一种电动汽车车内温度控制方法与流程

1.本发明是关于电动汽车控制技术领域，特别是关于一种电动汽车车内温度控制方法。


背景技术：

2.电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆；由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好；其工作原理：蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶；
3.随着电动汽车的飞速发展，电动汽车汽车空调行业也有显著进步；电动汽车动力系统和传统汽车动力系统有很多的不同之处，电动汽车主要是以电力和混合动力作为动力来源，虽然能够明显降低对环境的污染程度，但是由于电动汽车电容量是固定的，所以空调系统的使用一定程度上会影响汽车的续航能力，可能出现用户半路上汽车没电的情况，对用户出行带来不便；
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电动汽车车内温度控制方法，其能够提高能源利用率，尽可能避免电能的浪费。
6.为实现上述目的，本发明提供了本发明提供了一种电动汽车车内温度控制方法，包括：
7.模糊控制模块，其包含混合风门单元和蒸发器风机单元，用于调控混合风门单元和蒸发器风机单元的工作状态，所述混合风门单元用于控制风门开度，所述蒸发器风机单元用于控制风机转速；和
8.车内温度仿真模块，其用于得到汽车车厢内温度，且车内温度仿真模块的模型建立根据公式：
9.公式一，δq
f
＝1000ρv
f
c
p
(t
f
‑
t
i
)＝1000ρv
f
c
p
[0.7(1
‑
λ)(0
‑
t
i
)x
e
0.5λ(60
‑
t
i
)x
h
]
[0010]
和公式二，
[0011][0012]
可以确定系统输入参数，以及运算关系，分别建立各部分热源的子系统，在根据公式二，得到车厢内温度变化率，最后积分再运算得到车厢内的温度信息。
[0013]
在一个或多个实施方式中，在所述模糊控制模块中，
[0014]
模糊控制模块输入量为：车厢内温度误差与温度误差变化率；
[0015]
输出的控制量为：风机转速以及风门开度。
[0016]
在一个或多个实施方式中，所述模糊控制模块中，
[0017]
当车厢驾驶室内温度波动较大时，模糊控制模块中的控制器开启工作，作出反应；当波动较小时，蒸发器风机单元中的风机转速控制在最高转速的30％以内。
[0018]
在一个或多个实施方式中，在所述车内温度仿真模块中，
[0019]
公式一建立的基础是根据公式三和公式四推导得出，
[0020]
公式三和公式四分别为：
[0021]
δq
f
＝1000
·
ρ
·
v
f
·
c
p
(t
f
‑
t
i
)＝1000
·
ρ
·
v
f
·
s
f
·
c
p
(t
f
‑
t
i
)
[0022]
，t
f
＝0.7(1
‑
λ)(0
‑
t
i
)x
e
0.5λ(60
‑
t
i
)x
h
t
i
。
[0023]
在一个或多个实施方式中，所述v
f
：经过空调冷热交换的空气体积；
[0024]
t
f
：出风口温度；
[0025]
t
i
：车内空气温度；
[0026]
v
f
：空调风机风速＝0.8～2.3；
[0027]
s
f
：风机出风口面积＝3.14*0.15*0.15。
[0028]
在一个或多个实施方式中，公式四的推导过程为：
[0029]
所述混合风门单元将车内气体根据比例与经过冷暖调制后的空气混合，那么根据热力学定理以及热交换原理，推导出如下公式：
[0030]
δq
f
＝q
e
q
h
＝1000
·
ρ
·
c
p
(x
e
·
k
e
·
v
e
·
δt
e
x
h
·
k
h
·
v
h
·
δt
h
)
[0031]
设立一个参数λ来表示风门开度，它的取值为(0＜λ＜1)，λ的大小决定了进入加热器与进入制冷器的空气体积比，在理想情况下，可以认为：
[0032]
v
e
＝(1
‑
λ)v
f
；
[0033]
v
h
＝λv
f
；
[0034]
v
f
＝v
e
v
h
＝(1
‑
λ)
·
v
f
λ
·
v
f
；
[0035]
根据公式三和上述公式推导出出风口的一个近似的温度：
[0036]
即为，公式四。
[0037]
在一个或多个实施方式中，所述q
e
：制冷蒸发器的交换热；
[0038]
q
h
：余热加热器的交换热；
[0039]
x
e
：压缩机的开关取0或1；
[0040]
x
h
：热水阀的开关取0或1；
[0041]
k
e
：制冷蒸发器热交换系数＝0.7；
[0042]
k
h
：余热加热器热交换系数＝0.5；
[0043]
v
e
：与蒸发器热交换的空气体积；
[0044]
v
h
：加热器进行热交换的空气体积；
[0045]
δt
e
：与蒸发器进行热交换的空气前后温差＝0
‑
t
i
；
[0046]
δt
h
：与加热器进行热交换的空气前后温差＝85
‑
t
i
。
[0047]
在一个或多个实施方式中，所述公式二为最终得到汽车室内温度变化率表达函数。
[0048]
与现有技术相比，根据本发明的一种电动汽车车内温度控制方法的有益效果为：
[0049]
一是，本发明中设计有汽车空调模糊控制器，其目的是便于调节两个部件的工作状态，能够使得汽车室内温度能够快速达到我们设定的人体舒适温度，并且可以根据波动
性进行调整，提高能源利用率，尽可能避免电能的浪费；
[0050]
二是，本发明中设计车内温度仿真模块，可快速得到车厢内温度变化率，之后积分再运算便得到了车厢内的温度，方便后续对车内温度的检测处理，使用灵活性较高，解决了传统无法进行实施检测的处理工作。
附图说明
[0051]
图1是根据本发明一实施方式的电动汽车空调系统仿真模型图。
[0052]
图2是根据本发明一实施方式的车内温度仿真模块图。
[0053]
图3是根据本发明一实施方式的汽车空调模糊控制系统原理图。
[0054]
图4是根据本发明一实施方式的模糊控制结构框图。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0056]
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0057]
实施例1：
[0058]
本实施例给出模糊控制模块的具体结构，如图3和4所示，模糊控制模块，其包含混合风门单元和蒸发器风机单元，用于调控混合风门单元和蒸发器风机单元的工作状态，所述混合风门单元用于控制风门开度，所述蒸发器风机单元用于控制风机转速。
[0059]
所述模糊控制模块中，
[0060]
模糊控制模块输入量为：车厢内温度误差与温度误差变化率；
[0061]
输出的控制量为：风机转速以及风门开度。
[0062]
所述模糊控制模块中，
[0063]
当车厢驾驶室内温度波动较大时，模糊控制模块中的控制器开启工作，作出反应；当波动较小时，蒸发器风机单元中的风机转速控制在最高转速的30％以内。
[0064]
本发明中设计有汽车空调模糊控制器，其目的是便于调节两个部件的工作状态，能够使得汽车室内温度能够快速达到我们设定的人体舒适温度，并且可以根据波动性进行调整，提高能源利用率，尽可能避免电能的浪费。
[0065]
具体的，温度汽车驾驶室内温度波动大小的评判标准我们可以通过车内温度与设定之间的误差以及该误差在一定时间内的变化率来评价。于是，汽车驾驶室内温度模糊控制器以看作是一个两输入两输出的系统；
[0066]
模糊控制理论简介及模糊控制的基本原理
[0067]
模糊控制是模糊逻辑控制的简称，模糊控制是在模糊逻辑推理，模糊集合以及模糊语言变量基础上建立的一种计算机数字控制技术。模糊控制实质上是一种属于智能控制的非线性控制，在一些不明确系统的控制中遇着非常重要的作用；模糊控制实际上是属于模糊数学，是在控制系统中使用的一种非线性智能控制；模糊控制通常采用多组“if”与“then”的连用，来不断校正偏差；
[0068]
由图4我们可知，框图之中输入量是e，通过模糊化处理，用模糊变量语言e来描述该偏差。将e的语言值用t(e)来表示，那么：
[0069]
t(e)＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}
[0070]
与之所对应的英文缩写就为nb(负大),nm(负中),ns(负小),ze(零),ps(正小),pm(正中),pb(正大)。
[0071]
模糊控制是采用多组规则语言“if”与“then”的连用来实现的，我们假设e为系统的输入，u为系统的输出，那么就会有多组“if”与“then”的规则语言：
[0072]
规则1：if e1 then u1，else
[0073]
规则2：if e2 then u2，else
[0074]
规则3：if e3 then u3，else
[0075]
………
[0076]
规则m：ifemthenum，else
[0077]
每条规则都对应一个模糊关系ri，那么整个系统的的模糊关系r就为：
[0078]
r＝r1ur2ur3u
………
r
m
[0079]
利用合成推理的方法，在输入e
i
与模糊变量e
i
对应的情况下，我们可以的到模糊变量输出u
i
:
[0080]
u
i
＝e
i
⊙
r
[0081]
“⊙”
含义为合成运算，代表模糊控制最大最小运算；
[0082]
进过模糊推理得到的u
i
是模糊变量，在应用当中，我们还需要将u
i
进行处理，将它变为一个清晰值。所以我们还要进行清晰化的处理，这样就可以得到一个确定的值u
i
，u
i
就是我们要得到的模糊控制的输出值，其作用是降低偏差e。
[0083]
实施例2：
[0084]
本实施例给出模糊控制模块的具体结构，如图2所示，车内温度仿真模块，其用于得到汽车车厢内温度，且车内温度仿真模块的模型建立根据公式：
[0085]
公式一，δq
f
＝1000ρv
f
c
p
(t
f
‑
t
i
)＝1000ρv
f
c
p
[0.7(1
‑
λ)(0
‑
t
i
)x
e
0.5λ(60
‑
t
i
)x
h
]
[0086]
和公式二，
[0087][0088]
可以确定系统输入参数，以及运算关系，分别建立各部分热源的子系统，在根据公式二，得到车厢内温度变化率，最后积分再运算得到车厢内的温度信息。
[0089]
参照图2所示，在所述车内温度仿真模块中，
[0090]
公式一建立的基础是根据公式三和公式四推导得出，
[0091]
公式三和公式四分别为：
[0092]
δq
f
＝1000
·
ρ
·
v
f
·
c
p
(t
f
‑
t
i
)＝1000
·
ρ
·
v
f
·
s
f
·
c
p
(t
f
‑
t
i
)
[0093]
表一：公式三中代号的含义；
[0094][0095][0096]
，t
f
＝0.7(1
‑
λ)(0
‑
t
i
)x
e
0.5λ(60
‑
t
i
)x
h
t
i
。
[0097]
上述公式三函数建立的条件是假设加热与制冷系统与电动汽车车厢内空气的热交换为理想情况，且排出的空气体积与经过即热或制冷的空气体积相同。
[0098]
其中，公式四
[0099]
上述的v
f
：经过空调冷热交换的空气体积；
[0100]
t
f
：出风口温度；
[0101]
t
i
：车内空气温度；
[0102]
v
f
：空调风机风速＝0.8～2.3；
[0103]
s
f
：风机出风口面积＝3.14*0.15*0.15。
[0104]
参照图2所示，公式四的推导过程为：
[0105]
所述混合风门单元将车内气体根据比例与经过冷暖调制后的空气混合，那么根据热力学定理以及热交换原理，推导出如下公式：
[0106]
δq
f
＝q
e
q
h
＝1000
·
ρ
·
c
p
(x
e
·
k
e
·
v
e
·
δt
e
x
h
·
k
h
·
v
h
·
δt
h
)
[0107]
表二：上述公式中代号的含义
[0108][0109]
[0110]
设立一个参数λ来表示风门开度，它的取值为(0<λ<1),λ的大小决定了进入加热器与进入制冷器的空气体积比，在理想情况下，可以认为：
[0111]
v
e
＝(1
‑
λ)v
f
；
[0112]
v
h
＝λv
f
；
[0113]
v
f
＝v
e
v
h
＝(1
‑
λ)
·
v
f
λ
·
v
f
；
[0114]
根据公式三和上述公式推导出出风口的一个近似的温度：
[0115]
δq
f
＝1000ρv
f
c
p
(t
f
‑
t
i
)＝1000ρv
f
c
p
[0.7(1
‑
λ)(0
‑
t
i
)x
e
0.5λ(60
‑
t
i
)x
h
]
[0116]
最终得到汽车室内温度变化率表达函数：
[0117][0118]
本发明中设计车内温度仿真模块，可快速得到车厢内温度变化率，之后积分再运算便得到了车厢内的温度，方便后续对车内温度的检测处理，使用灵活性较高，解决了传统无法进行实施检测的处理工作。
[0119]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。