CN114312286A - 一种主动式格栅控制方法、存储介质及智能终端 - Google Patents

一种主动式格栅控制方法、存储介质及智能终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种主动式格栅控制方法、存储介质及智能终端，包括如下步骤：获取目标风量；基于当前车速、目标风量与机外余压的模型，获取机外余压；机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开；机外余压大于0，将主动式格栅的开口角度调整至目标开度，以调整风阻。通过对不同通风量下获取不同的机外余压，通过机外余压的大小来判断主动式格栅的开启或关闭，或者开口角度，当车速提供的全压压力带来的通风量超过冷凝器散热需求风量时，就调小格栅开度，加大格栅流阻，当格栅流阻提高到某个阈值，刚好空气流量满足目标空气流量要求，由此，整车一直以满足散热需求的最小风阻运行，有利于降低系统能耗。

Description

一种主动式格栅控制方法、存储介质及智能终端
技术领域
本发明涉及汽车空调技术领域，尤其涉及一种主动式格栅控制方法、存储介质及智能终端。
背景技术
汽车格栅如果可以改变进气格栅的开启角度，在低速或怠速时，进气格栅全部开启，为需要散热的散热设备提供良好的散热环境，而当车辆达到一定速度时，进气格栅内部如果可以关闭，这样就可以降低整车的风阻系数，降低了车辆行驶的阻力。由此可知，对于进气格栅满足散热需求和降低风阻系数是一对矛盾的需求。
随着人们节能意识的逐步提高，市场上配置主动式格栅的车型也方兴未艾，主动式格栅的格栅开度可根据需求自由调节，可在满足前端散热模块的散热需求的同时，有效降低行车风阻，保证动力总成在低温工况下启动和高温下运行的高效可靠，其节能环保的优点，也应合了减碳的时代潮流。
但目前市场上大多数车型对于主动式格栅的利用还处在相对粗放的状态，仅仅通过有限的几个整车状态信息(车速，外温，空调压力或风量传感器等)，间接的对主动式格栅的开闭角度进行定性化的模糊控制，仍无法精确控制进气格栅的开闭角度来使其在满足整车散热需求的前提下风阻最低。
发明内容
本发明提供一种主动式格栅控制方法，以解决现有技术存在的对主动式格栅无法精确控制开闭角度的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种主动式格栅控制方法，包括如下步骤：
获取目标风量；
基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压；
所述机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开；
所述机外余压大于0，将主动式格栅的开口角度调整至目标开度，以调整风阻。
进一步地，所述当前车速、所述目标风量与机外余压的模型满足：
P＝Pid-Pod-ΔPg，其中，
Figure BDA0003388932920000021
Figure BDA0003388932920000022
Figure BDA0003388932920000023
式中，P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa；Pid为整车车速带来的空气动压，单位为Pa；Pod为流通空气的排出动压，单位为Pa；ΔPg为风机不工作时的空气通路总流阻，单位为Pa，ρ为空气密度，单位为kg/m3；V为当前车速，单位为km/h；qV为所述目标风量，单位为m3/h；A为风机有效通风面积，单位为㎡；B为换热器迎风面积，单位为㎡；k1、k2、k3为参数。
进一步地，所述将主动式格栅的开口角度调整至目标开度具体包括步骤：
基于所述目标开度、所述机外余压的模型，获取所述目标开度；其中，
所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure BDA0003388932920000024
式中，X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；ΔP(1)为所述主动式格栅的开度为100％时的格栅流阻，即为所述主动式格栅的开度为完全打开时的格栅流阻，单位为Pa；P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa。
进一步地，所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure BDA0003388932920000031
其中，
ΔP(x)＝P+ΔP(1)；
Figure BDA0003388932920000032
式中，ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；qV为所述目标风量，单位为m3/h；k4、k5、k6为参数。
进一步地，所述机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开具体包括步骤：
所述机外余压等于0，将主动式格栅完全打开；
所述机外余压小于0，将主动式格栅完全打开，并将冷凝风机打开。
进一步地，所述并将冷凝风机打开具体包括步骤：
根据所述目标风量控制冷凝风机占空比以调整流通空气全压。
进一步地，所述获取目标风量之后，还包括步骤：
判断所述目标风量是否小于设定阈值；
当所述目标风量小于等于设定阈值时，将所述主动式格栅完全关闭；
当所述目标风量大于设定阈值时，执行步骤：
基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压。
进一步地，所述基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压之前还包括步骤：
获取所述当前车速。
本发明还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行计算机程序，所述可执行计算机程序启动时用于执行如上所述的主动式格栅控制方法。
本发明还提供一种智能终端，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的主动式格栅控制方法。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
本发明通过对不同通风量下获取不同的机外余压，通过机外余压的大小来判断主动式格栅的开启或关闭，或者开口角度，当车速提供的全压压力带来的通风量超过冷凝器散热需求风量时，就调小格栅开度，加大格栅流阻，当格栅流阻提高到某个阈值，刚好空气流量满足目标空气流量要求，由此，整车一直以满足散热需求的最小风阻运行，有利于降低系统能耗。
附图说明
图1为本发明实施例中的主动式格栅控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中车速、目标风量与机外余压的示例关系表；
图3为本发明实施例中车速、目标风量与机外余压的示例关系图；
图4为本发明实施例中不同占空比(0％-100％)的风机全压(纵轴，Pa)与风量(横轴，m3/h)；
图5为本发明实施例中格栅不同开度下的流阻(纵轴，Pa)与风量(横轴，m3/h)图；
图6为本发明实施例中格栅不同开度下的流阻(纵轴，Pa)与风量(横轴，m3/h)表。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1-6所示，本发明的实施例提供一种主动式格栅控制方法，包括如下步骤：
S10：获取目标风量；
此处，在获取目标风量后，还包括如下步骤：
S11：判断所述目标风量是否小于设定阈值；
此处，本实施例中所述设定阈值的取值为200m3/h。在实际应用中，设定阈值可根据需要自行进行设定，可取其它范围值。
S12：当所述目标风量小于等于设定阈值时，将所述主动式格栅完全关闭；
此处，若汽车空调未开机时，此时冷凝风机不开机，且主动式格栅也完全关闭。
S13：当所述目标风量大于设定阈值时，执行如下步骤：获取所述当前车速。
S20：基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压；
值得说明的是，所述当前车速、所述目标风量与机外余压的模型满足：
P＝Pid-Pod-ΔPg；其中，
Figure BDA0003388932920000051
Figure BDA0003388932920000052
Figure BDA0003388932920000053
式中，P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa；Pid为整车车速带来的空气动压，单位为Pa；Pod为流通空气的排出动压，单位为Pa；ΔPg为风机不工作时的空气通路总流阻，单位为Pa，ρ为空气密度，单位为kg/m3；V为当前车速，单位为km/h；qV为所述目标风量，单位为m3/h；A为风机有效通风面积，单位为㎡；B为换热器迎风面积，单位为㎡；k1、k2、k3为参数。
由上式可以看出，A和B均为车辆出厂时已经确定的参数，和车辆上安装的风机和换热器型号有关，机外余压与目标风量和当前车速有关，通过获取目标风量和当前车速后带入上式即可对机外余压进行求取。
所述当前车速、所述目标风量与机外余压的模型获取具体包括如下步骤：
S21：根据整车模型仿真分析出主动式格栅全开时，不同车速和目标风量下，实车车速提供的全压压力带来的机外余压；
S22：对数值计算结果进行实车标定确认，确认所述k1、k2和k3参数。
其中目标风压在不同风量下压力不一样，流速越高，压力越大。第一待标定参数是通过模拟仿真计算几个典型工况的状态量，通过曲线拟合全工况的性能曲线，整车出来后再实车测量几个典型工况的实测值，对性能曲线进行标定修正得出，具体地，本实施例中，是通过CAE模拟仿真计算的，也可以通过其他3D仿真软件进行流场分析。
S30：所述机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开；
此处，具体步骤如下：
S31：所述机外余压等于0，将主动式格栅完全打开；
S32：所述机外余压小于0，将主动式格栅完全打开，并将冷凝风机打开。此处，根据需求控制冷凝风机占空比提高流通空气全压，保证风量充足。具体参照图4所示。
S40：所述机外余压大于0，将主动式格栅的开口角度调整至目标开度，以调整风阻。所述机外余压大于0，说明格栅全开工况下车速带来的余压大于需求。
值得说明的是，所述将主动式格栅的开口角度调整至目标开度具体包括如下步骤：
S41：基于所述目标开度、所述机外余压的模型，获取所述目标开度；其中，所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure BDA0003388932920000071
式中，X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；ΔP(1)为所述主动式格栅的开度为100％时的格栅流阻，即为所述主动式格栅的开度为完全打开时的格栅流阻，单位为Pa；P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa。
此处，所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure BDA0003388932920000072
其中，
ΔP(x)＝P+ΔP(1)；
Figure BDA0003388932920000073
式中，ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；qV为所述目标风量，单位为m3/h；k4、k5、k6为参数。
其中，参数k4、k5、k6与参数k1、k2和k3一样，也是通过模拟仿真计算几个典型工况的状态量，通过曲线拟合全工况的性能曲线，整车出来后再实车测量几个典型工况的实测值，对性能曲线进行标定修正得出。
通过对目标格栅开度的精确计算，即可得出当前整车最小风阻对应的格栅开度X，以此使得整车始终以最小整车风阻行驶。
本实施例中，通过对不同通风量下不同格栅开度的流阻进行计算，当车速提供的全压压力带来的通风量超过冷凝器散热需求风量时，就调小格栅开度，加大格栅流阻，当格栅流阻提高到某个阈值，刚好空气流量满足目标空气流量要求，由此，整车一直以满足散热需求的最小风阻运行，有利于降低系统能耗。
相较于传统技术中通过增加风量传感器等硬件进行辅助实现对主动式格栅的开闭角度进行定型化的模糊控制，本发明中，仅通过数学模型的分析计算，即可实现精确的格栅开度控制，使车辆始终以最小整车风阻行驶，减少能耗，增加车辆续航里程。
此外，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行计算机程序，所述可执行计算机程序启动时用于执行如上所述的主动式格栅控制方法。
本发明还提供一种智能终端，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的主动式格栅控制方法。
以一整车为例，该车换热器迎风面积B为0.25平方米，空气密度ρ为1.2kg/m3，一起集成在整车前端模块中，风机有效通风面积A为(3.1415*(0.3122-0.142))/4，车速、目标风量与机外余压的关联式为：
P＝Pid-Pod-△Pg
＝0.5*1.2*(V*1000/3600)2-0.5*1.2*(qv/A/3600)2-(12.839*(qv/3600/0.25)2+62.624*(qv/3600/0.25))-0.0845；
式中，P为机外余压(Pa)，V为车速(km/h)，qv为目标风量(m3/h)；其中，k1为12.839，k2为62.624，k3为0.0845。
该车型不同风量下不同格栅开度的流阻的拟合表达式为
△P(X)＝(1/X)2*(0.00001*qv 2+0.015*qv-0.0347)
式中，△P(X)为主动式格栅流阻(Pa)，X为格栅开度(0％≤X≤100％)，qv≥200m3/h，k4为0.00001，k5为0.015，k6为0.0347。
此时，如果计算机外余压P≤0，则需要将主动式格栅完全打开，并根据需要控制冷凝风机占空比保证风量充足。如果P＞0则需要调小主动式格栅开口角度，降低整车风阻。将△P(x)＝P+△P(1)代入△P(X)＝(1/X)2*(0.00001*qv 2+0.015*qv-0.0347)即可得到所需的格栅开度X。
假设该车在40度高温1000w/㎡的阳光强度的环境工况下以100km/h的车速行驶稳定行驶，此时冷凝器目标风量qv为2000m3/h,则，P＝211Pa，△P(1)＝70Pa，则△P(x)＝P+△P(1)＝281Pa，
将△P(x)，qv代入△P(X)＝(1/X)2*(0.00001*qv 2+0.015*qv-0.0347)，可得X＝50％，则此时冷凝风机不开机，主动式格栅开度50％即可。
如车辆驶入无阳光的长隧道，气温仍为40℃，此时冷凝器目标风量qv为1000m3/h车速下降到80km/h并稳定行驶一段时间，或某段时间内平均车速为80km/h，则此时P＝199Pa，△P(1)＝25Pa，△P(x)＝P+△P(1)＝224Pa，可得X＝33.3％，则此时冷凝风机不开机，主动式格栅开度40％即可。
如果空调未开机或者冷凝器风量需求小于一个较小的阈值，比如200m3/h，则此时冷凝风机不开机，且主动式格栅也完全关闭。需要说明的是，此处所述的冷凝器风量需求与前面所述的目标风量相同。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种主动式格栅控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取目标风量；
基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压；
所述机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开；
所述机外余压大于0，将主动式格栅的开口角度调整至目标开度，以调整风阻。
2.如权利要求1所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述当前车速、所述目标风量与机外余压的模型满足：
P＝Pid-Pod-ΔPg；其中，
Figure FDA0003388932910000011
Figure FDA0003388932910000012
Figure FDA0003388932910000013
式中，P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa；Pid为整车车速带来的空气动压，单位为Pa；Pod为流通空气的排出动压，单位为Pa；ΔPg为风机不工作时的空气通路总流阻，单位为Pa；ρ为空气密度，单位为kg/m3；V为当前车速，单位为km/h；qV为所述目标风量，单位为m3/h；A为风机有效通风面积，单位为㎡；B为换热器迎风面积，单位为㎡；k1、k2、k3为参数。
3.如权利要求1所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述将主动式格栅的开口角度调整至目标开度具体包括步骤：
基于所述目标开度、所述机外余压的模型，获取所述目标开度；其中，所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure FDA0003388932910000021
式中，X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；ΔP(1)为所述主动式格栅的开度为100％时的格栅流阻，即为所述主动式格栅的开度为完全打开时的格栅流阻，单位为Pa；P为整车车速带来的所述机外余压，单位为Pa。
4.如权利要求3所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述目标开度、所述机外余压的模型满足：
Figure FDA0003388932910000022
其中，
ΔP(x)＝P+ΔP(1)；
Figure FDA0003388932910000023
式中，ΔP(x)为所述主动式格栅的开度为目标开度X时的格栅流阻，单位为Pa；X为目标开度，取值范围为0≤X≤100％；qV为所述目标风量，单位为m3/h；k4、k5、k6为参数。
5.如权利要求1所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述机外余压小于等于0，将主动式格栅完全打开具体包括步骤：
所述机外余压等于0，将主动式格栅完全打开；
所述机外余压小于0，将主动式格栅完全打开，并将冷凝风机打开。
6.如权利要求5所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述并将冷凝风机打开具体包括步骤：
根据所述目标风量控制冷凝风机占空比以调整流通空气全压。
7.如权利要求1所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述获取目标风量之后，还包括步骤：
判断所述目标风量是否小于设定阈值；
当所述目标风量小于等于设定阈值时，将所述主动式格栅完全关闭；
当所述目标风量大于设定阈值时，执行步骤：
基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压。
8.如权利要求1-7任意一项所述的主动式格栅控制方法，其特征在于，所述基于当前车速、所述目标风量与机外余压的模型，获取机外余压之前还包括步骤：
获取所述当前车速。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可执行计算机程序，所述可执行计算机程序启动时用于执行如权利要求1-8任一所述的主动式格栅控制方法。
10.一种智能终端，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述的主动式格栅控制方法。
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