CN116729107A - 一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车格栅技术领域，涉及一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统及方法，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道；步骤S1：判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；步骤S2：调整所述的格栅至预设的开合角度；步骤S3：计算预设的标定周期内的进风量；步骤S4：计算所需要的散热量Qx；步骤S5：获取标定周期结束后散热器的温度和所述的散热器的实际散热量Qs；步骤S6：当所述的Qs＜Qx/L时，计算进风量期望；步骤S7：通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1；步骤S8：格栅调节完成后，重复步骤S3‑S7。本发明可以实现兼顾散热和降低风阻的需求。

Description

一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车格栅技术领域，具体涉及一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统及方法。

背景技术

汽车主动进气格栅设置在汽车前部进气口的位置，具有可开合的特点。主要用于优化车辆的空气动力学性能和燃料经济性。它通过智能控制系统和可调节的格栅开合状态，实现对车辆进气量的精确控制。当车辆以较高速度行驶时，格栅会自动关闭，减少进气阻力，提高车辆的行驶稳定性和燃油经济性。关闭的格栅能够降低风阻，减轻空气流动对车辆的干扰，从而降低了油耗和噪音。然而，在低速行驶或需要更多冷却空气时，主动进气格栅会自动打开，增加进气量，提供更好的散热效果。打开的格栅可以让足够的冷却空气进入引擎舱，有效降低发动机温度，增强冷却效果，从而提高发动机的工作效率和寿命。

在高速行驶时，空气对汽车产生的阻力变得更加显著，相比之下，散热在高速行驶情况下的影响较小。因为在高速行驶时车辆所产生的热量相对较少，且车辆本身的速度带走了部分热量，不会使散热需求特别迫切。因此，为了避免过大的开合角度导致气流直接冲击到散热器上，产生较大的阻力，所以大多数会直接关闭主动格栅或者保持小角度的开启，无法做到兼顾散热和降低风阻的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统及方法，解决上述技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，包括以下步骤：

步骤S1：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；

步骤S2：当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

步骤S3：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；

步骤S4：获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

步骤S5：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；

步骤S6：当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；

步骤S7：通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速；

步骤S8：格栅调节完成后，重复步骤S3-S7。

作为本发明进一步的方案：计算所述的进风量Q的具体步骤如下所示：

获取标定开始时间节点t0；

获取风道内各个风速传感器所测得的实时风速Vi，其中Vi表示第i个风速传感器测得的实时风速；

按照公式计算标定周期内的进风量Q，所述的公式为：

；

其中，n表示风速传感器的数量。

作为本发明进一步的方案：当所述的Qs≥Qx/L时，且格栅当前的开合角度为K0时，调整格栅的开合角度为，其中K0'为格栅当前的开合角度。

作为本发明进一步的方案：当所述的Qs≥Qx/L，且格栅当前的开合角度为K0时，则不对格栅进行调整。

作为本发明进一步的方案：计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx的具体步骤如下所示：

获取所述的散热器的温度Ts和预设的安全温度Ta；

获取汽车内部循环冷却水的质量m；

计算所述的散热量Qx=c*m*ΔT=c*m*（Ts-Ta），其中c表示循环冷却水的比热容。

作为本发明进一步的方案：所述的实际散热量Qs按照标定周期T结束后的散热器的温度Ts'进行计算，公式为：Qx=c*m*（Ts'-Ta）。

作为本发明进一步的方案：当所述的开合角度K1大于等于90°时，K1取90°。

一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，包括：

初始化模块：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

参数获取模块：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

数据处理模块：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速。

本发明的有益效果：而在本发明的具体方案中，其应用场景为汽车高速行驶状态；当判定汽车进入高速行驶状态后，调节格栅的开合角度至指定角度K0，K0∈[0，最大开合角度），并且在本发明中，K0为高速行驶状态下的最小开合角度；在最小开合角度K0的状态下，进行散热量的标定检测，在具体的标定过程中，以汽车散热器的实际情况所计算出的散热量Qx作为参考，标定周期内的实际散热量Qs作为模拟量，预测车辆当前条件下模拟状态与期望值之间的偏差；在根据外部环境条件和偏差条件对实际的格栅开合角度进行调整，并在完成本次调整重复上述步骤进行下一次的调整，从而在满足散热需求的前提下，尽可能降低格栅的开合角度，从而降低风阻，实现兼顾散热和降低风阻的需求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法的流程示意图。

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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，包括以下步骤：

步骤S1：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；

步骤S2：当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

步骤S3：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；

步骤S4：获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

步骤S5：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；

步骤S6：当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；

步骤S7：通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速；

步骤S8：格栅调节完成后，重复步骤S3-S7。

在本发明中，风量参数中风道横截面积A通过测量风道尺寸即可得到，而风道内气流的流速V则通过传感器或者测速仪得到，测量风速的传感器通常被称为“风速传感器”或“风速计”，这些传感器用于测量空气流动的速度，常见于气象学、环境监测、工业过程控制以及航空航天等领域，风速传感器的类型和原理有多种，包括热线式风速传感器、超声波风速传感器、旋转杆式风速传感器等，它们的作用是帮助测量和监测风速，从而在不同应用中提供重要的数据。

并且值得注意的是，在大多数现代汽车中，当汽车处于高速行驶状态时，格栅通常不会完全封闭。相反，格栅往往会保持部分或完全开启的状态，也即是本发明中的K0。汽车的格栅设计是为了保证引擎的冷却和散热，特别是在高速行驶或高负荷工况下。当汽车行驶时，引擎会产生大量热量，需要通过格栅和风扇来冷却。如果格栅完全封闭，空气流量将被阻挡，导致散热不足，可能会导致引擎过热，影响发动机性能和寿命。

因此，在高速行驶状态下，汽车的格栅通常会保持至少部分开启的状态，以确保足够的冷却空气进入引擎舱，帮助保持引擎的适当工作温度。

而在本发明的具体方案中，其应用场景为汽车高速行驶状态；当判定汽车进入高速行驶状态后，调节格栅的开合角度至指定角度K0，K0∈[0，最大开合角度），并且在本发明中，K0为高速行驶状态下的最小开合角度；在最小开合角度K0的状态下，进行散热量的标定检测，在具体的标定过程中，以汽车散热器的实际情况所计算出的散热量Qx作为参考，标定周期内的实际散热量Qs作为模拟量，预测车辆当前条件下模拟状态与期望值之间的偏差；再根据外部环境条件和偏差条件对实际的格栅开合角度进行调整，并在完成本次调整重复上述步骤进行下一次的调整，从而在满足散热需求的前提下，尽可能降低格栅的开合角度，从而降低风阻，实现兼顾散热和降低风阻的需求。

在本发明一种优选的实施例中，计算所述的进风量Q的具体步骤如下所示：

获取标定开始时间节点t0；

获取风道内各个风速传感器所测得的实时风速Vi，其中Vi表示第i个风速传感器测得的实时风速；

按照公式计算标定周期内的进风量Q，所述的公式为：

；

其中，n表示风速传感器的数量。

在本发明一种优选的实施例中，当所述的Qs≥Qx/L时，且格栅当前的开合角度为K0时，调整格栅的开合角度为，其中K0'为格栅当前的开合角度。

在本发明一种优选的实施例中，当所述的Qs≥Qx/L，且格栅当前的开合角度为K0时，则不对格栅进行调整。

在本发明一种优选的实施例中，计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx的具体步骤如下所示：

获取所述的散热器的温度Ts和预设的安全温度Ta；

获取汽车内部循环冷却水的质量m；

计算所述的散热量Qx=c*m*ΔT=c*m*（Ts-Ta），其中c表示循环冷却水的比热容。

在本发明一种优选的实施例中，所述的实际散热量Qs按照标定周期T结束后的散热器的温度Ts'进行计算，公式为：Qx=c*m*（Ts'-Ta）。

在本发明一种优选的实施例中，当所述的开合角度K1大于等于90°时，K1取90°。

一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，包括：

初始化模块：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

参数获取模块：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

数据处理模块：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；

步骤S2：当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

步骤S3：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；

步骤S4：获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

步骤S5：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；

步骤S6：当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；

步骤S7：通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速；

步骤S8：格栅调节完成后，重复步骤S3-S7。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，计算所述的进风量Q的具体步骤如下所示：

获取标定开始时间节点t0；

获取风道内各个风速传感器所测得的实时风速Vi，其中Vi表示第i个风速传感器测得的实时风速；

按照公式计算标定周期内的进风量Q，所述的公式为：

；

其中，n表示风速传感器的数量。

3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，当所述的Qs≥Qx/L时，且格栅当前的开合角度为K0时，调整格栅的开合角度为，其中K0'为格栅当前的开合角度。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，当所述的Qs≥Qx/L，且格栅当前的开合角度为K0时，则不对格栅进行调整。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx的具体步骤如下所示：

获取所述的散热器的温度Ts和预设的安全温度Ta；

获取汽车内部循环冷却水的质量m；

计算所述的散热量Qx=c*m*ΔT=c*m*（Ts-Ta），其中c表示循环冷却水的比热容。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，所述的实际散热量Qs按照标定周期T结束后的散热器的温度Ts'进行计算，公式为：Qx=c*m*（Ts'-Ta）。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制方法，其特征在于，当所述的开合角度K1大于等于90°时，K1取90°。

8.一种基于物联网的主动进气格栅智能开合控制系统，包括格栅和控制格栅开合角度的电机，并且所述的格栅内侧设置有通向散热器的风道，其特征在于，包括：

初始化模块：获取汽车的行驶车速，并将所述的行驶车速与预设的速度阈值进行比对，判断所述的汽车是否处于高速行驶状态；当所述的汽车处于高速行驶状态时，通过电机调整所述的格栅至预设的开合角度K0；

参数获取模块：获取进风量参数，并计算在预设的标定周期T内的进风量Q，所述的进风量参数包括风道横截面积A和风道内气流的流速V；获取汽车散热器的温度Ts，并计算所述的散热器降低到安全温度Ta时所需要的散热量Qx；

数据处理模块：获取标定周期T结束后的散热器的温度Ts'并计算所述的散热器的实际散热量Qs；当所述的Qs＜Qx/L时，其中L=Tz/T，Tz表示汽车散热器的温度降低到安全温度Ta的最大缓冲时间，计算散热偏差系数ΔQ=（Qx/L-Qs）/（Qx/L），并计算进风量期望，其中λ表示温度修正系数，Tk表示空气温度；通过电机调节，增加格栅的开合角度至K1，其中K1满足以下约束：

Q'=Vp*A；

其中，Vp表示格栅开合角度调整至K1时，风道内空气的平均流速。