制出风口温度为18.5-4.5=14℃，依据HVAC线性度可以通过需要控制的出风口温度、蒸发器温度和水温计算出最终的混合风门百分比，从而实现温度的自动控制。

如图2所示，可以将图2分别理解成主驾驶侧温度控制框图和副驾驶侧温度控制框图：出风口温度分为动态出风口温度和静态出风口温度，其中动态出风口温度是为了使空调系统快速达到理想温度，而静态出风口温度是为了维持住这个稳态温度。

静态出风口温度是室外温度、阳光强度和设置温度三个因素共同补偿的结果。动态出风口温度是实际室内温度值和理论室内温度值的差值乘以一个系数，系数越大系统响应越快也越容易超调，反之系数越小系统的响应越慢也越不易超调。从框图中可以看出整个系统并没有测量出风口温度，所以也不需要出风口温度传感器，节约了开发成本。

理论室内温度值是设置温度、室外温度和阳光强度三个因素共同补偿的结果。整个系统需要两个室内温度传感器分别测量主、副驾驶侧的室内温度。

根据上述自动空调温度控制方法的标定流程如下，首先将车停在设定某温度的风洞实验室，阳光强度设置为零，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得驾驶舱内的舒适度满足评价人员的主观要求，继续在车内等待1小时，此时动态出风口温度为零，实测此时的出风口温度和室内温度值。

通过这个过程确定了室外温度对出风口温度的补偿参数以及室外温度对理论室内温度初始值的补偿参数。

接着，在不改变风洞实验室温度的前提下，调整风洞实验室的阳光强度，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得驾驶舱内的舒适度满足评价人员的主观要求，继续在车内等待1小时，此时动态出风口温度为零，实测此时的出风口温度和室内温度值。通过这个过程确定了阳光强度对出风口温度的补偿参数以及阳光强度对理论室内温度初始值的补偿参数。最后，在不改变风洞实验室温度的前提下，将风洞实验室的阳光强度调整为零，改变自动空调的设置温度（增大或减小2℃），调整混合风门大小使得驾驶舱内的舒适度满足评价人员的主观要求，继续在车内等待1小时，此时动态出风口温度为零，实测此时的出风口温度和室内温度值。通过这个过程确定了设置温度对出风口温度的补偿参数以及设置温度对理论室内温度初始值的补偿参数。

通过这个过程确定了阳光强度对出风口温度的补偿参数以及阳光强度对理论室内温度初始值的补偿参数。最后，在不改变风洞实验室温度的前提下，将风洞实验室的阳光强度调整为零，改变自动空调的设置温度（增大或减小2℃），调整混合风门大小使得驾驶舱内的舒适度满足评价人员的主观要求，继续在车内等待1小时，此时动态出风口温度为零，实测此时的出风口温度和室内温度值。通过这个过程确定了设置温度对出风口温度的补偿参数以及设置温度对理论室内温度初始值的补偿参数。

通过以上算法得出了在不同环境温度，不同阳光强度，不同设置温度下的出风口 温度，通过查表可以得出出风口温度和室外温度对应的蒸发器设置温度。

外温	理论出风口温度	模式	蒸发器设置温度
				-	＜5℃	加热模式	-
＜14℃	＞7℃	制冷模式	出风口温度-2℃（最小2℃）
				＞16℃	＞7℃	加热+制冷模式	12℃

综合考虑水温，蒸发器温度和理论出风口温度，可以通过下面公式计算出混合风门的百分比例系数，从而控制出风口温度。

混合风门百分比例系数=（理论出风口温度-蒸发器温度）/（水温-蒸发器温度），（该公式通过标定HVAC线性度推导出）。

采用本发明的控制方法可以在不降低温度自动控制性能的基础上减少四个出风口温度传感器，而采用两个室内温度传感器（一个用于采集主驾驶区域的室内温度，另一个用于采集副驾驶区域的室内温度，从而实现了双区控制），降低了系统的成本，减少了布置传感器的工作量，同时更容易实现温度的双区控制。

Claims (2)

1.汽车双区自动空调控制方法，包括可控制出风口温度的控制器，所述控制器可分别采集室内、室外温度及阳光强度，其特征在于：

通过控制器控制出风口的温度值为静态出风口温度与动态出风口温度之和来实现；

所述的静态出风口温度通过如下公式得出：

静态出风口温度＝理论出风口温度+理论出风口温度补偿；

所述的动态出风口温度通过如下公式得出：

动态出风口温度＝（理论室内温度－实际室内温度）╳修正系数；

其中，理论室内温度＝理论室内温度初始值+理论室内温度补偿；

实际室内温度通过传感器测量所得；

修正系数通过如下公式得出：

当|X|≤4时，Y=2X；当|X|＞4时，Y=8；

其中：Y是修正系数，X是理论室内温度和实际室内温度的差值。

2.如权利要求1所述的汽车双区自动空调控制方法，其特征在于：所述的温度补偿通过如下步骤得出：

步骤1，将车停在实验室内，设定实验室温度即车的外温为20℃，阳光强度设置为0w/m²，自动空调设置在22℃；调整混合风门大小使得驾驶舱内的呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，此时动态出风口温度为零，测量此时的出风口温度和室内温度值作为室外温度对出风口温度的补偿参数以及室外温度对理论室内温度初始值的补偿参数；

步骤2，保持其它条件不变，调整阳光强度，自动空调设置在22℃，调整混合风门大小使得呼吸点温度与自动空调设置温度相同，保持1小时，实测此时的出风口温度和室内温度值，并分别减去步骤1中的初始值作为对理论出风口温度和理论室内温度的阳光强度补偿；重复实验得出不同的阳光强度所对应的补偿值；

步骤3，同样保持其它条件不变，分别调整室外温度和设置温度，按步骤2所述方法得出理论出风口温度和理论室内温度的室外温度补偿和设置温度补偿；重复实验得出不同的室外温度补偿和设置温度补偿所对应的补偿值；

步骤4，将对应条件下的理论出风口温度的阳光强度补偿、室外温度补偿和设置温度补偿相加作为理论出风口温度补偿，同样方法得出理论室内温度补偿。