CN111497555B - 汽车空调采暖方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车空调采暖方法,在车辆上电状态为ON的前提下,通过采集用户的空调设定计算空调需求强度,同时结合采集到的发动机水温、蒸发器出风温度,判断是否采暖;通过采集车内温度、车内湿度、车外温度、日照强度信号,计算前挡露点温度与前挡内壁面温度,用于判断起雾风险;另外,采集VCU功率信息判定是否允许启动PTC;同时结合车速作为计算模型的输入,考虑车速对外循环进风的补偿作用。综合以上信息,得到该状态下的温度风门开度、出风模式、鼓风机档位、内循环比例、PTC功率及水泵占空比等输出。本发明在保证前挡不起雾的前提下,尽可能增大内循环的比例,以降低PTC、鼓风机、水泵等用电器的功耗,达成节能的目的。
Description
技术领域
本发明属于汽车空调技术领域,具体涉及一种汽车空调采暖方法,尤其适用于电动汽车。
背景技术
由于国家战略的推动,新能源汽车尤其是纯电动汽车近年来高速发展,各大传统车企及新型汽车企业纷纷加入竞争行列。在冬季北方的大部分寒冷地域对汽车空调的采暖需求强烈,为了满足空调采暖性能,传统方法往往使用辅助加热设备来提升采暖效果,比如PTC加热器、燃油辅助加热器等,虽然能够明显改善采暖效果,但是用车过程也会产生额外的能源消耗,导致整车在冬季采暖时,续驶里程下降较多引起很多用户的抱怨。
因此,有必要开发一种汽车空调采暖方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车空调采暖方法,能有效降低采暖功耗。
本发明所述的一种汽车空调采暖方法,汽车空调系统的进风具有三种状态,分别为内循环状态、外循环状态和内循环补偿状态;当空调进风为内循环状态,则为内循环模式;当空调进风为外循环状态,则为外循环模式;当空调进风为内、外循环的混合风,则为内循环补偿状态;该采暖方法采用的控制系统包括热管理控制器,以及分别与热管理控制器连接的车内温湿度采集模块、车外温度传感器、日照传感器和蒸发器温度传感器,通过整车CAN获取车速、发动机水温信号作为控制信号输入;该方法包括以下步骤:
在车辆上电状态为ON时;
通过传感器实时采集车内温度、车内湿度、车外温度和日照强度Ts;
热管理控制器根据车内湿度、车内温度信号计算前挡露点温度Td;
热管理控制器根据车内温度、车外温度、日照强度信号Ts计算前挡内壁面温度Tw;
热管理控制器根据前挡露点温度Td、前挡内壁面温度Tw和日照强度Ts计算起雾概率P,若起雾概率P大于预设值,则跳转至除雾模式,以保证行车安全;
同时,热管理控制器根据用户的空调设定,计算得出用户的空调需求强度Da;同时结合采集到的发动机水温和蒸发器出风温度信号用于判断是否采暖;
同时,采集VCU(电控单元)功率信息判定是否允许启动PTC;
同时,结合车速作为计算模型的输入,考虑车速对外循环进风的补偿作用;
热管理控制器根据前挡起雾概率P、空调需求强度Da、车速、发动机水温及蒸发器出风温度,控制温度风门开度、出风模式、鼓风机档位、内循环比例、PTC功率及水泵占空比。
进一步,所述前挡起雾概率P的计算公式为:
P=f(Tw,Td,Ts);
其中,Tw为前挡内壁面温度,通过车内温度、车外温度、日照强度信号计算得到;
Td为前挡露点温度,通过车内湿度、车内温度信号计算得到;
Ts为日照强度,通过日照强度传感器测得;
f(Tw,Td,Ts)为Tw,Td,Ts的函数,通过试验标定得到。
进一步,所述用户空调需求强度Da根据用户的空调设定、车内温度、车外温度以及日照强度计算得到,用于评估用户的空调需求强度。
进一步,所述温度风门开度的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da计算得到温度风门开度,同时热管理控制器中存储有不同模式下温度风门开度的修正表,用于修正空调箱实际温度线性与理论的偏差。
进一步,所述出风模式的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da和前挡起雾概率P,插值得到出风模式,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da、前挡起雾概率P与出风模式的对应关系表。
进一步,所述鼓风机档位的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,插值得到鼓风机档位,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da与鼓风机档位的对应关系表。
进一步,所述内循环比例的具体控制方法为:
在前挡无起雾风险的前提下,根据计算得到的前挡起雾概率P及用户空调需求强度Da,插值得到内循环比例,根据内循环比例控制进气风门开度,进风模式分为内循环、外循环及内循环补偿状态,热管理控制器中存储有前挡起雾概率P、空调需求强度Da与内循环比例的对应关系表。
进一步,所述PTC功率的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,同时结合当前的鼓风机档位和内循环比例信息,插值得到PTC功率,热管理控制器中存储有不同鼓风机档位、内循环比例条件下的用户空调需求强度与PTC功率的对应关系表。
进一步,所述水泵占空比的具体控制方法为:
根据当前的PTC功率及鼓风机档位,插值得到水泵占空比,从而提供相应的流量满足采暖性能,热管理控制器中存储有不同PTC功率、鼓风机档位与水泵占空比的对应关系表。
进一步,所述PTC为高压电加热器,用于电动汽车乘员舱采暖;所述热管理控制器用于采集、处理车内外相关信号,控制与整车热管理相关的电子部件,以达成整车热管理相关性能;所述相关的电子部件包括鼓风机、风门执行器、电子水泵和PTC。
进一步,所述车速信号用于考虑车速对外循环进风的补偿作用,用于修正外循环开启状态下的鼓风机电压。
进一步,所述发动机水温信号用于低温条件下的温度风门模式、出风模式、鼓风机档位的控制,以防止冷风吹面,同时保证发动机水温快速升温;
所述发动机水温信号通过水温传感器采集,热管理控制器通过整车CAN获取信号。
进一步,所述蒸发器出风温度用于高温条件下的温度风门模式、出风模式以及鼓风机档位的控制,以防止热风吹面,同时减小空调出风异味对乘员的影响。
本发明具有以下优点:
(1)通过对比,在实施本发明方案后,在前挡不起雾的前提下,相同时间内可达成与原方法(采用外循环采暖)相同的采暖效果;
(2)实施本发明方案后,在达成相同采暖效果的前提下,相对于原方法可降低30%的采暖能耗。
综上所述,本发明从满足用户的需求出发,在保证前挡不起雾的前提下,尽可能地增加内循环的比例,同时合理控制电子水泵、鼓风机档位等,能够大幅降低空调采暖功耗,减少冬季采暖对整车续驶里程的影响。
附图说明
图1为本发明中汽车空调采暖方法的控制策略流程图;
图2为本发明中对比节能效果所用的工况曲线图;
图3为采用本发明和现有技术的采暖效果对比图;
图4为采用本发明和现有技术的采暖能耗对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本实施例中,一种汽车空调采暖方法,汽车空调系统的进风具有三种状态,分别为内循环状态、外循环状态和内循环补偿状态。当空调进风为内循环状态,则空调箱为内循环模式;当空调进风为外循环状态,则空调箱为外循环模式;当空调进风为内、外循环的混合风,则为内循环补偿状态。
该采暖方法采用的控制系统包括热管理控制器,以及分别与热管理控制器连接的车内温湿度采集模块、车外温度传感器、日照传感器和蒸发器温度传感器,通过整车CAN获取车速、发动机水温信号作为控制信号输入。
本实施例中,一种汽车空调采暖方法,具体包括以下步骤:
在车辆上电状态为ON时;
通过传感器实时采集车内的空气温度、空气湿度、车外温度和日照强度;
热管理控制器根据车内湿度、车内温度信号计算前挡露点温度Td;
热管理控制器根据车内温度、车外温度、日照强度信号计算前挡内壁面温度Tw;
热管理控制器根据前挡露点温度Td、前挡内壁面温度Tw和日照强度Ts计算起雾概率P,如起雾风险较高,则需跳转至除雾模式,以保证行车安全;
同时,热管理控制器根据用户的空调设定,计算得出用户的空调需求强度Da;同时结合采集到的发动机水温和蒸发器出风温度信号用于判断是否采暖;
同时,采集VCU功率信息判定是否允许启动PTC;
同时,结合车速作为计算模型的输入,考虑车速对外循环进风的补偿作用;
热管理控制器根据前挡起雾概率P、空调需求强度Da、车速、发动机水温及蒸发器出风温度等参数,控制温度风门开度、出风模式、鼓风机档位、内循环比例、PTC功率及水泵占空比等。本实施例的目的是,在保证前挡不起雾的前提下,尽可能增大内循环的比例,以降低PTC、鼓风机、水泵等用电器的功耗,达成节能的目的。
本实施例中,所述前挡起雾概率P的计算公式为:P=f(Tw,Td,Ts)
其中,Tw为前挡内壁面温度,通过车内温度、车外温度、日照强度信号计算得到;
Td为前挡露点温度,通过车内湿度、车内温度信号计算得到;
Ts为日照强度,通过日照强度传感器测得;
f(Tw,Td,Ts)为Tw,Td,Ts的函数,通过试验标定得到。
本实施例中,所述用户空调需求强度Da根据用户的空调设定、车内温度、车外温度、日照强度等参数计算得到,用于评估用户的空调需求强度,与前挡起雾概率P的方法类似。
本实施例中,所述车速信号用于考虑车速对外循环进风的补偿作用,用于修正外循环开启状态下的鼓风机电压。
本实施例中,所述发动机水温信号用于低温条件下的温度风门模式、出风模式、鼓风机档位等的控制,以防止冷风吹面,同时保证发动机水温快速升温;
本实施例中,所述发动机水温信号通过水温传感器采集,热管理控制器通过整车CAN获取信号。
本实施例中,所述蒸发器出风温度用于高温条件下的温度风门模式、出风模式、鼓风机档位等的控制,以防止热风吹面,同时减小空调出风异味对乘员的影响;
本实施例中,所述温度风门开度的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,计算得到温度风门开度,同时热管理控制器中存储有不同模式下温度风门开度的修正表,用于修正空调箱实际温度线性与理论的偏差。
本实施例中,所述出风模式的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da和前挡起雾概率P,插值得到出风模式,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da、前挡起雾概率P与出风模式的对应关系表。
本实施例中,所述鼓风机档位的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,插值得到鼓风机档位,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da与鼓风机档位的对应关系表。
本实施例中,所述内循环比例的具体控制方法为:
在前挡无起雾风险的前提下,根据计算得到的前挡起雾概率P及用户空调需求强度Da,插值得到内循环比例,根据内循环比例控制进气风门开度,进风模式可分为内循环、外循环及内循环补偿状态,热管理控制器中存储有前挡起雾概率P、空调需求强度Da与内循环比例的对应关系表。
本实施例中,所述PTC功率的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,同时结合当前的鼓风机档位、内循环比例等信息,插值得到PTC功率,热管理控制器中存储有不同鼓风机档位、内循环比例条件下的用户空调需求强度与PTC功率的对应关系表。
本实施例中,所述水泵占空比的具体控制方法为:
根据当前的PTC功率及鼓风机档位,插值得到水泵占空比,从而提供相应的流量满足采暖性能,热管理控制器中存储有不同PTC功率、鼓风机档位与水泵占空比的对应关系表;
本实施例中,所述PTC为高压电加热器,用于电动汽车乘员舱采暖;所述热管理控制器用于采集、处理车内外相关信号,控制与整车热管理相关的电子部件(如鼓风机、风门执行器、电子水泵、PTC等),以达成整车热管理相关性能。
表1
通过对比,使用本实施例所述的汽车空调采暖方法,能够有效降低空调采暖功耗,对比数据详见表1。在实施本实施例所述的方法后,在相同时间内,乘员舱可达成与原方法相同的采暖效果(参见图3),两次试验的乘员舱平衡温度仅相差0.1℃;实施本实施例所述的方法后,在达成相同采暖效果的前提下,相对于原方法能够降低30%的采暖能耗(参见图4)。故本实施例所述的方法能够有效降低空调采暖能耗。
以上介绍了本实施例所述的一种节能的汽车空调采暖方法,但通过对前述实施案例所提出的方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行替换,依然可以变换出其他的方案;而这些对于本发明的修改或者替换,并不使相应方案的本质脱离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种汽车空调采暖方法,汽车空调系统的进风具有三种状态,分别为内循环状态、外循环状态和内循环补偿状态;当空调进风为内循环状态,则为内循环模式;当空调进风为外循环状态,则为外循环模式;当空调进风为内、外循环的混合风,则为内循环补偿状态;该采暖方法采用的控制系统包括热管理控制器,以及分别与热管理控制器连接的车内温湿度采集模块、车外温度传感器、日照传感器和蒸发器温度传感器,通过整车CAN获取车速、发动机水温信号作为控制信号输入;其特征在于,该方法包括以下步骤:
在车辆上电状态为ON时;
通过传感器实时采集车内温度、车内湿度、车外温度和日照强度Ts;
热管理控制器根据车内湿度、车内温度信号计算前挡露点温度Td;
热管理控制器根据车内温度、车外温度、日照强度信号Ts计算前挡内壁面温度Tw;
热管理控制器根据前挡露点温度Td、前挡内壁面温度Tw和日照强度Ts计算起雾概率P,若起雾概率P大于预设值,则跳转至除雾模式;
同时,热管理控制器根据用户的空调设定,计算得出用户的空调需求强度Da;同时结合采集到的发动机水温和蒸发器出风温度信号用于判断是否采暖;
同时,采集VCU功率信息判定是否允许启动PTC;
同时,结合车速作为计算模型的输入,考虑车速对外循环进风的补偿作用;
热管理控制器根据前挡起雾概率P、空调需求强度Da、车速、发动机水温及蒸发器出风温度,控制温度风门开度、出风模式、鼓风机档位、内循环比例、PTC功率及水泵占空比;
所述内循环比例的具体控制方法为:
在前挡无起雾风险的前提下,根据计算得到的前挡起雾概率P及用户空调需求强度Da,插值得到内循环比例,根据内循环比例控制进气风门开度,进风模式分为内循环、外循环及内循环补偿状态,热管理控制器中存储有前挡起雾概率P、空调需求强度Da与内循环比例的对应关系表。
2.根据权利要求1所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述前挡起雾概率P的计算公式为:
P=f(Tw,Td,Ts);
其中,Tw为前挡内壁面温度,通过车内温度、车外温度、日照强度信号计算得到;
Td为前挡露点温度,通过车内湿度、车内温度信号计算得到;
Ts为日照强度,通过日照强度传感器测得;
f(Tw,Td,Ts)为Tw,Td,Ts的函数,通过试验标定得到。
3.根据权利要求1或2所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述用户空调需求强度Da根据用户的空调设定、车内温度、车外温度以及日照强度计算得到,用于评估用户的空调需求强度。
4.根据权利要求3所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述温度风门开度的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da计算得到温度风门开度,同时热管理控制器中存储有不同模式下温度风门开度的修正表,用于修正空调箱实际温度线性与理论的偏差。
5.根据权利要求1或2或4所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述出风模式的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da和前挡起雾概率P,插值得到出风模式,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da、前挡起雾概率P与出风模式的对应关系表。
6.根据权利要求5所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述鼓风机档位的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,插值得到鼓风机档位,热管理控制器中存储有用户空调需求强度Da与鼓风机档位的对应关系表。
7.根据权利要求1或2或4或6所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述PTC功率的具体控制方法为:
根据计算得到的用户空调需求强度Da,同时结合当前的鼓风机档位和内循环比例信息,插值得到PTC功率,热管理控制器中存储有不同鼓风机档位、内循环比例条件下的用户空调需求强度与PTC功率的对应关系表。
8.根据权利要求7所述汽车空调采暖方法,其特征在于:所述水泵占空比的具体控制方法为:
根据当前的PTC功率及鼓风机档位,插值得到水泵占空比,从而提供相应的流量满足采暖性能,热管理控制器中存储有不同PTC功率、鼓风机档位与水泵占空比的对应关系表。
9.根据权利要求8所述的汽车空调采暖方法,其特征在于:所述PTC为高压电加热器,用于电动汽车乘员舱采暖;所述热管理控制器用于采集、处理车内外相关信号,控制与整车热管理相关的电子部件,以达成整车热管理相关性能;所述相关的电子部件包括鼓风机、风门执行器、电子水泵和PTC。
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