一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统及其控制方法，通过温湿度除雾传感器，实时计算并判断前风窗除雾效果，对应不同的结雾工况，制定不同的控制策略，包含低负荷兼顾模式、中负荷兼顾模式、高负荷兼顾模式、除雾低负荷模式、除雾中负荷模式、除雾高负荷模式。通过分级除雾模式，最大限度的利用热泵制热的能耗优势，通过空调功能的切换，实现除雾效果与空调状态的契合，降低除雾功能能耗，同时解决了除雾模式下无法兼顾乘员舱舒适性的问题，节约电能，提升电动汽车在高低温环境下的续驶里程。境下的续驶里程。境下的续驶里程。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种电动车热泵除雾方法，具体涉及一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统及其控制方法，兼顾空调能耗与乘员舱温度稳定性。

技术介绍

[0002]近年来汽车产业正在发生巨变，其中最重要的课题之一就是汽车新四化战略。中国《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》明确指出，要瞄准“电动化、网联化、智能化”方向，统筹发展和安全，加强政策标准法规协同，加快完善安全监管体系，扎实推动汽车强国建设。而电动汽车作为“新四化”的基础——电动化，必将紧跟政策导向，市场将继续取得飞跃性增长。
[0003]但伴随着电动汽车的发展，用户对于舒适度的要求不会降低，因此空调系统成为了电动汽车的能耗大户，很大程度上影响电动汽车续驶里程。
[0004]传统燃油汽车利用发动机废热加热及利用发动机皮带带动空调压缩机制冷，用户对于能量消耗的主观感受不明显。但电动车的制冷、制热、除雾、除雾功能，均是通过电能转化，且能耗大，用户感知明显。为了减少空调系统的能耗，现阶段一是通过硬件的改动，如热泵系统，通过外界热源的转化实现采暖能耗的降低，二是通过软件策略，实现热管理的闭环控制，在满足功能前提下实现能量优化利用。
[0005]在空调系统的各项功能中，前风窗的除雾功能用户较容易使用到。尤其是电动车，为了降低冬季采暖能耗而长时间使用室内循环风(简称内循环)，由此造成室内湿度大、温度高，极易出现前风窗结雾影响用户的使用。而为了保证除雾效果，目前电动车主要采用空调系统制冷除湿加PTC加热的方案，空调系统处于制冷和制热双模式工作状态，能耗更加巨大。且依赖用户操作除雾性能的升高与下降，不能兼顾除雾效果和能耗。
[0006]目前行业内空调自动前风窗除雾方案，绝大部分采用通过对比室外温度及室内温度差值的开环控制，例如专利CN109733158A所示的方案，缺点是不能有效对玻璃起雾状态进行判定，存在着在玻璃未起雾时触发起雾功能的情况，造成电动车的电能浪费。同样也存在着在前风挡起雾后不能有效启动的问题，影响驾驶安全。
[0007]少部分装备有湿度传感器的车辆，虽然能够实现一定程度上的闭环控制，如CN102991440B所示的方案，在检测到除雾需求时，空调制冷系统自动按最大负荷工作，并将空调模式调整为除雾模式。此类控制策略虽然简单且除雾效果直接，但除雾时系统功耗较大且不利于乘员舱温度的稳定。若是热泵系统，还面临着采暖、制热频繁切换的问题，不利于系统的稳定。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在提出一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统及其控制方法，通过温湿度除雾传感器，实时计算并判断前风窗除雾效果，对应不同的结雾工况，制定不同的控制策略，最大限度的利用热泵制热的能耗优势，通过空调功能的切换，实现除雾效果与空调
状态的契合，降低除雾功能能耗，同时解决了除雾模式下无法兼顾乘员舱舒适性的问题，节约电能，提升电动汽车在高低温环境下的续驶里程。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：
[0010]本专利技术提供一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统，包括采集模块、控制模块、加热制冷模块、分风模块，所述采集模块、加热制冷模块及分风模块同时与控制模块连接，加热制冷模块与分风模块连接；
[0011]所述采集模块包玻璃温湿度传感器131、室内温度传感器132、外温传感器133、阳光传感器134、蒸发器温度传感器135及水温传感器136；玻璃温湿度传感器131用于采集玻璃表面的玻璃温度及玻璃表面附近的空气湿度；室内温度传感器132用于采集乘员舱内空气温度；外温传感器133用于采集车外环境温度；阳光传感器134用于采集室外阳光强度，蒸发器温度传感器135用于采集车前部空气温度，作为经过制冷的空气温度的基础数据；水温传感器136用于采集加热后的冷却液的温度，作为用于制热冷却温度的基础数据；
[0012]所述控制模块包括空调控制器110，用于收集采集模块的信号，通过内部逻辑转化成温湿度信息，并控制加热制冷模块、分风模块执行的动作；
[0013]所述分风模块包括HVAC 100，HVAC内集成有外循环进风口109a、内循环进风口109b、循环风门108、鼓风机101、蒸发器102、温度风门103、暖风芯体104、模式风门106，蒸发器温度传感器135、水温传感器136。
[0014]本专利技术同时提供一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0015]步骤一、空调工作后，空调控制器110实时采集玻璃温湿度传感器131读数及室内温度传感器132读数；
[0016]步骤二、空调控制器110计算室内空气露点温度是否高于玻璃温度，若露点温度高于玻璃温度，则判断玻璃已结雾，进入步骤三进行除雾控制；若露点温度低于玻璃温度，则判断玻璃未结雾，进入步骤四进行空调循环模式控制；
[0017]步骤三、空调控制器110通过循环风门108反馈位置，判断是否为除雾模式，若不是除雾模式，空调控制器判断用户偏向于自身温度感受，因此选择优先保证乘员舱温度需求，除雾辅助，进入步骤3.1)进行辅助除雾控制；若是除雾模式，空调控制器判断用户要求立即除雾，因此优先保证除雾效果，次要兼顾乘员舱需求，进入步骤3.2)进行快速除雾控制；
[0018]步骤3.1)空调控制器110通过玻璃温湿度传感器131读数及室内温度传感器132读数，计算露点温度与玻璃温度的温差，根据温差大小，选择对应的辅助除雾模式进行辅助除雾操作；每种辅助除雾模式运行一定预设时间后，如果温差下降，则进入步骤3.3)进行除雾效果判断，否则运行下一辅助除雾模式，直至运行完所有辅助除雾模式后进入步骤3.2)；
[0019]步骤3.2)空调控制器110通过玻璃温湿度传感器131及室内温度传感器132读数，计算露点温度与玻璃温度的温差，根据温差大小，选择对应的快速除雾模式进行除雾操作；每种快速除雾模式运行一定预设时间后，如果温差下降，则进入步骤3.3)进行除雾效果判断，否则运行下一快速除雾模式，直至运行完所有快速除雾模式后进入步骤3.3)；
[0020]步骤3.3)空调控制器110计算室内空气露点温度是否高于玻璃温度，若判断露点温度低于玻璃温度，则判断玻璃已除雾完成，恢复用户原操作模式，除雾结束；
[0021]步骤四、空调控制器110通过循环风门108反馈位置，判断是否为外循环，若是外循
环，驱动循环风门108调整为内循环；若是内循环，维持现有空调设置状态不变，并返回步骤一，进入下一控制循环。
[0022]进一步地，所述步骤3.1)中，辅助除雾模式包括：
[0023]低负荷兼顾模式：当空调控制器110计算出露点温度高于玻璃温度的数值为0
‑
1℃时，进入低负荷兼顾模式，在不使电耗显著增加的前提下控制雾层发展；
[0024]中负荷兼顾模式：空调控制器110计算出露点温度高于玻璃温度的数值为1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统，其特征在于，包括采集模块、控制模块、加热制冷模块、分风模块，所述采集模块、加热制冷模块及分风模块同时与控制模块连接，加热制冷模块与分风模块连接；所述采集模块包玻璃温湿度传感器(131)、室内温度传感器(132)、外温传感器(133)、阳光传感器(134)、蒸发器温度传感器(135)及水温传感器(136)；玻璃温湿度传感器(131)用于采集玻璃表面的玻璃温度及玻璃表面附近的空气湿度；室内温度传感器(132)用于采集乘员舱内空气温度；外温传感器(133)用于采集车外环境温度；阳光传感器(134)用于采集室外阳光强度，蒸发器温度传感器(135)用于采集车前部空气温度，作为经过制冷的空气温度的基础数据；水温传感器(136)用于采集加热后的冷却液的温度，作为用于制热冷却温度的基础数据；所述控制模块包括空调控制器(110)，用于收集采集模块的信号，通过内部逻辑转化成温湿度信息，并控制加热制冷模块、分风模块执行的动作；所述分风模块包括HVAC(100)，HVAC内集成有外循环进风口(109a)、内循环进风口(109b)、循环风门(108)、鼓风机(101)、蒸发器(102)、温度风门(103)、暖风芯体(104)、模式风门(106)，蒸发器温度传感器(135)、水温传感器(136)。2.如权利要求1所述的一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、空调工作后，空调控制器(110)实时采集玻璃温湿度传感器(131)读数及室内温度传感器(132)读数；步骤二、空调控制器(110)计算室内空气露点温度是否高于玻璃温度，若露点温度高于玻璃温度，则判断玻璃已结雾，进入步骤三进行除雾控制；若露点温度低于玻璃温度，则判断玻璃未结雾，进入步骤四进行空调循环模式控制；步骤三、空调控制器(110)通过循环风门(108)反馈位置，判断是否为除雾模式，若不是除雾模式，空调控制器判断用户偏向于自身温度感受，因此选择优先保证乘员舱温度需求，除雾辅助，进入步骤3.1)进行辅助除雾控制；若是除雾模式，空调控制器判断用户要求立即除雾，因此优先保证除雾效果，次要兼顾乘员舱需求，进入步骤3.2)进行快速除雾控制；步骤3.1)空调控制器(110)通过玻璃温湿度传感器(131)读数及室内温度传感器(132)读数，计算露点温度与玻璃温度的温差，根据温差大小，选择对应的辅助除雾模式进行辅助除雾操作；每种辅助除雾模式运行一定预设时间后，如果温差下降，则进入步骤3.3)进行除雾效果判断，否则运行下一辅助除雾模式，直至运行完所有辅助除雾模式后进入步骤3.2)；步骤3.2)空调控制器(110)通过玻璃温湿度传感器(131)及室内温度传感器(132)读数，计算露点温度与玻璃温度的温差，根据温差大小，选择对应的快速除雾模式进行除雾操作；每种快速除雾模式运行一定预设时间后，如果温差下降，则进入步骤3.3)进行除雾效果判断，否则运行下一快速除雾模式，直至运行完所有快速除雾模式后进入步骤3.3)；步骤3.3)空调控制器(110)计算室内空气露点温度是否高于玻璃温度，若判断露点温度低于玻璃温度，则判断玻璃已除雾完成，恢复用户原操作模式，除雾结束；步骤四、空调控制器(110)通过循环风门(108)反馈位置，判断是否为外循环，若是外循环，驱动循环风门(108)调整为内循环；若是内循环，维持现有空调设置状态不变，并返回步骤一，进入下一控制循环。
3.如权利要求2所述的一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3.1)中，辅助除雾模式包括：低负荷兼顾模式：当空调控制器(110)计算出露点温度高于玻璃温度的数值为0
‑
1℃时，进入低负荷兼顾模式，在不使电耗显著增加的前提下控制雾层发展；中负荷兼顾模式：空调控制器(110)计算出露点温度高于玻璃温度的数值为1
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3℃时，进入中负荷兼顾模式，不对乘员舱温度造成影响的前提下来控制雾层发展；高负荷兼顾模式：空调控制器(110)计算出露点温度高于玻璃温度的数值为大于3℃时，进入高负荷兼顾模式，空调功能进入偏向除雾，不对乘员舱温度造成很大影响的前提下来控制雾层发展。4.如权利要求3所述的一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统的控制方法，其特征在于，所述低负荷兼顾模式控制过程包括：空调控制器(110)维持现有的蒸发器(102)的温度控制目标不变，若热泵系统(140)处于制热功能下，则不会切换到制冷功能；若热泵140处于制冷功能下，则维持现有的蒸发器(102)的温度控制目标不变；具体操作为：空调控制器(110)驱动循环风门(108)调整为中间位置，实现室外空气与室内空气各50％的混合；空调控制器(110)不驱动温度风门(103)的位置，保持HVAC(100)出风温度恒定；空调控制器(110)不调整鼓风机(101)的转速，保持HVAC(100)出风速度恒定；空调控制器(110)不驱动模式风门(106)的位置，保持HVAC(100)出风位置恒定。5.如权利要求3所述的一种纯电动汽车热泵系统除雾闭环控制系统的控制方法，其特征在于，所述中负荷兼顾模式控制过程包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵萌，苏玲，王淼，李鑫龙，栗顺，齐霁，徐聪，刘清欣，梁宵，黄博，
申请(专利权)人：一汽奔腾轿车有限公司，
类型：发明
国别省市：