基于出风口温度的电动车冷热源控制方法、装置及系统与流程

1.本发明属于电动车技术领域，更具体地，涉及一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法、装置及热管理系统。


背景技术：

2.随着国内电动车汽车销量的不断增长，消费者对汽车性能提出了更高的要求，消费者除了关注汽车的硬件结构，也更加关注汽车上的软件。现有的电动车空调热管理系统通常是通过蒸发器目标温度控制压缩机制冷，通过暖风芯体目标温度控制ptc制热或热泵制热，以此来控制调节乘员舱的温度，但是往往会有较大的波动，内外循环风门也会对以往控制方法有较大影响，无法准确调节车内温度，造成空调参数难以标定。


技术实现要素：

3.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种电动车冷热源控制方法、装置及热管理系统，不再通过自动空调算法控制蒸发器目标温度与暖风芯体目标温度，而是直接以出风口温度来控制压缩机转速及ptc或热泵的开启关闭，进而使得车内温度调节更加准确，减少空调标定的困难，提高乘员舱的舒适性。
4.为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法，基于布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器实现，所述方法包括：
5.由出风口温度传感器获取出风口实际温度；
6.由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；
7.依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。
8.在一些可选的实施方案中，由coldouttargettemp＝energyreq/airtemp/k6得到手动模式制冷时出风口目标温度coldouttargettemp，energyreq表示能量需求值，airtemp表示环境温度，k6为标定系数。
9.在一些可选的实施方案中，由heatouttargettemp＝energyreq/k7得到手动模式制热时出风口目标温度heatouttargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。
10.在一些可选的实施方案中，由outtargettemp＝energyreq/k7得到自动模式时出风口目标温度outtargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。
11.在一些可选的实施方案中，所述除湿时出风口目标温度由以下方式得到：
12.在控制压缩机时，出风口目标温度设为出风口目标温度最小值；
13.在控制ptc时，由heatouttargettemp＝energyreq/k7得到出风口目标温度heatouttargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。
14.在一些可选的实施方案中，由comp_spd_ctrl＝δcomp_spd+comp_spd_m控制压缩机转速，且每隔预设时间执行一次转速计算，当压缩机转速/压缩机最大转速》＝压缩机功率限值百分比时，按照压缩机的限值功率输出，否则按照计算结果comp_spd_ctrl输出，其
中，δcomp_spd＝kp(δt_(k)
–
δt_(k-1)+ki*δt_(k)+kd，其中，δcomp_spd表示压缩机转速变化量，δt_(k)表示当前时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值，δt_(k-1)表示上一时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值，comp_spd_m表示当前时刻压缩机转速，comp_spd_ctrl表示下一时刻压缩机设定转速，kp、ki及kd表示标定量。
15.在一些可选的实施方案中，在有制热请求时通过lin总线向ptc节点发送信号使得ptc开始运行，在ptc运行过程中，当出风口实际温度达到出风口目标温度时，通过lin总线向ptc节点发送信号使得ptc停止运行。
16.在一些可选的实施方案中，所述方法还包括：根据车内实际温度值加上环境温度以及当前能量需求值进行车内温度补偿，以调节energyreq值。
17.按照本发明的另一方面，提供了一种基于出风口温度的电动车冷热源控制装置，包括布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器，所述装置还包括：
18.出风口温度获取模块，用于由出风口温度传感器获取出风口实际温度；
19.出风口目标温度获取模块，用于由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；
20.控制模块，用于依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。
21.按照本发明的另一方面，提供了一种包括上述基于出风口温度的电动车冷热源控制装置的整车热管理系统。
22.按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
23.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
24.本发明不再通过自动空调算法控制蒸发器目标温度与暖风芯体目标温度，而是通过控制出风口目标温度，进而通过整车热管理系统开启压缩机与ptc，来调节乘员舱的温度。实现自动空调的舒适性和驾驶安全性的提升，并且能够显著减少空调标定人员的标定压力与标定时间。
附图说明
25.图1是本发明实施例提供的一种电动车空调系统组成示意图；
26.图2是本发明实施例提供的一种出风口温度传感器布置示意图；
27.图3是本发明实施例提供的一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法的流程示意图；
28.图4是本发明实施例提供的一种温度补偿示意图；
29.图5是本发明实施例提供的一种热管理系统示意图；
30.图6是本发明实施例提供的一种基于出风口温度的电动车冷热源控制装置示意图。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.如图1所示，目前的电动车空调系统包含以下组件：空调控制面板、空调控制器、空调箱体、阳光传感器左、阳光传感器右、环境温度传感器及车内温度传感器。
33.目前使用的自动空调控制算法如下：
34.主驾侧能量需求：
35.energyreq(t)＝midval
–
sunload*k1+(settemp
–
midtemp)*k2+outtemp*k3+(settemp-incarcomptemp)*k4；
36.其中，energyreq表示能量需求(数据范围：0～1000)；sunload表示阳光强度(阳光强度可由阳光传感器采集到)；settemp表示设定温度；outtemp表示外部环境温度(外部环境温度可由环境温度传感器采集得到)；incarcomptemp表示车内温度(补偿值)(车内温度可由车内温度传感器采集到)；midval表示能量中间值(数据范围：0～1000通常为500)；midtemp表示舒适温度；k1表示阳光强度权重，比如可以取0.3，一般不超过0.6；k2表示设置温度权重，比如可以取20，一般不低于10；k3表示环境温度权重，比如可以取5；k4表示车内温度权重，比如可以取30。
37.如图2所示，出风口温度传感器布置在冷热风汇聚的位置，如图2中圆点所示，该位置处冷热风混合后，从出风口吹出。
38.如图3所示是本发明实施例提供的一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法，包括：
39.s1：由出风口温度传感器获取出风口实际温度；
40.s2：由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；
41.s3：依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。
42.在本发明实施例中，可以通过以下方式得到手动模式制冷时出风口目标温度：coldouttargettemp＝能量需求energyreq/环境温度airtemp/k6，k6是一个二维表，即出风口目标温度(coldouttargettemp)由能量需求值通过查表得到。这样可以通过能量值的变化，体现出各个工况的变化，从而使出风口目标温度随着工况的变化而变化。该表可以通过标定进行更改。比如，k6二维表可以设置成为如下表1所示：
43.表1
44.45.其中，区间内的数值进行线性填充。在标定时可以随着环境温度变化适当修改参数，环境温度较高时出风口目标温度适当低一些。
46.在本发明实施例中，可以通过以下方式得到手动模式制热时出风口目标温度：heatouttargettemp＝energyreq/k7，出风口目标水温heatouttargettemp根据能量需求energyreq查表得到，中间值为线性插值，如下表2所示。
47.表2
48.energyreq02003004005006007008001000heatouttargettemp303540455055606570
49.其中，区间内的数值进行线性填充。
50.在本发明实施例中，可以通过以下方式得到自动模式时出风口目标温度：outtargettemp＝energyreq/k7，出风口目标水温outtargettemp根据能量需求energyreq查表得到，中间值为线性插值。如下表3所示。
51.表3
52.energyreq02003004005006007008001000outtargettemp1713203040506070
53.当energyreq小于某个标定值时会识别为制冷，并向热管理输出出风口目标温度，当energyreq大于某个标定值时会识别为制热，并向热管理输出出风口目标温度。
54.在本发明实施例中，可以通过以下方式得到除湿时出风口目标温度：
55.在控制压缩机时，出风口目标温度设为出风口目标温度最小值。
56.在控制ptc时，出风口目标温度与手动模式制热时相同：heatouttargettemp＝energyreq/k7，出风口目标水温heatouttargettemp根据能量需求energyreq查表得到，中间值为线性插值。如下表4所示。
57.表4
58.energyreq02003004005006007008001000heatouttargettemp303540455055606570
59.其中，区间内的数值进行线性填充。
60.在本发明实施例中，还包括能量需求值的补偿：将空调的出风口温度抽象为能量需求值，该值的取值范围为0～1000。当该值为0时对应空调出风口的需求温度应为最低温度(即混合风门为最冷端)；当该值为1000时对应空调出风口的需求温度应为最高温度(即混合风门为最热端)。
61.能量需求算法的目标即为计算能量需求值。该值分别由阳光强度、设定温度、环境温度、车内温度及各自的权重k值共同决定。此外，使用了能量中间值，以确保计算出的能量需求值能够在0～1000范围内均匀的分布。
62.车内温度补偿是根据车内实际温度值加上环境温度以及当前能量需求值的影响因素共同决定的，这样可以保证在其他因素影响下，energyreq不能达到理想位置时，可以通过补偿值变相增加车内温度的权重(相当于在某个温度范围增加或者减少了权重系数)，使得energyreq值的计算更加灵活。
63.比如，当阳光权重设置较低，当阳光照入车内时，会使车内温度迅速升高，比如达
到28℃，而此时的energyreq的变化不足以迅速将温度降低下来，导致车内温度一直处于偏高状态。这时就可以通过对28℃以上的温度进行正补偿3℃，此时车内温度补偿值就为31℃，根据能量需求值算法，此时的energyreq值比28℃更低，使得车内降温更加迅速。这样设置，既保证了阳光照入时的温度不会长时间过高，又保证了在低阳光下的温度不会过低。
64.若车辆在-40℃～+40℃的环境温度范围内运行。当车辆在-40℃的极端寒冷情况下，为了车辆能够迅速制热，车内温度补偿值应对实际的车内温度做负补偿，以使得计算出的热量需求更高(趋近1000)，比如在车内温度处于-20℃时，由于车内温度已经很低了，乘客更需要的是快速地制热，因此可以进行负补偿-5℃，这样，车内温度的补偿值就是-25℃。根据能量需求值计算公式，经过补偿后的能量需求值会比补偿前更高，使得空调能更加快速地制热，之后随着环境温度的增加负补偿的强度逐渐减弱，当车内温度达到20℃以上后，可以将补偿值设为0，使得空调温度能够较平稳地调节。
65.当车辆在+40℃的极端炎热情况下，为了车辆能够迅速制冷，车内温度补偿值应对实际的车内温度做正补偿，以使得计算出的热量需求更低(趋近0)。比如在车内温度处于+35℃时，由于车内温度已经很高了，乘客更需要的是快速地制冷，因此可以进行正补偿+5℃，这样，车内温度的补偿值就是+40℃。根据能量需求值计算公式，经过补偿后的能量需求值会比补偿前更低，使得空调能更加快速地制冷，之后随着环境温度的降低正补偿的强度逐渐减弱，当车内温度达到26℃以下后，可以将补偿值设为0，使得空调温度能够较平稳地调节，如图4所示。
66.在本发明实施例中，热管理系统依据出风口温度来控制压缩机与ptc的运行，热管理系统如图5所示。系统包含制冷剂回路，暖风水回路，电池水回路和电机冷却四个回路，各回路之间存在热交换。
67.制冷剂回路的控制内容包括：压缩机的启停和转速调节，电磁阀sov1、sov2、sov3的通断，电子膨胀阀exv1、exv2、exv3的位置调节；
68.暖风水回路的控制内容包括：ptc加热器的启停和功率调节，暖风水泵(pump1)的占空比调节，比例三通水阀(3w-v1)的位置调节；
69.电机水回路的控制内容包括：电机水泵(pump2)的占空比调节，四通水阀(4w-v)位置调节，开关三通水阀的位置(3w-v2)的位置调节，冷却风扇fan的转速调节；
70.电池水回路的控制内容包括：电池水泵(pump3)的占空比调节，开关三通水阀(3w-v3)的位置调节；
71.压力传感器p位于压缩机进口，持续监测压缩机进口制冷剂低压力；
72.温度压力传感器pt1位于水冷凝器制冷剂侧出口，持续监测水冷凝器制冷剂侧出口制冷剂压力(高压)和温度；
73.温度压力传感器pt2位于hvac之前，持续监测exv2和exv3前的制冷剂压力和温度；
74.温度传感器t1位于压缩机出口，持续监测压缩机出口制冷剂温度；
75.温度传感器t2位于hvac室内换热器风侧出口，持续监测室内换热器出风温度；
76.温度传感器t3位于电驱动系统出口，持续监测电机出口水温。
77.在本发明实施例中，压缩机控制算法如下：
78.δcomp_spd＝kp(δt_(k)
–
δt_(k-1)+ki*δt_(k)+kd；
79.压缩机转速：comp_spd_ctrl＝δcomp_spd+comp_spd_m，且每隔预设时间如100ms
执行一次，当压缩机转速/压缩机最大转速》＝压缩机功率限值百分比时，按照压缩机的限值功率输出，否则按照计算结果comp_spd_ctrl输出，其中，δcomp_spd：压缩机转速变化量；δt_(k)：当前时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值；δt_(k-1)：上一时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值；comp_spd_m：当前时刻压缩机转速；comp_spd_ctrl：下一时刻压缩机设定转速；kp/ki/kd：算法标定量。
80.在本发明实施例中，ptc控制算法如下：
81.有制热请求时控制器通过lin总线向ptc节点发送以下信号使得ptc开始运行：
82.ptc目标功率输出targetptcpower(1000-5000)、ptcenable(1)。
83.在上述的ptc运行过程中，当出风口实际温度达到出风口目标温度时(滞回区间为
±
1℃)，控制器通过lin总线向ptc节点发送以下信号使得ptc停止运行：targetptcpower(0)、ptcenable(0)。
84.如图6所示是本发明实施例提供的一种基于出风口温度的电动车冷热源控制装置示意图，包括布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器，所述装置还包括：
85.出风口温度获取模块601，用于由出风口温度传感器获取出风口实际温度；
86.出风口目标温度获取模块602，用于由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；
87.控制模块603，用于依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。
88.其中，各模块的具体实施方式可以参考上述方法实施例的描述，本发明实施例将不再复述。
89.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
90.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法，其特征在于，基于布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器实现，所述方法包括：由出风口温度传感器获取出风口实际温度；由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由coldouttargettemp＝energyreq/airtemp/k6得到手动模式制冷时出风口目标温度coldouttargettemp，energyreq表示能量需求值，airtemp表示环境温度，k6为标定系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由heatouttargettemp＝energyreq/k7得到手动模式制热时出风口目标温度heatouttargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由outtargettemp＝energyreq/k7得到自动模式时出风口目标温度outtargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除湿时出风口目标温度由以下方式得到：在控制压缩机时，出风口目标温度设为出风口目标温度最小值；在控制ptc时，由heatouttargettemp＝energyreq/k7得到出风口目标温度heatouttargettemp，energyreq表示能量需求值，k7为标定系数。6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，由comp_spd_ctrl＝δcomp_spd+comp_spd_m控制压缩机转速，且每隔预设时间执行一次转速计算，当压缩机转速/压缩机最大转速>＝压缩机功率限值百分比时，按照压缩机的限值功率输出，否则按照计算结果comp_spd_ctrl输出，其中，δcomp_spd＝kp(δt_(k)
–
δt_(k-1)+ki*δt_(k)+kd，其中，δcomp_spd表示压缩机转速变化量，δt_(k)表示当前时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值，δt_(k-1)表示上一时刻出风口设定温度与出风口实际温度的差值，comp_spd_m表示当前时刻压缩机转速，comp_spd_ctrl表示下一时刻压缩机设定转速，kp、ki及kd表示标定量。7.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，在有制热请求时通过lin总线向ptc节点发送信号使得ptc开始运行，在ptc运行过程中，当出风口实际温度达到出风口目标温度时，通过lin总线向ptc节点发送信号使得ptc停止运行。8.一种基于出风口温度的电动车冷热源控制装置，其特征在于，包括布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器，所述装置还包括：出风口温度获取模块，用于由出风口温度传感器获取出风口实际温度；出风口目标温度获取模块，用于由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；控制模块，用于依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与ptc的运行。9.一种包括权利要求8所述的基于出风口温度的电动车冷热源控制装置的整车热管理系统。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序
被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于出风口温度的电动车冷热源控制方法、装置及系统，属于电动车技术领域，基于布置在冷热风汇聚位置的出风口温度传感器实现，包括：由出风口温度传感器获取出风口实际温度；由能量需求值得到手动模式制冷时出风口目标温度、手动模式制热时出风口目标温度、自动模式时出风口目标温度及除湿时出风口目标温度；依据出风口实际温度及出风口目标温度来控制压缩机与PTC的运行。本发明直接以出风口温度来控制压缩机转速及PTC或热泵的开启关闭，进而使得车内温度调节更加准确，减少空调标定的困难，提高乘员舱的舒适性。提高乘员舱的舒适性。提高乘员舱的舒适性。


技术研发人员：刘孝禹 卢佳 宋齐 王朝 郭艳萍
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/9