虚拟汽车客舱湿度传感器方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种虚拟汽车客舱湿度传感器方法及系统，包括如下步骤：车厢湿度方程建立步骤：在汽车车厢内部容积上，根据水蒸汽质量守恒建立常微分方程，得到车厢水蒸汽质量守恒方程；车内绝对湿度获取步骤：输入条件，求解车厢水蒸汽质量守恒方程，取得车厢内的车内绝对湿度；湿度参数获取步骤：车厢内的车内绝对湿度结合车内空气温度计算车内的空气湿度参数。本发明专利技术提供了一个运用数学模型运算、预测车内湿度的虚拟湿度传感器方法，该方法的使用可有效解决零部件数量增加和造价提高的问题。可有效解决零部件数量增加和造价提高的问题。可有效解决零部件数量增加和造价提高的问题。

【技术实现步骤摘要】
虚拟汽车客舱湿度传感器方法及系统


[0001]本专利技术涉及虚拟湿度传感器的
，具体地，涉及一种虚拟汽车客舱湿度传感器方法及系统。

技术介绍

[0002]车内空气温度和湿度决定乘客的热舒适，因此汽车空调系统专注于保障车内温度和湿度于一定合理范围。一般来说，人体在环境温度22℃至27℃以及相对湿度40％至60％的范围内较为舒适。
[0003]车内湿度不仅对乘客舒适有较大影响，更为重要的是其对汽车安全行驶也起着决定性作用。在一定的环境温度、湿度和车内湿度组合工况下，汽车前窗玻璃温度会降低到车内空气露点以下，导致空气中水蒸汽凝结于玻璃内表面形成雾层，使玻璃失去透明度。很明显这对安全驾驶非常不利，因而空调系统的除霜除雾能力受到汽车安全法规的管制，在空调系统的开发过程中有专门实验程序评估空调系统除霜除雾能力。除霜除雾效率低下者必须重新开发改进，直到达标为止。
[0004]当今新能源汽车行驶里程焦虑是其在市场中接受度受到制约的重要因素。电动汽车空调系统对行驶里程有很大影响。夏天由于空调系统的使用行驶里程可降低20％左右，而冬天汽车行驶里程在
‑
20℃环境下由车内加热引起的行驶里程损失可高达50％。为了减少空调暖通对行驶里程的影响，汽车热系统供应商做出了巨大努力以提高汽车热舒适引起的能量使用效率，帮助降低行驶里程焦虑。为提高电动汽车市场接受度，进而为环境保护做出贡献，在所采取的措施中，提高空调进气内循环的使用份额是提高暖通系统效率的首选技术，因其简便易行，只需电控进风阀门的位置即可。然而采用最大份额的内循环会引起车内湿度快速提升，并且受到人体热舒适需求和前窗玻璃起雾的制约。
[0005]为了保障车内舒适、降低起雾风险、以及最大程度的提高暖通系统能效，汽车主机厂一般会在电动汽车和高档汽车中引入车内湿度传感器，用以监测车内湿度，进而有效地保障舒适、安全和能效三方面的综合优化。从安装上来说，湿度传感器要么集成到自动空调温度传感器中，要么集成到自动除雾系统前窗玻璃露点传感器中。
[0006]公开号为CN107244212A的中国专利技术专利文献公开了一种基于湿度传感器技术的热泵型电动汽车空调除霜控制方法，该方法包括以下步骤：通过温湿度传感器采集车辆行驶过程中的环境湿度H
amb
、环境温度T
amb
、室外换热器翅片表面温度T
EVAP
，每隔设定间隔时间T
set
保存一次采集数据；根据环境湿度H
amb
及环境温度T
amb
判断当前车辆行驶环境是否处于空气源热泵理论结霜区域中的一般结霜区或重结霜区，若是则执行下一步骤，若否则返回上一步骤；执行除霜动作，持续时长ΔT；判断当前室外换热器翅片表面温度T
EVAP
是否大于0℃，若是则除霜控制结束，若否则返回上一步骤。
[0007]针对上述中的现有技术，专利技术人认为湿度传感器的引入导致了汽车零部件数量的增加和造价的提高。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种虚拟汽车客舱湿度传感器方法及系统。
[0009]根据本专利技术提供的一种虚拟汽车客舱湿度传感器方法，包括如下步骤：
[0010]车厢湿度方程建立步骤：在汽车车厢内部容积上，根据水蒸汽质量守恒定律建立常微分方程，得到车厢水蒸汽质量守恒方程；
[0011]车内绝对湿度获取步骤：输入条件，求解车厢水蒸汽质量守恒方程，计算取得车厢内的车内绝对湿度；
[0012]湿度参数获取步骤：车厢内的车内绝对湿度结合车内空气温度计算车内的空气湿度参数。
[0013]优选的，在所述车厢湿度方程建立步骤中，在汽车车厢内部容积上，根据水蒸汽质量守恒建立包含时间导数的常微分方程，得到车厢水蒸汽质量守恒方程；
[0014]在所述车内绝对湿度获取步骤中，根据相关边界条件和初始条件求解车厢水蒸汽质量守恒方程，取得车厢内任何时间的车内绝对湿度；
[0015]在所述湿度参数获取步骤中，车厢内的车内绝对湿度结合车内空气温度计算出车内的相对湿度和车内露点。
[0016]优选的，在所述车内绝对湿度获取步骤中，所述相关边界条件为以车厢内空气容积作为控制体，以包含车厢内空气容积的车厢壳体作为控制体边界，则任何穿越控制体边界的含湿空气的流动相关参数为求解水蒸汽质量守恒方程的边界条件；
[0017]所述初始条件包括汽车发动机发动时车内空气的湿度状况。
[0018]优选的，所述相关边界条件包括环境温度、环境湿度、车内空气温度、空调内循环比例、车厢侵入流量、蒸发器出口空气温度、空调箱排气流量和汽车车厢的排气流量；
[0019]所述相关边界条件还包括其他条件，所述其他条件包括车内人数和与天气有关的湿源。
[0020]优选的，该方法还包括车厢温度获取步骤：通过车内通讯网络获取汽车自动空调车内温度传感器数据。
[0021]优选的，在车厢湿度方程建立步骤中，车厢控制体存在湿空气流入流出和车内湿源，水蒸汽在控制体内的质量变化率由以下平衡关系式来表达
[0022][0023]其中，m
v,cab
表示车厢内水蒸汽质量总量；t表示时间；V
cab
表示车厢内部容积；ρ
v,cab
表示车厢内的绝对湿度；表示空调箱排气进入车厢内的体积流量；ρ
v,hvac
表示空调箱排气进入车厢内的绝对湿度；表示内循环空气流量；表示车厢后排气口排气流量；表示汽车其他泄露流量；n
p
表示车内人数；表示每个人产生的平均湿量；表示其他车内湿源产生的湿量；
[0024]车厢内水蒸汽总量的变化率由单位时间内进入车内的水蒸汽质量流量及单位时间内车内自产水蒸汽量两者的总量，与单位时间内溢出车外的总水蒸汽质量流量之差决
定；如果流入水蒸汽总量大于流出总量，车内滞留水蒸汽总量变大，得到正变化率；如果流入水蒸汽总量小于流出总量，车内滞留水蒸汽总量变小，得到负变化率；
[0025]鉴于车厢排气、漏气及内循环空气流量满足以下守恒方程：
[0026][0027]方程(1)简化为，
[0028][0029]方程(3)中ρ
v,cab
是需求解的变量，ρ
v,hvac
是输入变量；如果ρ
v,hvac
已知或用已知变量表达，则方程(3)作为常微分方程用数值算法求解。
[0030]优选的，在所述车内绝对湿度获取步骤中，确定空调箱排气湿度：
[0031]空调箱排入车厢的空气是蒸发器冷风和加热器暖风的混合，暖风是蒸发器冷风部分加热获得，排入车厢的绝对湿度由蒸发器出口的气流湿度决定；为了建立蒸发器出口空气湿度的计算式，首先确立蒸发器入口的绝对湿度；
[0032]蒸发器进风由两股气流组成：一是空调箱从车厢内抽取的内循环气流，二是空调箱通过外进气口抽入的外风；两股气流混合后的绝对湿度由方程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，包括如下步骤：车厢湿度方程建立步骤：在汽车车厢内部容积上，根据水蒸汽质量守恒定律建立常微分方程，得到车厢水蒸汽质量守恒方程；车内绝对湿度获取步骤：输入条件，求解车厢水蒸汽质量守恒方程，计算取得车厢内的车内绝对湿度；湿度参数获取步骤：车厢内的车内绝对湿度结合车内空气温度计算车内的空气湿度参数。2.根据权利要求1所述的虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，在所述车厢湿度方程建立步骤中，在汽车车厢内部容积上，根据水蒸汽质量守恒建立包含时间导数的常微分方程，得到车厢水蒸汽质量守恒方程；在所述车内绝对湿度获取步骤中，根据相关边界条件和初始条件求解车厢水蒸汽质量守恒方程，取得车厢内任何时间的车内绝对湿度；在所述湿度参数获取步骤中，车厢内的车内绝对湿度结合车内空气温度计算出车内的相对湿度和车内露点。3.根据权利要求2所述的虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，在所述车内绝对湿度获取步骤中，所述相关边界条件为以车厢内空气容积作为控制体，以包含车厢内空气容积的车厢壳体作为控制体边界，则任何穿越控制体边界的含湿空气的流动相关参数为求解水蒸汽质量守恒方程的边界条件；所述初始条件包括汽车发动机发动时车内空气的湿度状况。4.根据权利要求2所述的虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，所述相关边界条件包括环境温度、环境湿度、车内空气温度、空调内循环比例、车厢侵入流量、蒸发器出口空气温度、空调箱排气流量和汽车车厢的排气流量；所述相关边界条件还包括其他条件，所述其他条件包括车内人数和与天气有关的湿源。5.根据权利要求1所述的虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，该方法还包括车厢温度获取步骤：通过车内通讯网络获取汽车自动空调车内温度传感器数据。6.根据权利要求3所述的虚拟汽车客舱温度传感器方法，其特征在于，在车厢湿度方程建立步骤中，车厢控制体存在湿空气流入流出和车内湿源，水蒸汽在控制体内的质量变化率由以下平衡关系式来表达其中，m
v,cab
表示车厢内水蒸汽质量总量；t表示时间；V
cab
表示车厢内部容积；ρ
v,cab
表示车厢内的绝对湿度；表示空调箱排气进入车厢内的体积流量；ρ
v,hvac
表示空调箱排气进入车厢内的绝对湿度；表示内循环空气流量；表示车厢后排气口排气流量；表示汽车其他泄露流量；n
p
表示车内人数；表示每个人产生的平均湿量；表示其他车内湿源产生的湿量；车厢内水蒸汽总量的变化率由单位时间内进入车内的水蒸汽质量流量及单位时间内
车内自产水蒸汽量两者的总量，与单位时间内溢出车外的总水蒸汽质量流量之差决定；如果流入水蒸汽总量大于流出总量，车内滞留水蒸汽总量变大，得到正变化率；如果流入水蒸汽总量小于流出总量，车内滞留水蒸汽总量变小，得到负变化率；鉴于车厢排气、漏气及内循环空气流量满足以下守恒方程：方程(1)简化为，方程(3)中ρ
v,cab
是需求解的变量，ρ
v,hvac
是输入变量；如果ρ
v,hvac
已知或用已知变量表达，则方程(3)作为常微分方程用数值算法求解。7.根据权利要求6所述的虚拟汽车客舱湿度传感器方法，其特征在于，在所述车内绝对湿度获取步骤中，确定空调箱排气湿度：空调箱排入车厢的空气是蒸发器冷风和加热器暖风的混合，暖风是蒸发器冷风部分加热获得，排入车厢的绝对湿度由蒸发器出口的气流湿度决定；为了建立蒸发器出口空气湿度的计算式，首先确立蒸发器入口的绝对湿度；蒸发器进风由两股气流组成：一是空调箱从车厢内抽取的内循环气流，二是空调箱通过外进气口抽入的外风；两股气流混合后的绝对湿度由方程(4)求得：其中，ρ
v,eia
表示蒸发器进口空气的绝对湿度；ρ
v,oa
表示空调箱外气进气口抽入的外风绝对湿度；表示空调箱外气进气口抽入的外风体积流量；表示空调箱从车厢内抽取的内循环气流体积；空调气流内循环率由方程(5)定义：其中，RR表示空调内循环比例；蒸发器入口的空气温度和绝对湿度根据能量和质量守恒由方程(6)和方程(7)确定：T
eia
＝T
oa
(1
‑
RR)+T
cab
RR
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)ρ
v,eia
＝ρ
v,oa
(1
‑
RR)+ρ
v,cab
RR
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉钦，王明玉，
申请(专利权)人：上海普法芬电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：