CN117445624A - 一种车辆电加热系统参数标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆电加热系统参数标定装置及方法。该装置包括环境舱、焓差风洞、电加热器、暖风管路、空调模块、电源和控制模块；电源与电加热器连接，暖风管路中设置有冷却液，电加热器用于对冷却液进行加热；焓差风洞中设置有第一测量模块，空调模块用于将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞；第一测量模块用于测量空调模块的出风流量和出风温度；控制模块用于根据出风流量和出风温度确定空气侧吸热量，并确定每一组控制变量对应的电加热器的消耗功率和液体侧放热量，根据消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量。本发明可以选取所需环境温度下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对参数的标定。

Description

一种车辆电加热系统参数标定装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆电加热技术领域，尤其涉及一种车辆电加热系统参数标定装置及方法。

背景技术

随着新能源技术的快速发展，电动汽车的应用越来越广泛。

电动车使用动力电池的电能转换为热能来满足驾驶室的采暖和除霜需求，也就是动力电池为电加热器PTC供电，电加热器PTC对冷却液进行加热，产生热量后，空调模块将热量吹入驾驶室。在低温环境中，电动车动力电池用于保障驾乘舒适性的采暖功能和保障行车视野安全性的除雾除霜功能所消耗的电量必然会对电动车续航里程产生直接重大影响。

现有的电动车在动力电池电量较低时，可能直接关闭电加热器，导致采暖功能和除雾除霜功能关闭，导致用户体验感较差。

发明内容

本发明提供了一种车辆电加热系统参数标定装置及方法，以解决电加热器加热时影响动力电池续航、动力电池电量较低时，关闭电加热器导致用户体验感较差的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种车辆电加热系统参数标定装置，车辆电加热系统参数标定装置包括：环境舱、焓差风洞、电加热器、暖风管路、空调模块、电源和控制模块；所述焓差风洞、所述电加热器、所述暖风管路、所述空调模块和所述控制模块位于所述环境舱内；

所述电源与所述电加热器连接，所述电源用于为所述电加热器供电；

所述暖风管路连接于所述电加热器和所述空调模块之间，所述暖风管路中设置有冷却液；所述电加热器用于对所述冷却液进行加热；

所述焓差风洞中设置有第一测量模块，所述焓差风洞设置于所述空调模块的出风口处，所述空调模块用于将加热后的冷却液的热量吹入所述焓差风洞；所述第一测量模块用于测量所述空调模块的出风流量和出风温度；

所述控制模块与所述第一测量模块连接，所述控制模块用于根据所述出风流量和所述出风温度确定空气侧吸热量，并确定每一组控制变量对应的所述电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据所述消耗功率、所述液体侧放热量和所述空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，所述控制变量包括所述冷却液的流量、所述空调模块的出风量和所述环境舱的环境温度。

可选地，所述装置还包括循环水泵、第二测量模块和第三测量模块；

所述循环水泵设置于所述暖风管路上，所述循环水泵连接于所述电加热器与所述空调模块之间，所述循环水泵用于将所述电加热器加热后的冷却液传输至所述空调模块；

所述控制模块与所述循环水泵的控制端连接，所述控制模块用于控制所述循环水泵的转速变化，以控制所述冷却液的流量变化；

所述第二测量模块设置在所述暖风管路上，所述第二测量模块用于测量所述暖风管路中冷却液的实际流量；

所述第三测量模块与所述控制模块连接，所述第三测量模块用于检测所述电加热器的出水温度和进水温度，并将所述出水温度和所述进水温度发送至所述控制模块；

所述控制模块与所述第二测量模块连接，所述控制模块用于获取所述冷却液的实际流量，并根据所述冷却液的实际流量、所述出水温度和所述进水温度计算所述液体侧放热量。

可选地，所述焓差风洞中还设置有稳流板和补偿风机；

所述稳流板设置与所述空调模块的出口处，所述稳流板用于对所述空调模块吹出的空气进行稳流；

所述补偿风机与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据大气压力与所述焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制所述补偿风机的运行。

可选地，所述装置还包括导风过渡段和膨胀水箱；

所述导风过渡段设置于所述空调模块的出口与所述焓差风洞之间；

所述膨胀水箱与所述暖风管路连接，所述膨胀水箱用于向所述暖风管路提供所述冷却液。

可选地，所述装置还包括第四测量模块；

所述第四测量模块设置于所述环境舱中，所述第四测量模块与所述环境舱的壁面的距离大于或等于预设值，所述第四测量模块与所述空调模块的距离大于或等于预设值，所述第四测量模块用于测量所述环境舱的实际环境温度；

所述第四测量模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据所述实际环境温度、所述空调模块的出风温度和所述出风流量计算所述空气侧吸热量。

可选地，所述第一测量模块包括空气流量传感器和空气温度传感器；

所述空气流量传感器与所述控制模块连接，所述空气流量传感器用于检测所述空调模块的出风流量，并将所述出风流量发送至所述控制模块；

所述空气温度传感器与所述控制模块连接，所述空气温度传感器用于检测所述空调模块的出风温度，并将所述出风温度发送至所述控制模块。

可选地，所述第一测量模块还包括空气压力传感器；

所述空气压力传感器位于所述稳流板与所述空调模块的出口之间，所述空气压力传感器与所述控制模块连接，所述空气压力传感器用于检测所述焓差风洞的实际空气压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆电加热系统参数标定方法，所述方法由本发明任一实施例所述的车辆电加热系统参数标定装置实现，所述装置包括：环境舱、焓差风洞、电加热器、暖风管路、空调模块、电源和控制模块；所述焓差风洞、所述电加热器、所述暖风管路、所述空调模块和所述控制模块位于所述环境舱内；所述电源与所述电加热器连接，所述暖风管路连接于所述电加热器和所述空调模块之间，所述暖风管路中设置有冷却液；所述焓差风洞中设置有第一测量模块，所述焓差风洞设置于所述空调模块的出风口处，所述控制模块与所述第一测量模块连接；所述方法由所述控制模块执行；所述方法包括：

在所述电加热器对所述冷却液进行加热，所述空调模块将加热后的冷却液的热量吹入所述焓差风洞后，根据所述第一测量模块测量的所述空调模块的出风流量和出风温度确定空气侧吸热量；

确定每一组控制变量对应的所述电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据所述消耗功率、所述液体侧放热量和所述空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，所述控制变量包括所述冷却液的流量、所述空调模块的出风量和所述环境舱的环境温度。

可选地，所述焓差风洞中还设置有补偿风机，所述补偿风机与所述控制模块连接；所述方法还包括：

根据大气压力与所述焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制所述补偿风机的运行。

可选地，所述环境舱中还设置有扰流风机，所述扰流风机与所述控制模块连接；所述方法还包括：

根据预设环境温度与所述环境舱的实际环境温度，按照闭环控制策略控制所述扰流风机的运行。

本发明实施例的技术方案，通过设置环境舱还原车辆所处的环境，设置电源还原车辆的动力电池，并设置焓差风洞还原车辆中驾驶舱的环境。通过设定控制变量，检测每一组控制变量对应的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量，得到多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量与控制变量的对应关系，可以选取所需环境温度(所处的环境温度)下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对冷却液流量和空调出风量的标定。按照确定的目标冷却液流量对冷却液的流量进行控制，按照确定的目标空调出风量对空调的出风量进行控制，可以既满足驾驶舱的舒适度需求，又使得电加热器的消耗功率较小，避免采暖和除霜对车辆动力电池续航的影响，提升用户体验。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种车辆电加热系统参数标定方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例提供了一种车辆电加热系统参数标定装置，车辆例如为电动汽车，电加热系统包括电加热器和空调模块，电加热器为PTC加热器。图1是本发明实施例提供的一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图，图2是图1的局部放大图，图3是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图，图3示出了图1和图2中各个器件间的连接关系。参考图1、图2和图3，车辆电加热系统参数标定装置包括：环境舱100、焓差风洞110、电加热器120、暖风管路130、空调模块140、电源150和控制模块160；焓差风洞110、电加热器120、暖风管路130、空调模块140和控制模块160位于环境舱100内；

电源150与电加热器120连接，电源150用于为电加热器120供电；

暖风管路130连接于电加热器120和空调模块140之间，暖风管路130中设置有冷却液；电加热器120用于对冷却液进行加热；

焓差风洞110中设置有第一测量模块111，焓差风洞110设置于空调模块140的出风口处，空调模块140用于将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞110；第一测量模块111用于测量空调模块140的出风流量和出风温度；

控制模块160与第一测量模块111连接，控制模块160用于根据出风流量和出风温度确定空气侧吸热量，并确定每一组控制变量对应的电加热器120的消耗功率和液体侧放热量，并根据消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，控制变量包括冷却液的流量、空调模块140的出风量和环境舱100的环境温度。

其中，环境舱100可以还原车辆所处的环境。焓差风洞110可以还原车辆中驾驶舱的环境。电源150可以还原车辆的动力电池，电源150为电加热器120供电，可以使得电加热器120对冷却液进行加热，电源150可以设置在环境舱100内，也可以设置在环境舱100外，图1中示出了电源150在环境舱100外的情况，图3中示出了电源150在环境舱100内的情况，但并不进行限定。冷却液可以为乙二醇水溶液。暖风管路130可以承载冷却液，将电加热器120加热后的冷却液传输至空调模块140，空调模块140将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞110，在焓差风洞110完成换热后，又从暖风管路130流回电加热器120，电加热器120继续对冷却液进行加热，如此循环，实现对焓差风洞110的制热，即实现对驾驶舱的制热。其中，空调模块140即为空调箱体总成，空调模块140可以包括暖风芯体和空调风机，暖风管路130将加热后的冷却液传输至暖风芯体，空调风机将热量吹入焓差风洞110中。控制模块160可以为上位机等控制器件。

具体地，在进行标定时，先选取空调模块140的工作模式(例如为除霜模式或吹脚模式)，并设定控制变量的值，开启电源150，电源150为电加热器120供电，电加热器120对冷却液进行加热，暖风管路130将电加热器120加热后的冷却液传输至空调模块140，空调模块140将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞110，焓差风洞110中的第一测量模块111测量空调模块140的出风流量和出风温度。控制模块160根据出风流量和出风温度可以计算出空气侧吸热量，并且控制模块160可以计算出液体侧放热量，并且可以获取电加热器120的消耗功率。通过改变控制变量中的至少一个，即改变冷却液的流量、空调模块140的出风量和环境舱100的环境温度中的至少一个，再次确定控制变量对应的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量。如此重复，可以得到不同控制变量下的多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量，即得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量的对应关系。示例性的，可以设定环境温度为-20℃，设定冷却液的流量为a1和空调模块140的出风量为b1，得到一组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量；然后控制环境温度仍为-20℃，设定冷却液的流量仍为a1，更新空调模块140的出风量为b2，再次得到一组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量；然后控制环境温度仍为-20℃，设定冷却液的流量仍为a1，更新空调模块140的出风量为b3，再次得到一组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量。同样的，可以控制环境温度和空调模块140的出风量不变，改变冷却液的流量，得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量。然后改变环境温度，重复以上过程，就可以得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量的对应关系。

通过得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量的对应关系，根据目标需求，可以选取每个可能的环境温度下的目标冷却液流量和目标空调出风量，例如可以从-30℃对应的多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量中，选取消耗功率较小、且液体侧放热量和空气侧吸热量较高时对应的冷却液流量作为环境温度-30℃下的目标冷却液流量，选取消耗功率较小、且液体侧放热量和空气侧吸热量较高时对应的空调出风量为目标空调出风量。可以从-20℃对应的多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量中，选取消耗功率较小、且液体侧放热量和空气侧吸热量较高时对应的冷却液流量作为环境温度-20℃下的目标冷却液流量，选取消耗功率较小、且液体侧放热量和空气侧吸热量较高时对应的空调出风量为目标空调出风量。

由此，实现对冷却液流量和空调出风量的标定。其中，目标需求例如为液体侧放热量在预设热量范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者为空气侧吸热量与液体侧放热量的比值(吸热效率)在预设比值范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者为电加热器120的出水温度在预设温度范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者为焓差风洞110的实际温度与设定温度的差值在预设阈值范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者为电加热器120的放热效率在第一预设效率范围内、且消耗功率在预设功率范围内。目标需求也可以为上述条件的组合。如此，按照确定的目标冷却液流量对冷却液的流量进行控制，按照确定的目标空调出风量对空调的出风量进行控制，可以既满足驾驶舱的舒适度需求，又使得电加热器120的消耗功率较小，避免采暖和除霜对车辆动力电池续航的影响，提升用户体验。

其中，预设热量范围和预设温度范围可以根据环境温度和目标温度确定，即根据环境温度和目标温度可以确定需要释放的热量，从而确定预设热量范围和预设温度范围。预设功率范围可以根据动力电池的电量确定，在动力电池的电量较高时，预设功率范围可以较宽，动力电池的电量较低时，预设功率范围可以较窄，本实施例并不进行限定。

需要说明的是，在一些实施方式中，在空调模块140为除霜模式和吹脚模式时的位置不同，图1和图2中示出了空调模块140为除霜模式时的位置，但并不进行限定。

本实施例的技术方案，通过设置环境舱还原车辆所处的环境，设置电源还原车辆的动力电池，并设置焓差风洞还原车辆中驾驶舱的环境。通过设定控制变量，检测每一组控制变量对应的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量，得到多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量与控制变量的对应关系，可以选取所需环境温度(所处的环境温度)下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对冷却液流量和空调出风量的标定。按照确定的目标冷却液流量对冷却液的流量进行控制，按照确定的目标空调出风量对空调的出风量进行控制，可以既满足驾驶舱的舒适度需求，又使得电加热器的消耗功率较小，避免采暖和除霜对车辆动力电池续航的影响，提升用户体验。

在上述技术方案的基础上，图4是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图，图5是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定装置的结构示意图，图5示出了图4对应的各器件的连接关系，可选地，参考图4和图5，车辆电加热系统参数标定装置还包括循环水泵210、第二测量模块220和第三测量模块230；

循环水泵210设置于暖风管路130上，循环水泵210连接于电加热器120与空调模块140之间，循环水泵210用于将电加热器120加热后的冷却液传输至空调模块140；

控制模块160与循环水泵210的控制端连接，控制模块160用于控制循环水泵210的转速变化，以控制冷却液的流量变化；

第二测量模块220设置在暖风管路130上，第二测量模块220用于测量暖风管路130中冷却液的实际流量；

第三测量模块230与控制模块160连接，第三测量模块230用于检测电加热器120的出水温度和进水温度，并将出水温度和进水温度发送至控制模块160；

控制模块160与第二测量模块220连接，控制模块160用于获取冷却液的实际流量，并根据冷却液的实际流量、出水温度和进水温度计算液体侧放热量。

具体地，通过设置循环水泵210，可以抽取电加热器120加热后的冷却液，将电加热器120加热后的冷却液传输至空调模块140。第二测量模块220例如包括涡轮流量计，第二测量模块220可以检测冷却液的流量，得到冷却液的实际流量。

可选地，第三测量模块230可以包括出水温度传感器231和进水温度传感器232，进水温度传感器232设置于电加热器120的进水口处，出水温度传感器231设置于电加热器120的出水口处。由此，第三测量模块230可以测量电加热器120的进水温度和出水温度。

示例性的，进水温度为T_in，出水温度为T_out，冷却液的比热容为C_pw，冷却液的密度为ρ_w，冷却液的实际流量为q_w，液体侧放热量为Q_w，则液体侧放热量为Q_w＝C_pw·ρ_w·q_w·(T_out-T_in)，由此，可以根据冷却液的实际流量、出水温度和进水温度计算液体侧放热量，根据液体侧放热量便于判断本次加热时的冷却液的流量是否满足放热需求。

示例性的，表1是控制变量设置表。如表1所示，设置环境舱100的温度为所需温度(动力电池所处的环境温度)，例如环境舱100的温度分别设为-30℃、-25℃和-20℃℃等，在每个环境舱温度下，设定循环水泵210的转速为N₁，对应的冷却液的流量为q_w1，设定循环水泵210的转速为N₂，对应的冷却液的流量为q_w2，设定循环水泵210的转速为N₃，对应的冷却液的流量为q_w3，分别设定除霜模式下的空调模块140的出风流量为V_d1、V_d2和V_d3，分别设定吹脚模式下的空调模块140的出风流量为V_f1、V_f2和V_f3，分别设定除霜和吹脚模式下的空调模块140的出风流量为V_df1、V_df2和V_df3。如此，设定多组控制变量，即可得到多组控制变量下的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量，可以选取所需环境温度下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对冷却液流量和空调出风量的标定。需要说明的是，环境温度还可以选取-15℃、-10℃等，每一个环境温度对应的控制变量还可以为更多组，表1中只对每一环境温度对应九组控制变量的情况进行示意，但并不进行限定。

表1控制变量设置表

可选地，控制模块160从电源150获取电源输出功率，即为电加热器120的消耗功率，控制模块160根据液体侧放热量和电加热器120的消耗功率计算放热效率。示例性的，电加热器120的消耗功率为P_out，电加热器120的放热效率为η_w，则如此，可以判断当前控制变量对应的放热效率是否满足需求，便于判断当前的冷却液流量和空调模块的出风流量是否可以作为目标冷却液流量和目标空调出风量。

可选地，控制模块160根据电加热器120的消耗功率为P_out和工作时长h，可以计算出电加热器120的耗电量W，W＝P_out·h，由此，可以判断当前控制变量对应的耗电量是否满足需求，便于判断当前的冷却液流量和空调模块的出风流量是否可以作为目标冷却液流量和目标空调出风量。

如此，通过计算每次加热(每一控制变量对应)的液体侧放热量、放热效率和耗电量，便于找到放热效率较高、且耗电量较低时对应的目标冷却液流量和目标空调出风量。

可选地，参考图5，焓差风洞110中还设置有稳流板112和补偿风机113；稳流板112设置与空调模块140的出口处，稳流板112用于对空调模块140吹出的空气进行稳流；补偿风机113与控制模块160连接，控制模块160用于根据大气压力与焓差风洞110的实际空气压力，按照闭环控制策略控制补偿风机113的运行。

具体地，稳流板112为节流孔板，稳流板112可以对空调模块140吹出的风进行稳流，使得吹向焓差风洞110的风更加均匀，有利于使得焓差风洞110的温度均匀，从而对出风温度的检测更加准确。通过设置补偿风机113，可以对焓差风洞110的气压进行补偿。闭环控制策略例如通过比例积分微分调节器实现，控制模块160将大气压力和焓差风洞110的实际空气压力输入至比例积分微分调节器，比例积分微分调节器就会以大气压力为目标控制补偿风机113的运行，例如控制补偿风机113的转速，使得补偿风机113对焓差风洞110的空气压力进行补偿，进而保证焓差风洞110的空气压力接近或等于大气压力，更好的还原驾驶舱的环境，有利于提高参数标定的准确度。

可选地，参考图4和图5，车辆电加热系统参数标定装置还包括导风过渡段240和膨胀水箱250；导风过渡段240设置于空调模块140的出口与焓差风洞110之间；膨胀水箱250与暖风管路130连接，膨胀水箱250用于向暖风管路130提供冷却液。

具体地，可以依据空调模块140的吹脚出风口和除霜出风口的形状分别制作导风过渡段240，将导风过渡段240的两端分别连接空调模块140的出口和焓差风洞，并用隔热密封胶带密封连接部位。如此，可以减小空调模块140吹出的风损失和热量损失。

膨胀水箱250的充注口与暖风管路130连接，可以向暖风管路130充入冷却液，例如充入50％乙二醇水溶液，便于通过冷却液进行热量的传递。

可选地，参考图4和图5，车辆电加热系统参数标定装置还包括第四测量模块260；第四测量模块260设置于环境舱100中，第四测量模块260与环境舱100的壁面的距离大于或等于预设值，第四测量模块260与空调模块140的距离大于或等于预设值，第四测量模块260用于测量环境舱100的实际环境温度；第四测量模块260与控制模块160连接，控制模块160用于根据实际环境温度、空调模块的出风温度和出风流量计算空气侧吸热量。

具体地，预设值例如为1m，也可以为0.9m，也可以为其他数值，本实施例并不进行限定。通过设置第四测量模块260与环境舱100的壁面的距离大于或等于预设值，第四测量模块260与空调模块140的距离大于或等于预设值，使得第四测量模块260距离壁面和空调模块140的距离较大，避免壁面温度与空气温度相差较大，而导致第四测量模块260测量的实际环境温度偏差较大。并且可以避免空调模块140出风口的温度与空气温度相差较大而导致第四测量模块260测量的实际环境温度偏差较大。如此，可以提高实际环境温度检测的准确性，有利于提高空气侧吸热量计算的准确性，从而提高电加热器120参数标定的准确度。

可选地，参考图4和图5，第四测量模块260包括多个环境温度传感器261，多个环境温度传感器261与控制模块160电连接，控制模块160用于将多个环境温度传感器261测量的环境温度的差值作为最终的实际环境温度。如此，可以进一步提升实际环境温度检测的准确性。

示例性的，空气的比热容为C_pa，空气密度为ρ_a，空调模块140的出风流量为V_a，空调模块140的出风温度为T_b，空调模块140的进风温度(也就是环境舱100的实际环境温度)为T_a，空气侧吸热量为Q_a，则Q_a＝C_pa·ρ_a·ρ_a·(T_b-T_a)，如此可以根据实际环境温度、空调模块140的出风温度和出风流量计算空气侧吸热量。

可选地，控制模块160根据空气侧吸热量和液体侧放热量计算出吸热效率。示例性的，吸热效率为空气侧吸热量和液体侧放热量的比值，即吸热效率由此，可以判断当前控制变量对应的吸热效率是否满足需求，便于判断当前的冷却液流量和空调模块140的出风流量是否可以作为目标冷却液流量和目标空调出风量。

如此，通过计算每次加热(每一组控制变量对应)的空气侧吸热量、液体侧放热量、吸热效率和耗电量，便于找到吸热效率较高、且耗电量较低时对应的目标冷却液流量和目标空调出风量。

可选地，参考图5，第一测量模块111包括空气流量传感器111a和空气温度传感器111b；空气流量传感器111a与控制模块160连接，空气流量传感器111a用于检测空调模块140的出风流量，并将出风流量发送至控制模块160；空气温度传感器111b与控制模块160连接，空气温度传感器111b用于检测空调模块140的出风温度，并将出风温度发送至控制模块160。

具体地，空气流量传感器111a可以为流量喷嘴。空气流量传感器111a和空气温度传感器111b例如设置在稳流板112远离空调模块140的一侧，空气温度传感器111b设置在空气流量传感器111a和稳流板112之间。补偿风机113例如设置在空气流量传感器111a远离空调模块140的一侧。如此，空气温度传感器111b和空气流量传感器111a可以测量稳流后的空气的温度和流量，从而使得出风温度和出风流量的测量更符合实际驾驶舱中的出风温度和出风流量，有利于提高出风温度和出风流量测量的准确度。

可选地，参考图5，第一测量模块111还包括空气压力传感器111c；空气压力传感器111c位于稳流板112与空调模块140的出口之间，空气压力传感器111c与控制模块160连接，空气压力传感器111c用于检测焓差风洞110的实际空气压力。

具体地，空气压力传感器111c位于稳流板112与空调模块140的出口之间，可以更加准确的测量空调模块140排出的空气压力，便于控制模块160根据大气压力和空气压力传感器111c检测的实际空气压力控制补偿风机113的转速，实现对焓差风洞110的压力的补偿。

在上述各技术方案的基础上，可选地，参考图5，车辆电加热系统参数标定装置还包括通信模块270，通信模块270连接于电加热器120与控制模块160之间，控制模块160用于通过通信模块270向电加热器120发送控制信号，以控制电加热器120的功率。通信模块270例如由控制器局域网总线(Controller Area Network，CAN)通信实现。如此，可以按照恒功率控制方式进行参数标定，即控制电加热器120为恒功率输出，使得任何情况下的消耗功率较低，从而可以选取液体侧放热量在预设热量范围内，或者空气侧吸热量与液体侧放热量的比值(吸热效率)在预设比值范围内，或者电加热器120的出水温度在预设温度范围内，或者焓差风洞110的实际温度与设定温度的差值在预设阈值范围内，或者电加热器120的放热效率在第一预设效率范围内时，此时对应的冷却液流量为目标冷却液流量，对应的空调出风量为目标空调出风量。

在一些实施方式中，可以按照恒定出水温度来控制电加热器120的输出，即控制电加热器120的出水温度为恒定出水温度，使得任何情况下的出水温度在预设温度范围内，从而可以选取液体侧放热量在预设热量范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者空气侧吸热量与液体侧放热量的比值(吸热效率)在预设比值范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者焓差风洞110的实际温度与设定温度的差值在预设阈值范围内、且消耗功率在预设功率范围内，或者电加热器120的放热效率在第一预设效率范围内时、且消耗功率在预设功率范围内，此时对应的冷却液流量为目标冷却液流量，对应的空调出风量为目标空调出风量。

可选地，通信模块270连接于循环水泵210与控制模块160之间，控制模块160通过通信模块270向循环水泵210发送转速控制信号。如此，实现对循环水泵210的转速控制，进而实现对冷却液的流量的控制。

可选地，通信模块270连接于空调模块140与控制模块160之间，控制模块160通过通信模块270向空调模块140传输出风量控制信号。如此，实现对空调模块140的出风量的控制，便于实现改变控制变量，得到不同控制变量对应的电加热器的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量等，从而可以根据电加热器的消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量选取目标冷却液流量和目标空调出风量。

需要说明的是，为了区分管路中器件的连接和控制模块160与器件之间的连接，图5和图3中控制模块160与器件之间的连接采用虚线示出。

本实施例还提供了一种车辆电加热系统参数标定方法，该方法由上述任意实施方案提供的车辆电加热系统参数标定装置实现，车辆电加热系统参数标定方法由上述的控制模块执行。图6是本发明实施例提供的一种车辆电加热系统参数标定方法的流程图，参考图6，车辆电加热系统参数标定方法包括：

S101、在电加热器对冷却液进行加热，空调模块将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞后，根据第一测量模块测量的空调模块的出风流量和出风温度确定空气侧吸热量。

具体地，参考图1、图2和图3，在进行标定时，先选取空调模块140的工作模式(例如为除霜模式或吹脚模式)，并设定控制变量的值，开启电源150，电源150为电加热器120供电，电加热器120对冷却液进行加热，暖风管路130将电加热器120加热后的冷却液传输至空调模块140，空调模块140将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞110，焓差风洞110中的第一测量模块111测量空调模块140的出风流量和出风温度。控制模块160根据出风流量和出风温度可以计算出空气侧吸热量。

S102、确定每一组控制变量对应的电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，控制变量包括冷却液的流量、空调模块的出风量和环境舱的环境温度。

具体地，先设定控制变量的值，计算当前控制变量下的空气侧吸热量、消耗功率和液体侧放热量，然后改变控制变量中至少一个的值，即改变冷却液的流量、空调模块140的出风量和环境舱100的环境温度中的至少一个，再计算本次控制变量下的空气侧吸热量、消耗功率和液体侧放热量，如此重复，可以得到不同控制变量下的多组消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量，即得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量的对应关系。通过得到多组控制变量与消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量的对应关系，根据目标需求，可以选取环境温度下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对冷却液流量和空调出风量的标定。按照确定的目标冷却液流量对冷却液的流量进行控制，按照确定的目标空调出风量对空调的出风量进行控制，可以既满足驾驶舱的舒适度需求，又使得电加热器120的消耗功率较小，避免采暖和除霜对车辆动力电池续航的影响，提升用户体验。

本发明实施例所提供的车辆电加热系统参数标定方法由本发明任意实施例所提供的车辆电加热系统参数标定装置实现，本发明实施例所提供的车辆电加热系统参数标定方法具备上述任意实施方案相同的有益效果。

在上述技术方案的基础上，图7是本发明实施例提供的又一种车辆电加热系统参数标定方法的流程图，可选地，参考图7，车辆电加热系统参数标定方法包括：

S201、在电加热器对冷却液进行加热，空调模块将加热后的冷却液的热量吹入焓差风洞后，根据大气压力与焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制补偿风机的运行。

具体地，参考图5，闭环控制策略例如通过比例积分微分调节器实现，控制模块160将大气压力和焓差风洞110的实际空气压力输入至比例积分微分调节器，比例积分微分调节器就会以大气压力为目标控制补偿风机113的运行，例如控制补偿风机113的转速，使得补偿风机113对焓差风洞110的空气压力进行补偿，进而保证焓差风洞110的空气压力接近或等于大气压力，更好的还原驾驶舱的环境，有利于提高参数标定的准确度。

S202、根据预设环境温度与环境舱的实际环境温度，按照闭环控制策略控制扰流风机的运行。

具体地，按试验工况所需模拟的特征环境温度(-30℃、-25℃、-20℃和-15℃等)确定环境舱的预设环境温度，根据预设环境温度设置环境舱的温度。整个标定过程中，环境舱100的扰流风机持续运行，可以保证环境舱的温度和气流稳定且均匀。闭环控制策略例如通过比例积分微分调节器实现，控制模块将预设环境温度与环境舱的实际环境温度输入至比例积分微分调节器，比例积分微分调节器就会以预设环境温度为目标，控制扰流风机的运行，例如控制扰流风机的转速，使得环境舱的实际环境温度接近或等于预设环境温度，从而便于测量预设环境温度下的空调模块的出风流量和出风温度，便于确定预设环境温度下的电加热器的消耗功率和液体侧放热量，进而选出预设环境温度下的目标冷却液流量和目标空调出风量，实现对电加热系统参数的标定。

S203、根据第一测量模块测量的空调模块的出风流量和出风温度确定空气侧吸热量。

S204、确定每一组控制变量对应的电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据消耗功率、液体侧放热量和空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，控制变量包括冷却液的流量、空调模块的出风量和环境舱的环境温度。

需要说明的是，步骤S201中根据大气压力与焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制补偿风机的运行，步骤S202中根据预设环境温度与环境舱的实际环境温度，按照闭环控制策略控制扰流风机的运行，在整个参数标定过程中可以一直执行，即在步骤S203与步骤S204执行的同时，也可以执行步骤S201中根据大气压力与焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制补偿风机的运行的策略，步骤S202中根据预设环境温度与环境舱的实际环境温度，按照闭环控制策略控制扰流风机的运行的策略，以便保证在标定的过程中环境舱的实际环境温度趋于预设温度，焓差风洞的空气压力接近大气压力，从而保证参数标定的准确度。

在上述各技术方案的基础上，可选地，在步骤S203根据第一测量模块测量的空调模块的出风流量和出风温度确定空气侧吸热量之前，还包括：

在冷却液的流量、电加热器的出水温度和空调模块的出风温度均连续稳定第一预设时长之后，或者，在冷却液的流量的变化率、电加热器的出水温度的变化率和空调模块的出风温度的变化率均小于预设变化值时，从第一测量模块获取空调模块的出风流量和出风温度，从第二测量模块获取冷却液的实际流量，从第三测量模块获取电加热器的出水温度和进水温度，从第四测量模块获取实际环境温度，并获取电加热器的消耗功率，以使控制模块根据空调模块的出风流量、空调模块的出风温度和实际环境温度计算空气侧吸热量，以使控制模块根据冷却液的实际流量、电加热器的进水温度和电加热器的出水温度计算液体侧放热量，以使控制模块根据液体侧放热量和电加热器的消耗功率计算放热效率，以使控制模块根据液体侧放热量和空气侧吸热量计算吸热效率。如此，使得控制模块可以获取每一组控制变量对应的电加热器的消耗功率、液体侧放热量和液体侧吸热量，以使控制模块根据电加热器的消耗功率、液体侧放热量和液体侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量。其中，第一预设时长例如为30分钟，也可以为25分钟，也可以为20分钟，第一变化值可以为1％，也可以为2％，本实施例并不进行限定。通过在冷却液的流量、电加热器的出水温度和空调模块的出风温度均连续稳定第一预设时长之后，或者在冷却液的流量的变化率、电加热器的出水温度的变化率和空调模块的出风温度的变化率均小于预设变化值时，再获取冷却液的实际流量、电加热器的出水温度、电加热器的进水温度、实际环境温度、空调模块的出风流量和空调模块的出风温度，可以保证各个数值获取的准确度，有利于提升参数标定的准确度。

可选地，从第一测量模块获取空调模块的出风流量和出风温度，从第二测量模块获取冷却液的实际流量，从第三测量模块获取电加热器的出水温度和进水温度，从第四测量模块获取实际环境温度，包括：

从第一测量模块获取空调模块的多个出风流量和多个出风温度，从第二测量模块获取冷却液的多个实际流量，从第三测量模块获取电加热器的多个出水温度和多个进水温度，从第四测量模块获取多个实际环境温度。如此，便于计算得到多个液体侧放热量和多个空气侧吸热量，将多个液体侧放热量的平均值作为最终的液体侧放热量，将多个空气侧吸热量的平均值作为最终的空气侧吸热量，以使控制模块根据最终的液体侧放热量和空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量。示例性的，例如设置取值阶段为3分钟，采样周期为5秒，采样数量为60，则最终的液体侧放热量为60个液体侧放热量的平均值，最终的空气侧吸热量为60个空气侧吸热量的平均值。如此，有利于进一步提升参数标定的准确度。

本实施例的技术方案，通过改变控制变量，得到多组控制变量，并获取每一组控制变量下的空调模块的出风流量、空调模块的出风温度、冷却液的实际流量、电加热器的出水温度、电加热器的进水温度和电加热器的消耗功率，从而得到每一组控制变量下的电加热器的消耗功率、液体侧放热量、液体侧吸热量、吸热效率和放热效率，以使控制模块根据电加热器的消耗功率、液体侧放热量和液体侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量。按照确定的目标冷却液流量对冷却液的流量进行控制，按照确定的目标空调出风量对空调的出风量进行控制，可以既满足驾驶舱的舒适度需求，又使得电加热器120的消耗功率较小，避免采暖和除霜对车辆动力电池续航的影响，提升用户体验。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆电加热系统参数标定装置，其特征在于，包括：环境舱、焓差风洞、电加热器、暖风管路、空调模块、电源和控制模块；所述焓差风洞、所述电加热器、所述暖风管路、所述空调模块和所述控制模块位于所述环境舱内；

所述电源与所述电加热器连接，所述电源用于为所述电加热器供电；

所述暖风管路连接于所述电加热器和所述空调模块之间，所述暖风管路中设置有冷却液；所述电加热器用于对所述冷却液进行加热；

所述焓差风洞中设置有第一测量模块，所述焓差风洞设置于所述空调模块的出风口处，所述空调模块用于将加热后的冷却液的热量吹入所述焓差风洞；所述第一测量模块用于测量所述空调模块的出风流量和出风温度；

所述控制模块与所述第一测量模块连接，所述控制模块用于根据所述出风流量和所述出风温度确定空气侧吸热量，并确定每一组控制变量对应的所述电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据所述消耗功率、所述液体侧放热量和所述空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，所述控制变量包括所述冷却液的流量、所述空调模块的出风量和所述环境舱的环境温度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括循环水泵、第二测量模块和第三测量模块；

所述循环水泵设置于所述暖风管路上，所述循环水泵连接于所述电加热器与所述空调模块之间，所述循环水泵用于将所述电加热器加热后的冷却液传输至所述空调模块；

所述控制模块与所述循环水泵的控制端连接，所述控制模块用于控制所述循环水泵的转速变化，以控制所述冷却液的流量变化；

所述第二测量模块设置在所述暖风管路上，所述第二测量模块用于测量所述暖风管路中冷却液的实际流量；

所述第三测量模块与所述控制模块连接，所述第三测量模块用于检测所述电加热器的出水温度和进水温度，并将所述出水温度和所述进水温度发送至所述控制模块；

所述控制模块与所述第二测量模块连接，所述控制模块用于获取所述冷却液的实际流量，并根据所述冷却液的实际流量、所述出水温度和所述进水温度计算所述液体侧放热量。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述焓差风洞中还设置有稳流板和补偿风机；

所述稳流板设置与所述空调模块的出口处，所述稳流板用于对所述空调模块吹出的空气进行稳流；

所述补偿风机与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据大气压力与所述焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制所述补偿风机的运行。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括导风过渡段和膨胀水箱；

所述导风过渡段设置于所述空调模块的出口与所述焓差风洞之间；

所述膨胀水箱与所述暖风管路连接，所述膨胀水箱用于向所述暖风管路提供所述冷却液。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第四测量模块；

所述第四测量模块设置于所述环境舱中，所述第四测量模块与所述环境舱的壁面的距离大于或等于预设值，所述第四测量模块与所述空调模块的距离大于或等于预设值，所述第四测量模块用于测量所述环境舱的实际环境温度；

所述第四测量模块与所述控制模块连接，所述控制模块用于根据所述实际环境温度、所述空调模块的出风温度和所述出风流量计算所述空气侧吸热量。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一测量模块包括空气流量传感器和空气温度传感器；

所述空气流量传感器与所述控制模块连接，所述空气流量传感器用于检测所述空调模块的出风流量，并将所述出风流量发送至所述控制模块；

所述空气温度传感器与所述控制模块连接，所述空气温度传感器用于检测所述空调模块的出风温度，并将所述出风温度发送至所述控制模块。

7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一测量模块还包括空气压力传感器；

所述空气压力传感器位于所述稳流板与所述空调模块的出口之间，所述空气压力传感器与所述控制模块连接，所述空气压力传感器用于检测所述焓差风洞的实际空气压力。

8.一种车辆电加热系统参数标定方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-7任一项所述的车辆电加热系统参数标定实现，所述装置包括：环境舱、焓差风洞、电加热器、暖风管路、空调模块、电源和控制模块；所述焓差风洞、所述电加热器、所述暖风管路、所述空调模块和所述控制模块位于所述环境舱内；所述电源与所述电加热器连接，所述暖风管路连接于所述电加热器和所述空调模块之间，所述暖风管路中设置有冷却液；所述焓差风洞中设置有第一测量模块，所述焓差风洞设置于所述空调模块的出风口处，所述控制模块与所述第一测量模块连接；所述方法由所述控制模块执行；所述方法包括：

在所述电加热器对所述冷却液进行加热，所述空调模块将加热后的冷却液的热量吹入所述焓差风洞后，根据所述第一测量模块测量的所述空调模块的出风流量和出风温度确定空气侧吸热量；

确定每一组控制变量对应的所述电加热器的消耗功率和液体侧放热量，并根据所述消耗功率、所述液体侧放热量和所述空气侧吸热量确定目标冷却液流量和目标空调出风量；其中，所述控制变量包括所述冷却液的流量、所述空调模块的出风量和所述环境舱的环境温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述焓差风洞中还设置有补偿风机，所述补偿风机与所述控制模块连接；所述方法还包括：

根据大气压力与所述焓差风洞的实际空气压力，按照闭环控制策略控制所述补偿风机的运行。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述环境舱中还设置有扰流风机，所述扰流风机与所述控制模块连接；所述方法还包括：

根据预设环境温度与所述环境舱的实际环境温度，按照闭环控制策略控制所述扰流风机的运行。