网联电动车热泵空调系统节能控制方法、控制器及车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种网联电动车热泵空调系统节能控制方法、控制器及车辆，所述控制方法通过建立面向节能控制的热泵空调系统数学模型，使用动态规划算法求解，最终设计热泵空调系统在线规则化控制策略；所述模型是根据压缩机转速、鼓风机进气量和按频率读取的自身车速信息，计算车舱温度、蒸发器压力和热泵空调系统功率；所述热泵空调系统在线规则化控制策略中，根据车舱目标温度和车舱实际温度偏差划分工作模式，基于热泵空调系统对自身车速的灵敏度划分的车速区间控制压缩机转速和鼓风机进气量。本发明专利技术结合智能网联信息，保证将车舱温度维持在设定温度的同时，考虑未来车速变化对热泵空调系统效率的影响，提高了热泵空调制热工况下的能耗经济性。工况下的能耗经济性。

【技术实现步骤摘要】
网联电动车热泵空调系统节能控制方法、控制器及车辆


[0001]本专利技术属于汽车空调控制领域，尤其适用于网联电动化汽车热泵空调系统，具体涉及网联电动车热泵空调系统节能控制方法、控制器及车辆。

技术介绍

[0002]电动化汽车由于具有高能效和低污染的明显优势，已经成为汽车行业发展的必然选择。然而，在面对寒冷气候环境下的乘员舱供热需求时，电动化汽车由于缺少了发动机提供的余热，部分用于提供动力的能源被用于满足供热需求，导致其实际续航里程大打折扣。
[0003]热泵空调系统由于具有较高能效比，对热泵空调系统进行优化控制，将对同时满足电动汽车的供热需求与动力需求产生积极效果，故其优化控制已逐渐受到行业内关注。
[0004]在寒冷气候条件下面向乘员舱有供暖需求的场景，电动化汽车中，为驱动车辆行驶提供能量的动力链(动力电池、驱动电机等)和为保证乘员热舒适性提供热量的热力链(电池、热泵空调系统等)存在极强的耦合关系。在寒冷气候条件下电动化汽车的能耗不仅受到暂态行驶过程中的驾驶员动力需求的影响，而且受到乘员舱供暖需求的严重影响，空调系统的介入极大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：所述控制方法是通过建立面向节能控制的热泵空调系统数学模型，将热泵空调能耗最少与车舱目标温度和车舱实际温度偏差最小作为优化目标，将压缩机转速、鼓风机进气量、车舱温度和蒸发器压力的限制作为约束，使用动态规划算法求解出最优压缩机转速和鼓风机进气量作为控制量，所设计的热泵空调系统在线规则化控制策略；所述热泵空调系统数学模型是根据压缩机转速、鼓风机进气量以及按频率读取的来自智能网联数据的自身车速信息，计算车舱温度、蒸发器压力和热泵空调系统功率，并随智能网联电动化车辆的自身车速信息读取频率同步更新；所述热泵空调系统在线规则化控制策略中，根据车舱目标温度和车舱实际温度偏差划分工作模式，并基于热泵空调系统对自身车速的灵敏度，在相应工作模式下，根据划分的车速区间控制压缩机转速和鼓风机进气量。2.如权利要求1所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：所述热泵空调系统在线规则化控制策略中，根据车舱目标温度和车舱实际温度偏差划分工作模式包括：制热模式：当车舱温度低于车舱目标温度，且两者差值≥t1时，此时车舱处于极寒状态，需要快速加热使温度上升到预设范围内，此模式的功能为快速制热，此时压缩机和鼓风机均以最高功率运行；持续升温模式：当车舱温度低于车舱目标温度，且t2≤两者差值＜t1时，此模式的功能为持续升温，此时压缩机以中等功率运行，作为低功率运行的过渡，鼓风机仍保持最高功率运行；继续升温模式：当车舱温度低于车舱目标温度，t3≤两者差值＜t2时，此模式的功能为继续升温，此时压缩机转入最低功率运行，而鼓风机仍以最高功率运行以确保车舱温度进入下一模式。调节模式：当车舱温度低于车舱目标温度，t4≤两者差值＜t3时，此模式的功能为向恒温模式过渡，此时根据基于热泵空调系统对自身车速的灵敏度所划分的车速区间，调节压缩机转速和鼓风机进气量；恒温模式：当车舱目标温度－t5≤车舱温度位于＜车舱目标温度+t5时，此时车舱温度处于舒适范围内，此模式的功能为保持车舱恒温，此时根据基于热泵空调系统对自身车速的灵敏度所划分的车速区间，调节压缩机转速和鼓风机进气量；过热模式：当车舱温度＞车舱目标温度+0.5℃，此模式的功能为保持车舱温度不要过热，此时压缩机和鼓风机均以最低功耗运行。3.如权利要求2所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：在调节模式及恒温模式下，基于热泵空调系统对自身车速的灵敏度，按车速大小划分车速区间，并控制压缩机转速和鼓风机的进气量与车速大小成反比。4.如权利要求1所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：面向节能控制的热泵空调系统数学模型的建立过程包括：搭建热泵空调系统高精度物理仿真模型；建立由车舱温度模型、蒸发器压力模型和热泵空调能耗模型组成的热泵空调系统数学模型；
标定热泵空调系统数学模型的参数；验证热泵空调系统数学模型的有效性。5.如权利要求4所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：在Dymola平台搭建热泵空调系统高精度物理仿真模型，具体如下：压缩机采用EffCompressor模块建模，气体冷却器和蒸发器采用MPET.MoistAirVLEFluid.DetailedCrossFlowHX模块建模，回热器采用TubeInTube.VLEFluidVLEFluid.ParallelFlowHX模块建模，膨胀阀采用OrificeValve模块建模，鼓风机采用SimpleFan模块建模。6.如权利要求4所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：车舱温度模型为：其中：α1、α2、α3和τ1为模型参数，T
c
为车舱温度，T
a，c，i
为车舱送风温度，为鼓风机进气量，T
c，s
为车舱外壳温度，T
c，i
为车舱内部设备温度；蒸发器压力模型为：其中：p
e
为蒸发器压力，为与自身车速v
veh
正相关的蒸发器进气量，T
amb
为环境温度，T
a，e，o
为蒸发器出口空气温度，T
a，c，i
为车舱送风温度，T
c
为车舱温度，为鼓风机进气量，ω
c
为压缩机转速，α4、α5、α6、α7和τ2为模型参数；热泵空调能耗模型包括压缩机功耗模型和鼓风机功率模型，其中：压缩机功耗模型为：其中：P
c
为压缩机功率，ω
c
为压缩机转速，p
e
为蒸发器压力，β1、β2和τ4为模型参数；鼓风机功率模型为：其中：P
b
为鼓风机功率，为鼓风机进气量，β3和β4为模型参数。7.如权利要求4所述网联电动车热泵空调系统节能控制方法，其特征在于：标定热泵空调系统数学模型的参数具体如下：标定热泵空调系统数学模型的参数具体如下：标定热泵空调系统数学模型的参数具...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫洵，任航，汪介瑜，胡云峰，陈虹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：