CN109109611A - 用于多温区自动空调系统的控制方法及多温区自动空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多温区自动空调系统的控制方法及多温区自动空调系统，所述方法包括以下步骤：(a)通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度；(b)根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线；(c)根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度；(d)根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置，从而改变出风口温度。

Description

用于多温区自动空调系统的控制方法及多温区自动空调系统

技术领域

本发明涉及汽车多温区自动空调控制技术领域，尤其涉及一种用于多温区自动空调系统的控制方法，适用于控制多温区自动空调系统中的温度风门。

背景技术

目前，单温区自动空调系统的自动控制是将当前工况下的输入信号进行采集，这些输入信号包括连接在控制器上的车外环境温度传感器、车内温度传感器、阳光辐射传感器以及蒸发器后空气温度传感器。当车辆获得当前车速信号、发动机转速信号、冷却液温度信号以及用户的设定温度等信号后，通过自动空调系统的控制器(其包括处理单元MCU)的运算和处理，来驱动相应的设备运行在适当的位置，从而达到调节车内温度舒适度的目的。其中，车内温度舒适度平衡主要依靠调节出风口温度和风量大小来实现，尤其是出风口温度的控制最为重要。

现有的出风口温度控制方式主要针对单温区和多温区两种情况。其中，单温区是将整个车内温度调节至一个目标温度，而多温区是分区控制，即根据所在不同的区域，各自调节相应的温度。由于每位用户的体感不一样，因此，当车内的用户为两人或以上时，可以根据各自需求，人性化地设置相应的温度舒适度。

然而，目前多温区自动空调系统的控制方式存在的缺陷在于：即使有一定的算法能够保证当前工况下的出风口温度计算的准确性，但是各个传感器的升降速率和过滤策略、车速的不断变化、进风温度的变化等均会对温度风门控制的稳定性造成较大的影响。因此，温度风门控制的稳定性和快速响应性是目前许多供应商在技术开发上会遇到的难点。另外，现有的多温区自动空调系统的设计成本较高，且可靠性不强。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于多温区自动空调系统的控制方法，该方法克服了现有技术的缺陷，将多温区自动空调系统解耦并线性化处理，使其控制简单化。另外，所述方法通过开环计算快速计算出温度风门位置，从而使得车内温度迅速达到平衡，进而位于多温区的用户能够及时地感受到温度的变化。且，所述方法能够广泛地应用于不同的多温区自动空调系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于多温区自动空调系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：(a)通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度；(b)根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线；(c)根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度；(d)根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置，从而改变出风口温度。

在本发明的一实施例中，在步骤(d)之后，进一步包括：(e)通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度；(h)根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算；(i)根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

在本发明的一实施例中，在步骤(a)中的车内温度为修正后的车内平均温度，所述修正后的车内平均温度是根据以下等式计算获得：Tinc_current＝A*Tamb+B*Tinc+C，其中，Tinc_current为修正后的车内平均温度，Tamb为环境温度传感器所采集的温度，Tinc为车内温度传感器所采集的温度，A为根据不同环境温度下对车内温度的修正补偿系数，B为车内温度修正系数，默认值为1，C为直接对车内温度的修正偏置量。

在本发明的一实施例中，在步骤(a)中，目标出风口温度可以根据以下等式计算获得，Tout_Require＝K*Tinc_target+C，其中Tout_Require为目标出风口温度，Tinc_target为设定的目标车内平均温度，Tinc_target是根据以下等式计算获得：Tinc_target＝P*Tinc_tset+Q*N*Tinc_current+G*Tsun，其中Tinc_target为设定的目标车内平均温度，Tinc_tset为用户设定温度，Tsun为阳光强度。

在本发明的一实施例中，在步骤(b)中，按照10度间隔为一标定点，对多温区自动空调系统进行线性化处理，以获得所述关系函数。

在本发明的一实施例中，在步骤(b)中，温度风门开度通过以下等式获得：Tout_current＝F(Tin,Twat,Vtemp)，其中，Tout_current为实际出风口温度，Tin为进风温度，Vtemp为温度风门位置反馈电压。

在本发明的一实施例中，所述预设值为0。

另外，本发明还提供一种多温区自动空调系统，其包括：一目标出风口温度获取单元，所述目标出风口温度获取单元用于通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度；一关系函数获取单元，所述关系函数获取单元与所述目标出风口温度获取单元相连，所述关系函数获取单元用于根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线；一温度风门开度函数获取单元，所述温度风门开度函数获取单元与关系函数获取单元相连，所述温度风门开度函数获取单元用于根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度；一温度风门调整单元，所述温度风门调整单元与温度风门开度函数获取单元相连，所述温度风门调整单元用于根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置。

在本发明的一实施例中，所述系统还包括：一实际出风口温度采集单元，所述实际出风口温度采集单元用于通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度；一偏差值计算单元，所述偏差值计算单元与所述实际出风口温度采集单元相连，所述偏差值计算单元用于根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算；一闭环修正单元，所述闭环修正单元用于与所述偏差值计算单元相连，所述闭环修正单元用于根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

在本发明的一实施例中，所述系统还包括：一控制器，所述目标出风口温度获取单元、所述温度风门开度函数获取单元、所述温度风门调整单元、所述实际出风口温度采集单元、所述偏差值计算单元和所述闭环修正单元设置在所述控制器中，所述控制器分别与一环境温度传感器、一车内温度传感器以及一执行构件相连。

本发明的优点在于，本发明所述用于多温区自动空调系统的控制方法克服了现有技术的缺陷，将多温区自动空调系统解耦并线性化处理，使其控制简单化，从而大幅度地提高温度风门位置控制的稳定性和可靠性。另外，所述方法能够使得车内温度迅速达到平衡，以快速地响应用户对多温区温度舒适度的需求。另外，所述方法在多温区自动空调系统开发周期短的情况下通过配置出风口温度传感器以节省标定时间，并且增加温度风门位置的控制精度。且，所述方法也极大地提高了国内汽车电子行业在多温区自动空调系统行业的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明一实施例中的一种用于多温区自动空调系统的控制方法的步骤流程图。

图2是双温区温度风门在蒸发器后空气温度为2度下的标定曲线。

图3是本发明所述用于多温区自动空调系统的控制方法的流程框图。

图4是本发明一实施例中的多温区自动空调系统的结构框图。

图5是本发明所述实施例中的多温区自动空调系统中的传感器安装位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本专利文档中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明实施例提供一种用于多温区自动空调系统的控制方法。以下将分别进行详细说明。

参见图1至图3，本发明提供一种用于多温区自动空调系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S110:通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度。

目前汽车空调在使用时，主要分三温区和双温区这两类多温区，其中三温区中的后排分区基本上不以独立的自动分区存在。在本实施例中，以双温区进行说明。双温区一般输入有多个传感器。

在本实施例中，在步骤S110中，目标出风口温度可以根据以下等式计算获得，

Tout_Require_L＝K*Tinc_targetL+C (1)以及

Tout_Require_R＝K*Tinc_targetR+C (2)，

其中Tout_Require_L和Tout_Require_R用于表示目标出风口温度，即分为左温区当前目标出风口温度和右温区当前出风口温度；Tinc_targetL和Tinc_targetR用于表示设定的目标车内平均温度，即分别为左温区当前目标车内平均温度和右温区当前目标车内平均温度，K为出风口温度的比例系数，C为增加或减小出风口温度值。

而上述的Tinc_targetL和Tinc_targetR可以通过以下的等式来计算获得：

Tinc_targetL＝P*Tinc_tsetL+Q*N*Tinc_current+G*Tsun (3)，

Tinc_targetR＝P*Tinc_tsetR+Q*(1-N)*Tinc_current+G*Tsun (4)，

其中Tinc_tset为用户设定温度，Tsun为阳光强度，Tinc_current为修正后的车内平均温度，N为左右温区权重系数，P为用于改变设定温度的权重，Q为用于改变车内温度的权重，G为用于改变阳光强度的权重。

在本实施例中，所述修正后的车内平均温度可以根据以下等式计算获得：Tinc_current＝A*Tamb+B*Tinc+C (5)，其中，Tinc_current为修正后的车内平均温度，Tamb为环境温度传感器所采集的温度，Tinc为车内温度传感器所采集的温度，A为根据不同环境温度下对车内温度的修正补偿系数，B为车内温度修正系数，默认值为1，C为直接对车内温度的修正偏置量。因此，等式(5)是为了根据车内温度传感器对实际车内温度进行修正，使得计算得到的Tinc_current更接近于真实车内平均温度。

也就是说，在分别获得左右温区目标车内平均温度的基础上，可以根据上述等式(3)和等式(4)以及等式(1)和等式(2)相应地获得温度风门线性的目标输入量Tout_Require_L和Tout_Require_R。

步骤S120：根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线。

不同汽车在设计时，其对应的自动空调系统可能会不一样，于是，需要将不同的自动空调系统进行标定。温度风门线性标定为自动控制中最重要的一部分。温度风门线性标定原理为温度风门线性标定在冷源和热源固定且温度风门固定的情况下，固定温度的进风经过自动空调系统后其出风口温度也为固定。基于温度风门线性标定原理，可以按一定比例调节各个温区温度风门，该比例是根据标定资源来确定的。比例调节在资源充足下按照5％为一标定点，资源一般情况下取10％为一个点。进一步而言，在0％端出风口温度接近与蒸发器后空气温度，在100％端出风口温度接近于发动机冷却液温度，于是就可以获得当前进风温度下不同的出风口温度。在温度风门的调节从最冷端到最热端完成一固定进风温度的线性标定，如图2所示是双温区温度风门在蒸发器后空气温度为2度下的标定曲线，其中最上面的线为多个温度风门的调节百分比，从100％调节到0％，再从0％调节到100％，第二条曲线对应右温区在对应百分比下的出风口温度，第三条曲线对应左温区在对应百分比下的出门口温度。

在实施例中，按照10度间隔为一标定点，对多温区自动空调系统进行线性化处理，以获得所述关系函数。当然，在其他部分实施例中，标定可以选取的间隔点更小，从而进一步提高精准度。

步骤S130：根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度。

在步骤S120中，根据获得的进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线。于是在步骤S130进行函数化，形成以下等式。

Tout_current_L＝F(Tin,Twat,Vtemp_left) (6)

Tout_current_R＝F(Tin,Twat,Vtemp_right) (7)

上述的等式计算为开环计算。其中，Tout_current_L为实际左温区出风口温度，Tout_current_R为实际右温区出风口温度，Tin为进风温度，在一般情况下，蒸发器后空气温度可以等效于Tin。Vtemp_left为左温区温度风门位置反馈电压，Vtemp_right为右温区温度风门位置反馈电压。

由于车内温度舒适度的调节主要依靠出风口温度，出风口温度的准确性、稳定性、快速性等直接决定了车内自动空调系统中的控制器自动控制的好坏。

因此，需要通过调节温度风门，使得实际出风口温度与计算出的需求出风口温度(Tout_require_L和Tout_require_R)吻合。

Tout_require_L和Tout_require_R是根据上述等式(1)和(2)计算出的需求出风口温度，即作为温度风门控制的目标值。根据上述函数(6)和(7)，分别将Tout_require_L代替Tout_current_L,Tout_require_R代替Tout_current_R,从而可以获得温度风门开度(即温度风门的调节位置)Vtemp_left和Vtemp_right。由于上述函数(6)和(7)是通过实际车辆标定获得，因此，计算出的温度风门度是准确的。

步骤S140：根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置，从而改变出风口温度。

当计算出温度风门开度后，可以控制相应的执行机构，调整温度风门至相应的位置，从而改变出风口温度。

另外，为了确保温度风门调节的正确性，可以容易地通过实际车辆得到验证。由于上述步骤的开环计算方式可以很快地计算出温度风门的调节位置，于是出风口温度会快速地发生变化，从而给予用户的反馈是非常及时的。

在本实施例中，优选的，在步骤S140之后，进一步包括闭环控制，具体步骤如下：

步骤S150：通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度。

步骤S160：根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算。

步骤S170：根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

上述步骤S150至S170是通过一闭环控制方式来实现的，具体参见图3所示。图3仅展示了左温区控制的流程框图，右温区控制的流程框图与左温区控制的流程框图相似。

在上述步骤中，通过对出风口温度传感器采集的实际出风口温度Tout_AD_L、Tout_AD_R与实际需求目标出风温度Tout_require_L、Tout_require_R的偏差来进行调节，两者的误差作为调节收入，最终使得两者的偏差值趋向于一预设值。此处，预设值为0。这样，通过上述步骤的实施，不仅可以减少开环时标定的工作量，而且可以修正在标定中的偏差，从而提高出风口温度的控制精度。当然，在其他实施例中，如果开环时，计算出的温度风门的调节位置非常准确的，可以省略上述步骤S150至S170，并且节约成本。

因此，所述用于多温区自动空调系统的控制方法利用开环控制的原理，将标定数据逆向使用，根据多温区温度风门线性拟合的函数，在获得冷却液温度和进风温度的情况下，调节多温区的温度风门热源比例，以获得实际目标出风口温度。在实际控制中，根据各传感器所输入的温度数据、用户设定温度等，计算获得多温区目标出风口温度。根据多温区目标出风口温度和多温区温度风门线性拟合的函数，可以容易地获得多温区温度风门的调节位置。当未配置出风口温度传感器的多温区自动空调系统，能够快速计算获得各个温区的温度风门的调节位置。当配置出风口温度传感器的多温区自动空调系统，可以根据各个温区的出风口温度传感器的反馈进行闭环修正，使得各个温区的出风口温度更加精确。

参见图4至图5，本发明还提供一种多温区自动空调系统，所述系统包括：一目标出风口温度获取单元410、一关系函数获取单元420、一温度风门开度函数获取单元430和温度风门调整单元440。

其中，所述目标出风口温度获取单元410用于通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度。

所述关系函数获取单元420与所述目标出风口温度获取单元410相连，所述关系函数获取单元420用于根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线。

所述温度风门开度函数获取单元430与关系函数获取单元420相连，所述温度风门开度函数获取单元430用于根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度。

所述温度风门调整单元440与温度风门开度函数获取单元430相连，所述温度风门调整单元440用于根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置。

优选的，所述系统还包括：一实际出风口温度采集单元450、一偏差值计算单元460和一闭环修正单元470。

其中，所述实际出风口温度采集单元450用于通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度。所述偏差值计算单元460与所述实际出风口温度采集单元450相连，所述偏差值计算单元460用于根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算。所述闭环修正单元470用于与所述偏差值计算单元460相连，所述闭环修正单元470用于根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

另外，在本实施例中，所述系统还包括：一控制器(图中未示)。上述的目标出风口温度获取单元410、温度风门开度函数获取单元430、温度风门调整单元440、实际出风口温度采集单元450、偏差值计算单元460和闭环修正单元470设置在所述控制器中，所述控制器分别与一环境温度传感器、一车内温度传感器以及一执行构件相连。

根据上文的描述，可以清楚地说明本发明所述用于多温区自动空调系统的控制方法克服了现有技术的缺陷，将多温区自动空调系统解耦并线性化处理，使其控制简单化，从而大幅度地提高温度风门位置控制的稳定性和可靠性。另外，所述方法能够使得车内温度迅速达到平衡，以快速地响应用户对多温区温度舒适度的需求。另外，所述方法在多温区自动空调系统开发周期短的情况下通过配置出风口温度传感器以节省标定时间，并且增加温度风门位置的控制精度。且，所述方法也极大地提高了国内汽车电子行业在多温区自动空调系统行业的能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于多温区自动空调系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度；

(b)根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线；

(c)根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度；

(d)根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置，从而改变出风口温度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(d)之后，进一步包括：

(e)通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度；

(f)根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算；

(g)根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中的车内温度为修正后的车内平均温度，所述修正后的车内平均温度是根据以下等式计算获得：

Tinc_current＝A*Tamb+B*Tinc+C，其中，Tinc_current为修正后的车内平均温度，Tamb为环境温度传感器所采集的温度，Tinc为车内温度传感器所采集的温度，A为根据不同环境温度下对车内温度的修正补偿系数，B为车内温度修正系数，默认值为1，C为直接对车内温度的修正偏置量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，目标出风口温度可以根据以下等式计算获得，

Tout_Require＝K*Tinc_target+C，其中Tout_Require为目标出风口温度，Tinc_target为设定的目标车内平均温度，Tinc_target是根据以下等式计算获得：Tinc_target＝P*Tinc_tset+Q*N*Tinc_current+G*Tsun，其中Tinc_target为设定的目标车内平均温度，Tinc_tset为用户设定温度，Tsun为阳光强度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，按照10度间隔为一标定点，对多温区自动空调系统进行线性化处理，以获得所述关系函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，温度风门开度通过以下等式获得：

Tout_current＝F(Tin,Twat,Vtemp)，其中，Tout_current为实际出风口温度，Tin为进风温度，Vtemp为温度风门位置反馈电压。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设值为0。

8.一种多温区自动空调系统，其特征在于，包括：

一目标出风口温度获取单元，所述目标出风口温度获取单元用于通过获取环境温度、车内温度、用户设定温度和阳光强度以计算获得目标出风口温度；

一关系函数获取单元，所述关系函数获取单元与所述目标出风口温度获取单元相连，所述关系函数获取单元用于根据温度风门线性标定原理对多温区自动空调系统进行标定以获得进风温度、冷却液温度、温度风门开度和出风口温度之间的关系曲线；

一温度风门开度函数获取单元，所述温度风门开度函数获取单元与关系函数获取单元相连，所述温度风门开度函数获取单元用于根据关系曲线进行函数化，以计算获得温度风门开度；

一温度风门调整单元，所述温度风门调整单元与温度风门开度函数获取单元相连，所述温度风门调整单元用于根据所述温度风门开度来控制所述多温区自动空调系统的执行构件，以调整温度风门至相应的位置。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

一实际出风口温度采集单元，所述实际出风口温度采集单元用于通过设置在出风口位置的温度传感器来采集实际出风口温度；

一偏差值计算单元，所述偏差值计算单元与所述实际出风口温度采集单元相连，所述偏差值计算单元用于根据所述实际出风口温度与所述目标出风口温度进行偏差值计算；

一闭环修正单元，所述闭环修正单元用于与所述偏差值计算单元相连，所述闭环修正单元用于根据计算出的偏差值进行闭环修正，使得所述偏差值趋向于一预设值。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：一控制器，所述目标出风口温度获取单元、所述温度风门开度函数获取单元、所述温度风门调整单元、所述实际出风口温度采集单元、所述偏差值计算单元和所述闭环修正单元设置在所述控制器中，所述控制器分别与一环境温度传感器、一车内温度传感器以及一执行构件相连。