CN112622565A - 电动汽车乘员舱热管理及电子设备 - Google Patents

电动汽车乘员舱热管理及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电动汽车乘员舱热管理方法及电子设备，方法包括：响应于乘员舱加热请求，确定车内舒适性温度目标；确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热。本发明降低乘员舱空调的目标温度，降低能耗，同时控制乘员座椅加热，提升人体与物体间的接触温度，来改善人体热舒适性，从而实现在可达热舒适性一致的前提下，降低电动汽车能耗，提升车辆续航与用户体验，进而提升技术力与品牌力。

Description

电动汽车乘员舱热管理及电子设备
技术领域
本发明涉及汽车相关技术领域，特别是一种电动汽车乘员舱热管理及电子设备。
背景技术
目前电动车乘员舱热管理控制策略仅依赖于空调系统实现。通过空调系统来调节乘员舱温度。
在对乘员舱加热时，电动汽车主要由空调系统的高压加热器，例如高压正温度系数热敏电阻(Positive Temperature Coefficient，PCT)进行加热。
然而，在低温环境下，电动汽车的空调系统采用高压加热器的能耗问题突出，严重影响车辆续航与用户体验。
如果优化能耗，则需解决加热器结构优化、出风口布置优化、以及车体隔热保温优化，以上均属于技术力深层开发，涉及不菲的开发和应用成本。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术为电动汽车采用空调系统加热能耗较大的技术问题，提供一种电动汽车乘员舱热管理及电子设备。
本发明提供一种电动汽车乘员舱热管理方法，包括：
响应于乘员舱加热请求，确定车内舒适性温度目标；
确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热。
进一步地，所述乘员座椅采用第一加热器加热，所述乘员舱空调采用第二加热器加热，所述第一加热器的功耗低于所述第二加热器的功耗。
进一步地，在相同时间内，所述乘员座椅采用所述车内接触温度目标加热所消耗的能量为第一能量，所述乘员舱空调将乘员舱内空气温度从所述车内空气温度目标加热至所述车内舒适性温度目标所消耗的能量为第二能量，所述第一能量小于所述第二能量。
进一步地，所述控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，具体包括：
在预设快速加热时间段内，采用加温曲线确定所述车内接触温度目标，所述车内接触温度目标与时间正相关，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热；
经过所述快速加热时间段后，车内接触温度目标在预设接触温度区间内，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热。
更进一步地，在所述快速加热时间段内，所述车内接触温度目标小于所述接触温度区间的最小温度值。
更进一步地，所述接触温度区间的最小温度值大于所述车内舒适性温度目标。
更进一步地，在所述快速加热时间段内，根据所述车内舒适性温度目标、和/或车外温度确定所述加温曲线。
进一步地，所述确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，具体包括：
获取车外温度；
如果车外温度在预设车外温度阈值范围内，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热；
如果车外温度在预设车外温度阈值范围外，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热。
更进一步地，所述车外温度阈值范围低于0℃。
本发明提供一种电动汽车乘员舱热管理电子设备，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如前所述的电动汽车乘员舱热管理方法。
本发明降低乘员舱空调的目标温度，降低能耗，同时控制乘员座椅加热，提升人体与物体间的接触温度，来改善人体热舒适性，从而实现在可达热舒适性一致的前提下，降低电动汽车能耗，提升车辆续航与用户体验，进而提升技术力与品牌力。
附图说明
图1为本发明一实施例一种电动汽车乘员舱热管理方法的工作流程图；
图2为本发明一实施例一种电动汽车乘员舱热管理方法的工作流程图；
图3为本发明在不同温度下的实验结果示意图；
图4为加热曲线示意图；
图5为测试的效果说明辅助示意数据；
图6为本发明最佳实施例的工作流程图；
图7为本发明一种电动汽车乘员舱热管理方法及电子设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示为本发明一实施例一种电动汽车乘员舱热管理方法的工作流程图，包括：
步骤S101，响应于乘员舱加热请求，确定车内舒适性温度目标；
步骤S102，确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热。
具体来说，本发明应用于汽车电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)。
在接收到乘员舱加热请求时，触发步骤S101。乘员舱加热请求，可以通过检测车外温度，来判断是否开启乘员舱加热。也可以由乘员通过按键点击、语音输入等方式，触发开启乘员舱加热。步骤S101确定车内舒适性温度目标。车内舒适性温度目标可以由用户输入，也可以由系统预先确定一个固定的车内舒适性温度目标，也可以根据车外温度确定一个车内舒适性温度目标。
步骤S102，将车内舒适性温度目标减去预设节能温度得到车内空气温度目标。同时，步骤S102，对乘员座椅进行加热。其中，节能温度可以通过比较所节省的能耗和对乘员座椅加热所增加的能耗进行比较确定。
由于乘员座椅加热采用的是接触加热，是通过提升与人体直接接触的座椅来提高人体的热舒适性，且乘员座椅的加热范围集中。而空调加热是对乘员舱内空气加热，需要通过提升整个乘员舱的空气来提高人体的热舒适性。是对人体的间接加热，且需要对整个乘员舱的空气加热，加热范围较大。因此，在可达热舒适性一致的前提下，采用乘员座椅加热的能耗显著低于采用空调加热的能耗。
本发明降低乘员舱空调的目标温度，降低能耗，同时控制乘员座椅加热，提升人体与物体间的接触温度，来改善人体热舒适性，从而实现在可达热舒适性一致的前提下，降低电动汽车能耗，提升车辆续航与用户体验，进而提升技术力与品牌力。
实施例二
如图2所示为本发明一实施例一种电动汽车乘员舱热管理方法的工作流程图，包括：
步骤S201，响应于乘员舱加热请求，确定车内舒适性温度目标；
步骤S202，获取车外温度；
步骤S203，如果车外温度在预设车外温度阈值范围内，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，所述车外温度阈值范围低于0℃，所述乘员座椅采用第一加热器加热，所述乘员舱空调采用第二加热器加热，所述第一加热器的功耗低于所述第二加热器的功耗，在相同时间内，所述乘员座椅采用所述车内接触温度目标加热所消耗的能量为第一能量，所述乘员舱空调将乘员舱内空气温度从所述车内空气温度目标加热至所述车内舒适性温度目标所消耗的能量为第二能量，所述第一能量小于所述第二能量；
步骤S204，如果车外温度在预设车外温度阈值范围外，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热。
具体来说，根据车外温度来判断是执行步骤S203还是步骤S204。实验表明，0℃环境中采用步骤S203的节能效果已不明显。而-10℃以下的环境，对电池的考验更大，节能主要考虑电池本身。因此，当车外温度在车外温度阈值范围内，执行步骤S203，否则执行步骤S204。
如图3所示的实验结果，在车外温度为-10～-5℃环境中，在可达热舒适性一致的前提下，相比现有技术的热管理，本申请的热管理能耗降低19.2％～37.0％，相当于低温里程缩减减少5.6％～10.8％。低温环境下，可提升车辆续航与用户体验，进而提升技术力与品牌力。
因此，优选地，车外温度阈值范围为[-10℃，-5℃]。
以乘员座椅采用所述车内接触温度目标加热所消耗的能量为第一能量，所述乘员舱空调将乘员舱内空气温度从所述车内空气温度目标加热至所述车内舒适性温度目标所消耗的能量为第二能量，可以通过多次实验选地合适的加热器，使得所述第一能量小于所述第二能量。
例如，乘员舱空调采用的是高压大功率的加热器PTC制热，最高可达6000W，通过提升乘员舱内空气温度，来改善人体热舒适性。而座椅的加热，则利用低功耗温控部品，一般为低压12V小功率的加热器，加热座椅制热功率约15～60W/pcs，通过提升人体与物体间的接触温度，来改善人体热舒适性。其中，W为单位(瓦特)，pcs为单位(个)，指单个加热座椅。
本实施例根据车外温度确定是否降低空调温度并开启乘员座椅加热，以提高热管理策略开启的准确性。
在其中一个实施例中，所述控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，具体包括：
在预设快速加热时间段内，采用加温曲线确定所述车内接触温度目标，所述车内接触温度目标与时间正相关，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热；
经过所述快速加热时间段后，车内接触温度目标在预设接触温度区间内，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热。
如图4所示为加热曲线，在快速加热时间段t1内，采用加温曲线确定所述车内接触温度目标，图4中横坐标为时间，纵坐标为车内接触温度目标，具体的加热曲线可以通过多次实验，获得多组温度与时间数据，并通过曲线拟合方式拟合得到加温曲线。车内接触温度目标与时间正相关，即车内接触温度目标随时间增大而增大。
本实施例对于乘员座椅，采用两段加热，保证座椅加热持续发挥最大舒适性，不过热但又可以补偿车内空气温度的降低，以确保节能实现。
在其中一个实施例中，在所述快速加热时间段内，所述车内接触温度目标小于所述接触温度区间的最小温度值。
考虑到不使座椅过热导致用户干预座椅控制(比如退出或者降档)，所以还需对这个时间段内的座椅温度目标做最大值，例如33℃的限制。该最大值小于之后维温阶段的接触温度区间的最小温度值。接触温度区间优选为(33℃，38℃]，同样避免座椅过热。
本实施例通过限定快速加热时间段内的车内接触温度目标的最大值，避免座椅过热导致用户干预座椅控制。
在其中一个实施例中，所述接触温度区间的最小温度值大于所述车内舒适性温度目标。
由于座椅的加热器与人体之间，需要通过座椅本身导热。因此本实施例的接触温度区间的最小温度值大于所述车内舒适性温度目标，从而使得经过座椅本身导热后的热量能够满足人体热舒适性要求。
在其中一个实施例中，在所述快速加热时间段内，根据所述车内舒适性温度目标、和/或车外温度确定所述加温曲线。
具体来说，可以预先标定多个加温曲线。
可以根据车内舒适性温度目标选择加温曲线；或者
或者根据车外温度选择加温曲线；
可以根据车内舒适性温度目标与车外温度的差值选择加温曲线。例如陡峭、或舒缓的加温曲线。
本实施例根据所述车内舒适性温度目标、和/或车外温度确定所述加温曲线，从而适应不同的车内外环境。
如图6所示为本发明最佳实施例的工作流程图，包括：
步骤S601，通过车外温度传感器、车外湿度传感器、阳光辐照传感器获取车外环境数据，通过车内空气温度传感器获取车内环境数据，通过开关设置、循环设置、风量设置、温度设置、出风设置、自动设置，确定用户设置数据，基于车外环境数据、车内环境数据、以及用户设置数据确定舒适性目标Ta，如果车外温度∈[-10℃，-5℃]，执行步骤S602和步骤S603，否则车外温度
Figure BDA0002851203770000081
执行步骤S604；
步骤S602，确定车内接触温度目标TCL作为座椅温度目标，通过向座椅设定加热档位目标，加热座椅，通过座椅温度传感器反馈座椅是否达到座椅温度目标；
步骤S603，确定车内空气温度目标为Ta-N作为空调通道温度目标，N为预设节能温度，通过向循环风机设定循环比例目标，向鼓风机设定风量目标，向冷暖电机设定冷暖比例目标，向PTC设定PTC档位目标，向模式电机设定出风位置目标，加热车内空气，并通过通道温度传感器监控空调通道温度是否达到空调通道温度目标；
步骤S604，确定车内空气温度目标为Ta作为空调通道温度目标，N为预设节能温度，通过向循环风机设定循环比例目标，向鼓风机设定风量目标，向冷暖电机设定冷暖比例目标，向PTC设定PTC档位目标，向模式电机设定出风位置目标，加热车内空气，并通过通道温度传感器反馈空调通道温度是否达到空调通道温度目标。
如图5所示为测试的效果说明辅助示意数据，其中左侧图表中，左半区为空调控制温度与时间关系，右半区为车内空气温度与时间关系。右侧图表中，左半球为加热座椅控制温度与时间关系，右半区为接触温度与时间关系。
本实施例从人体热舒适性模型出发，将乘员舱具有温控调节功能的部品控制集中在同一控制器中，基于舒适性目标进行了协同匹配和自动处理。在乘员舱快速制热(升温)、稳定制热(维温)阶段，降低空气温度(降低高能耗)，增加座椅温度(增加低能耗)，加热座椅和加热车内空气的总功耗相比现有技术降低，从而整体降低乘员舱热管理能耗。
实施例四
如图7所示为本发明一实施例一种电动汽车乘员舱热管理电子设备的硬件结构示意图，包括：
至少一个处理器701；以及，
与至少一个所述处理器701通信连接的存储器702；其中，
所述存储器702存储有可被至少一个所述处理器701执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器701执行，以使至少一个所述处理器701能够执行如前所述的电动汽车乘员舱热管理方法。
电子设备优选为汽车电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)。图7中以一个处理器701为例。
电子设备还可以包括：输入装置703和显示装置704。
处理器701、存储器702、输入装置703及显示装置704可以通过总线或者其他方式连接，图中以通过总线连接为例。
存储器702作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的电动汽车乘员舱热管理方法对应的程序指令/模块，例如，图1所示的方法流程。处理器701通过运行存储在存储器702中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的电动汽车乘员舱热管理方法。
存储器702可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电动汽车乘员舱热管理方法的使用所创建的数据等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至执行电动汽车乘员舱热管理方法的装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置703可接收输入的用户点击，以及产生与电动汽车乘员舱热管理方法的用户设置以及功能控制有关的信号输入。显示装置704可包括显示屏等显示设备。
在所述一个或者多个模块存储在所述存储器702中，当被所述一个或者多个处理器701运行时，执行上述任意方法实施例中的电动汽车乘员舱热管理方法。
本发明降低乘员舱空调的目标温度，降低能耗，同时控制乘员座椅加热，提升人体与物体间的接触温度，来改善人体热舒适性，从而实现在可达热舒适性一致的前提下，降低电动汽车能耗，提升车辆续航与用户体验，进而提升技术力与品牌力。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，包括：
响应于乘员舱加热请求，确定车内舒适性温度目标；
确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热。
2.根据权利要求1所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述乘员座椅采用第一加热器加热，所述乘员舱空调采用第二加热器加热，所述第一加热器的功耗低于所述第二加热器的功耗。
3.根据权利要求1所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，在相同时间内，所述乘员座椅采用所述车内接触温度目标加热所消耗的能量为第一能量，所述乘员舱空调将乘员舱内空气温度从所述车内空气温度目标加热至所述车内舒适性温度目标所消耗的能量为第二能量，所述第一能量小于所述第二能量。
4.根据权利要求1所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，具体包括：
在预设快速加热时间段内，采用加温曲线确定所述车内接触温度目标，所述车内接触温度目标与时间正相关，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热；
经过所述快速加热时间段后，车内接触温度目标在预设接触温度区间内，控制乘员座椅采用所述车内接触温度目标作为目标温度加热。
5.根据权利要求4所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，在所述快速加热时间段内，所述车内接触温度目标小于所述接触温度区间的最小温度值。
6.根据权利要求4所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述接触温度区间的最小温度值大于所述车内舒适性温度目标。
7.根据权利要求4所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述加温曲线为多条，根据所述车内舒适性温度目标、和/或车外温度选定所述加温曲线。
8.根据权利要求1所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热，具体包括：
获取车外温度；
如果车外温度在预设车外温度阈值范围内，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标减去预设节能温度，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热，控制乘员座椅采用车内接触温度目标作为目标温度加热；
如果车外温度在预设车外温度阈值范围外，则确定车内空气温度目标为所述车内舒适性温度目标，控制乘员舱空调采用所述车内空气温度目标作为目标温度加热。
9.根据权利要求8所述的电动汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述车外温度阈值范围低于0℃。
10.一种电动汽车乘员舱热管理电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及，
与至少一个所述处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被至少一个所述处理器执行的指令，所述指令被至少一个所述处理器执行，以使至少一个所述处理器能够执行如权利要求1-9任一项所述的电动汽车乘员舱热管理方法。
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