CN117445614A - 一种电动空调节能控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车空调控制技术领域,公开了一种电动空调节能控制方法及装置,包括与车辆的电动空调系统电连接的温度控制模块;所述温度控制模块包括检测单元、采集单元和智能调节单元;所述检测单元用于检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;所述采集单元用于采集控温需求、车内温度和车外温度;所述智能调节单元用于根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。本发明能够动态调整新能源车辆的电动空调系统的制热效果,并且,能够有效降低空调能耗,提升新能源车辆的续航能力;同时保障用户的舒适度体验。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空调控制技术领域,具体涉及一种电动空调节能控制方法及装置。
背景技术
随着新能源技术的迅猛发展,新能源汽车的使用量逐日增长。在新能源汽车中,电动空调系统是影响新能源汽车驾乘体验性的一个重要板块,也是在新能源汽车能耗占比中较大的一个系统板块。如何降低电动空调系统的能耗率,提升电动空调系统的使用体验感,进而优化新能源汽车的续航能力和驾乘体验,是目前业界十分关注的问题。
设置在新能源汽车上的电动空调系统,与传统燃油车上所装载的空调系统存在许多的不同之处。在制冷方面,电动空调系统的空调压缩机由电机驱动,通过制冷剂在系统内的压缩-冷凝-膨胀-蒸发循环,实现车内制冷。在制热方面,电动空调系统常采用PTC热敏电阻加热器或热泵系统进行制热。针对PTC热敏电阻型加热系统,PTC是PositiveTemperature Coefficient的缩写,即正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。简单说,就是通过给热敏电阻通电,使得电阻发热来提高温度。现在国内大部分电动汽车采用的是PTC制热,有些车型采用PTC直接将冷空气加热,这种方式的效率较高,但是高压进入驾驶舱带来安全隐患,因此目前多采用水为介质,PTC将水加热后送到空调风道的电加热器(PTC),再经鼓风机把暖风吹向车厢内。当自动空调系统处于加热模式时,加热器在高压电的作用下对冷却液进行加热,高温冷却液被加热器水泵抽入加热器芯。同时,冷暖温度控制电机将风门旋转至采暖位置,气流在鼓风机的作用下流过加热器芯,产生热量传递。外部空气在进入乘客舱前,与加热后的空气混合,吹出舒适的暖风。虽然这种做法效制热率会有所降低,但是安全性是有保证的,也是目前的主流。
但是,PTC制热最大的不足就是耗电,从而影响纯电动汽车的续航,特别是在寒冷的冬天。以一个2kW的PTC为例,全功率工作一个小时要消耗掉2kWh电。如果按一辆车行驶百公里耗电15kWh计,2kWh就将损失13公里的续航里程。再加上冬天寒冷天气下,动力电池内的物质活性下降,放电效率不高,续航里程也会打折。目前,虽然有部分空调控制方法,能够通过在车内处于空调舒适环境状态下时,控制车辆以较低的功率操作方式工作,以达到降低能耗的效果。但此种控制方式的节能性和舒适性仍具有较大的提升空间。
发明内容
本发明意在提供一种电动空调节能控制方法及装置,能够动态调整新能源车辆的电动空调系统的制热效果,并且,能够有效降低空调能耗,提升新能源车辆的续航能力;同时保障用户的舒适度体验。
为达到上述目的,本发明提供的基础方案为:
方案一
一种电动空调节能控制装置,包括与车辆的电动空调系统电连接的温度控制模块;所述温度控制模块包括检测单元、采集单元和智能调节单元;所述检测单元用于检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;所述采集单元用于采集控温需求、车内温度和车外温度;所述智能调节单元用于根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
进一步,所述温度控制模块与温度控制旋钮电连接;所述温度控制旋钮设于电动空调系统的控制面板处,所述采集单元通过温度控制旋钮采集控温需求。
进一步,所述温度控制旋钮为无级调速式旋钮;所述温度控制旋钮上还设有控温显示屏;所述控温显示屏用于显示温度控制旋钮当前所处的温度档位。
进一步,所述智能调节单元中预设有基础控温策略;所述基础控温策略包括:当车内温度与控温需求的温度存在差值,且温差大于第一预设阈值时,控制PTC按比例调整加热功率;并在车内温度高于控温需求的温度2℃时,控制关闭PTC,并联动控制电动空调系统中的空调箱温度风门,使得车内温度与控温需求的温度相等。
进一步,所述智能调节单元中还预设有智能控温策略;所述智能控温策略包括:当车外温度与车内温度的温差大于第二预设阈值时,若车外温度低于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第一增温调整值;当车外温度高于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第二增温调整值;并控制PTC基于第一增温调整值或第二增温调整值,调整加热功率。
进一步,所述采集单元还用于采集车辆的运行参数;所述运行参数包括车辆的行驶速度和动力电池的电池余量;所述采集单元还用于采集车辆的车载导航的即时导航信息。
进一步,所述智能调节单元中还预设有动态控温策略;所述动态控温策略包括:根据车辆的行驶速度,确定外部气流影响因子,并基于外部气流影响因子,控制PTC进行加热功率微调。
进一步,所述进行加热功率微调包括:微调加热功率的加热幅度和微调PTC的加热启动间隔时间。
方案二
一种电动空调节能控制方法,采用如方案一所述的一种电动空调节能控制装置控制调节车辆的电动空调系统;包括以下步骤:由检测单元检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;由采集单元采集控温需求、车内温度和车外温度;由智能调节单元根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
本发明的工作原理及优点在于:
首先,本方案能够智能调节电动空调系统的PTC加热功率,并准确满足不同的控温需求。设置的无极调速旋钮,能够精准设定控温需求的温度(即目标温度),并根据目标温度,针对性的调节PTC的加热功率,使得PTC的功率设定能够恰好与目标温度的需求相匹配,无需再混合冷热风进行输出风温度的调节,温度控制更方便,整体能耗更低,能源利用率更高,能够提升新能源车辆的续航能力。
其次,本方案设定有多种控温策略,能够更为灵活地、动态地调整新能源车辆的电动空调系统的制热效果。设定的基础控温策略,能够按照车内温度与目标温度的接近程度,对PTC的加热功率(PTC的PWM输出比例)进行适应性调整,使得车内温度能够快速达到目标温度,能够在保障用户体验感的同时,尽量减少能耗。设定的智能控温策略,能够对车辆所处的环境因素进行考量,将环境因素(车外温度)可能对车内温度环境造成的影响也纳入控温考量,能够有效避免车外温度因素影响到车内的控温准确性。设定的动态控温策略,则进一步拓宽了控温考量维度,对车辆行驶状态下可能存在的温度影响因素进行了捕捉和量化,有助于保证车辆在行驶过程中车内温度控制的稳定性,使得在不同的条件下,本方案均能够保障用户的舒适度体验。
附图说明
图1为本发明一种电动空调节能控制方法及装置实施例一的装置结构示意图;
图2为本发明一种电动空调节能控制方法及装置实施例一的温度控制旋钮的控温示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明:
实施例一
实施例基本如附图1所示:一种电动空调节能控制装置,包括与车辆的电动空调系统电连接的温度控制模块。所述温度控制模块包括检测单元、采集单元和智能调节单元。
所述检测单元用于检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;所述采集单元用于采集控温需求、车内温度和车外温度;所述采集单元还用于采集车辆的运行参数;所述运行参数包括车辆的行驶速度和动力电池的电池余量;所述采集单元还用于采集车辆的车载导航的即时导航信息。
所述智能调节单元用于根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
具体地,本实施例中,所述温度控制模块与温度控制旋钮电连接;所述温度控制旋钮设于电动空调系统的控制面板处,所述采集单元通过温度控制旋钮采集控温需求。所述温度控制旋钮为无级调速式旋钮;所述温度控制旋钮上还设有控温显示屏;所述控温显示屏用于显示温度控制旋钮当前所处的温度档位。如附图2所示,在实际应用中,采集单元会采集温度控制旋钮的角度信号(即所处的转动角度位置),并对应转换为控温需求。
具体地,本实施例中,温度控制旋钮处于初始位置时,电动空调系统处于关闭状态;顺时针转动温度控制旋钮,电动空调系统开启,并使电动空调系统的A/C开关联动开启,以启动电动空调系统进行制冷或制热。电动空调系统开启后的最低温度档位为16℃,温度值最高调节为30℃,并且,当温度档位调节至超过30℃后,按最大加热模式运行,PTC保持最高档位加热状态。无极调速中,温度档位的最小调节单位为0.5℃。这样设置,温度调节控制在一定范围内,能够避免误操作使得温度过高或过低,并且,0.5℃的调温单位能够精准控温,能够有效保障用户的使用体验感。
所述智能调节单元中预设有基础控温策略。所述基础控温策略包括:当车内温度与控温需求的温度存在差值,且温差大于第一预设阈值时,控制PTC按比例调整加热功率;并在车内温度高于控温需求的温度2℃时,控制关闭PTC,并联动控制电动空调系统中的空调箱温度风门,使得车内温度与控温需求的温度相等。
具体地,本实施例中,第一预设阈值设为0.5℃。当车内温度与控温需求的温度(即目标温度)的差值越大时,自动调节逐步增加PTC的加热功率;当车内温度与目标温度的差值越小,自动调节逐步降低PTC的加热功率;调节比例为α×A,α为单位调节值,此处,α取0.2%,在实际应用中,该参数取值可根据标定进行调整;A为车内温度与目标温度的差值(取绝对值)。当趋近于目标温度时,恒定功率维持当前温度,当高于目标温度2℃时关闭PTC,停止加热,同时联动调节空调箱温度风门与旋钮角度对应位置,使出风口温度满足用户的需求。通过基础控温策略,本方案能够结合控温需求和实际的车内温度,对PTC的加热功率(PTC的PWM输出比例)进行适应性调整,使得车内温度能够快速达到目标温度,并在升温过程中适应性地减小加热功率,能够在保障用户体验感的同时,尽量减少能耗。相较于常规的空调控制方法中,将PTC长期设定于最大功率状态,通过混合冷热风比例来进行温度调节的方法,本方案的能耗能够大大降低,调节方式更为简单。
所述智能调节单元中还预设有智能控温策略;所述智能控温策略包括:当车外温度与车内温度的温差大于第二预设阈值时,若车外温度低于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第一增温调整值;当车外温度高于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第二增温调整值;并控制PTC基于第一增温调整值或第二增温调整值,调整加热功率。具体地,本实施例中,第二预设阈值为5℃。第一增温调整值和第二增温调整值的调节比例为β×B,β为单位调节值,此处,β取0.08%,在实际应用中,该参数取值可根据标定进行调整;B=车内温度-车外温度(不取绝对值)。调节比例为+,则为在基础控温策略所确定的自动调节比例的基础上增加本增温调整值;调节比例为-,则为在基础控温策略所确定的自动调节比例的基础上减少本增温调整值。
通过此智能控温策略,本方案将外界气温变化对车内温度的影响纳入考量,并量化表示,能够进一步提高控温精准度,降低系统能耗。在实际应用中,车辆较易于受到其所处的环境温度影响,如在冬天,处于阳光暴晒下的车辆,车内温度会明显高于车外温度;而处于阴凉处的车辆,车内温度则可能低于车外温度。而不同的车辆内外温度关系,对于电动空调系统的制热方式实际存在有细致的影响,在环境温差的加成下,其对应需要的加热功率的大小与标准预设值会存在差别。本方案则对此种加成因素进行了考量,能够充分利用加成因素进一步降低能耗,并有效避免加成因素影响到车内的控温准确性。
一种电动空调节能控制方法,采用如上述的一种电动空调节能控制装置控制调节车辆的电动空调系统;包括以下步骤:由检测单元检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;由采集单元采集控温需求、车内温度和车外温度;由智能调节单元根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
本实施例提供的一种电动空调节能控制方法及装置,能够动态调整新能源车辆的电动空调系统的制热效果,并且,能够有效降低空调能耗,提升新能源车辆的续航能力;同时保障用户的舒适度体验。
实施例二
一种电动空调节能控制装置,在实施例一的基础上,所述智能调节单元中还预设有动态控温策略;所述动态控温策略包括:根据车辆的行驶速度,确定外部气流影响因子,并基于外部气流影响因子,控制PTC进行加热功率微调。所述进行加热功率微调包括:微调加热功率的加热幅度和微调PTC的加热启动间隔时间。
具体地,本实施例中,所述外部气流影响因子为根据行驶速度下本车辆车型的车身处的气流速度,确定的温度影响值。如在无风状态下,A型车辆在80km/h的行驶速度下,车身处的气流速度为22m/s;受此气流影响,以冬天、高速行驶场景为例,车辆处于冷气流中;相较于静止车辆,冷气流会额外带走车辆的部分热量。此情况下,车辆内部的温度环境会受其影响,使得体感温度降低,此降温值则为温度影响值C。本实施例中,此温度影响值通过预先进行数组模拟试验,并基于模拟试验的数据构建的关系函数,计算得到。动态控温策略中,基于外部气流影响因子(温度影响值C),按β×C的比例增大PTC的加热功率。
本实施例提供的一种电动空调节能控制方法及装置,相较于实施例一,智能调节单元的控温策略更多样,还针对性考量了车辆行驶状态下可能受到的环境影响,控温更精准,车内温度保持更稳定。
以上所述的仅是本发明的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述,所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识,能够获知该领域中所有的现有技术,并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力,所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下,结合自身能力完善并实施本方案,一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (9)
1.一种电动空调节能控制装置,其特征在于,包括与车辆的电动空调系统电连接的温度控制模块;所述温度控制模块包括检测单元、采集单元和智能调节单元;所述检测单元用于检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;所述采集单元用于采集控温需求、车内温度和车外温度;所述智能调节单元用于根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
2.根据权利要求1所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述温度控制模块与温度控制旋钮电连接;所述温度控制旋钮设于电动空调系统的控制面板处,所述采集单元通过温度控制旋钮采集控温需求。
3.根据权利要求2所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述温度控制旋钮为无级调速式旋钮;所述温度控制旋钮上还设有控温显示屏;所述控温显示屏用于显示温度控制旋钮当前所处的温度档位。
4.根据权利要求1所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述智能调节单元中预设有基础控温策略;所述基础控温策略包括:当车内温度与控温需求的温度存在差值,且温差大于第一预设阈值时,控制PTC按比例调整加热功率;并在车内温度高于控温需求的温度2℃时,控制关闭PTC,并联动控制电动空调系统中的空调箱温度风门,使得车内温度与控温需求的温度相等。
5.根据权利要求4所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述智能调节单元中还预设有智能控温策略;所述智能控温策略包括:当车外温度与车内温度的温差大于第二预设阈值时,若车外温度低于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第一增温调整值;当车外温度高于车内温度,则按照车内温度与车外温度的差值比例设定第二增温调整值;并控制PTC基于第一增温调整值或第二增温调整值,调整加热功率。
6.根据权利要求1所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述采集单元还用于采集车辆的运行参数;所述运行参数包括车辆的行驶速度和动力电池的电池余量;所述采集单元还用于采集车辆的车载导航的即时导航信息。
7.根据权利要求6所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述智能调节单元中还预设有动态控温策略;所述动态控温策略包括:根据车辆的行驶速度,确定外部气流影响因子,并基于外部气流影响因子,控制PTC进行加热功率微调。
8.根据权利要求7所述的一种电动空调节能控制装置,其特征在于,所述进行加热功率微调包括:微调加热功率的加热幅度和微调PTC的加热启动间隔时间。
9.一种电动空调节能控制方法,其特征在于,采用如权利要求1-8任一项所述的一种电动空调节能控制装置控制调节车辆的电动空调系统;包括以下步骤:由检测单元检测电动空调系统的A/C开关的启闭状态;由采集单元采集控温需求、车内温度和车外温度;由智能调节单元根据控温需求,启闭电动空调系统中的PTC,并调节PTC的加热功率。
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