一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统及控制方法，该电动汽车空调系统包括主风道、回风风道、环境空气旁通风道、负荷预测模块和运行模式控制模块；其中，主风道上设置有环境空气风阀；回风风道上设置有回风阀；环境空气旁通风道上设置有环境空气旁通阀；负荷预测模块用于根据汽车围护结构信息、环境参数和车内热源信息，动态预测车内显热冷负荷；运行模式控制模块用于根据负荷预测模块预测的车内显热冷负荷，考虑环境空气干球温度、环境空气湿度、最大送风量、所需送风量、所需送风温度、车内空调设定温度和人体舒适空气含湿量，选取系统运行模式及相应送风量和送风温度。本发明专利技术可有效降低汽车空调系统的能耗。本发明专利技术可有效降低汽车空调系统的能耗。本发明专利技术可有效降低汽车空调系统的能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源及汽车空调
，特别涉及一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统及控制方法。

技术介绍

[0002]电动汽车车舱是一种和建筑类似的人类活动空间，为满足车内人员热舒适，需通过汽车空调系统维持车内热环境在舒适的范围之内。
[0003]电动汽车需要电能驱动空调系统制冷或采暖，一般采用蒸汽压缩式制冷循环，夏季运行在制冷模式下，冬季运行在热泵模式下，能耗较高。空调系统是电动汽车中能耗最高的辅助设备，采用蓄电池供电，因此一定程度上会影响汽车续航里程。而目前的电动汽车本身就续航能力有限，且充电时间较长。
[0004]因此，合理利用自然冷源，降低电动汽车空调能耗，对于提升电动汽车续航里程，推动交通运输领域节能和可持续发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统及控制方法，以解决现有的用于电动汽车的空调系统能耗较高，影响汽车续航里程的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统，包括主风道、回风风道和环境空气旁通风道；
[0008]其中，所述主风道一端与汽车车舱连通，另一端与车外环境连通，所述回风风道一端与汽车车舱连通，另一端与所述主风道连通，所述环境空气旁通风道一端与汽车车舱连通，另一端与所述主风道连通；
[0009]所述主风道中依次设置有环境空气风阀、过滤器、蒸发器以及送风机，所述蒸发器通过制冷剂管道与压缩机、冷凝器以及膨胀阀组成闭合回路；所述回风风道上设置有回风阀；所述环境空气旁通风道上设置有环境空气旁通阀；
[0010]所述空调系统还包括负荷预测模块和运行模式控制模块；所述负荷预测模块用于根据汽车围护结构信息、环境参数和车内热源信息，动态预测车内显热冷负荷；所述运行模式控制模块用于根据负荷预测模块预测的车内显热冷负荷，考虑环境空气干球温度t
ambi
、环境空气湿度ω
ambi
、最大送风量G
max
、所需送风量G
s
、所需送风温度t
s
、车内空调设定温度t
set
和人体舒适空气含湿量ω
*
，选取空调系统运行模式及相应送风量G
s
和送风温度t
s
。
[0011]进一步地，所述汽车围护结构信息包括：汽车围护结构的传热系数和面积；
[0012]所述环境参数包括：环境空气干球温度、太阳辐射强度以及空调设定温度；
[0013]所述车内热源信息包括：车内人员的数量和散热强度、车内灯具的数量和散热强度，以及车内设备的数量和散热强度。
[0014]进一步地，所述空调系统运行模式包括机械制冷模式、混合模式和自然冷源模式。
[0015]进一步地，所述运行模式控制模块具体用于：
[0016]当t
ambi
>t
set
或ω
ambi
>ω
*
时，选取机械制冷模式作为当前空调系统运行模式，此时不引入环境空气，采用机械制冷模式对车舱内回风进行降温，G
s
＝G
max
；
[0017]当t
s
<t
ambi
<t
set
且ω
ambi
<ω
*
时，选取混合模式作为当前空调系统运行模式，此时引入环境空气，环境空气经机械制冷降温到t
s
后送入车舱内，G
s
＝G
max
；
[0018]当t
ambi
<t
set
、ω
ambi
<ω
*
且G
s
<G
max
时，选取自然冷源模式作为当前空调系统运行模式，此时直接将车外的环境空气送入车舱内，t
s
＝t
ambi
。
[0019]进一步地，在所述机械制冷模式下，所述环境空气旁通阀和所述环境空气风阀关闭，所述回风阀开启；汽车车舱内空气通过所述回风风道进入所述主风道，经过所述蒸发器降低到所需送风温度后，由所述送风机送入汽车车舱内。
[0020]进一步地，在所述混合模式下，所述环境空气旁通阀和所述回风阀关闭，所述环境空气风阀开启；环境空气经过所述过滤器，由所述主风道引入所述蒸发器进行降温，并在降温后由所述送风机送入汽车车舱内。
[0021]进一步地，在所述自然冷源模式下，所述环境空气风阀和所述回风阀关闭，所述环境空气旁通阀开启；环境空气经过所述过滤器，流经所述环境空气旁通风道，再由所述送风机送入汽车车舱内。
[0022]另一方面，本专利技术还提供了一种上述的基于动态负荷预测的电动汽车空调系统的控制方法，所述控制方法包括：
[0023]获取汽车围护结构信息、环境参数和车内热源信息；
[0024]根据汽车围护结构信息、环境参数和车内热源信息，动态预测车内显热冷负荷；
[0025]根据预测的车内显热冷负荷，考虑环境空气干球温度、环境空气湿度、最大送风量、所需送风量、所需送风温度、车内空调设定温度和人体舒适空气含湿量，选取系统运行模式及相应送风量和送风温度。
[0026]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0027]本专利技术提供了一种可利用环境空气作为自然冷源的新型电动汽车空调系统，并提供了一种基于负荷预测结果的控制策略，本专利技术可基于电动汽车动态显热冷负荷预测结果，综合考虑车内设定温度和环境干球温度，环境空气湿度、最大送风量、所需送风量、所需送风温度，人体舒适空气含湿量等因素对系统运行模式、送风量及送风温度进行智能调控，从而可以有效降低电动汽车空调系统的能耗，适用于温和地区、寒冷地区、严寒地区和夏热冬冷地区使用。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例提供的电动汽车空调系统的负荷预测原理及控制策略示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的电动汽车空调系统的结构示意图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的电动汽车空调系统在机械制冷模式下的空气处理过程示意图；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的电动汽车空调系统在混合制冷模式下的空气处理过程示意图；
[0033]图5是本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态负荷预测的电动汽车空调系统，其特征在于，包括主风道、回风风道和环境空气旁通风道；其中，所述主风道一端与汽车车舱连通，另一端与车外环境连通，所述回风风道一端与汽车车舱连通，另一端与所述主风道连通，所述环境空气旁通风道一端与汽车车舱连通，另一端与所述主风道连通；所述主风道中依次设置有环境空气风阀、过滤器、蒸发器以及送风机，所述蒸发器通过制冷剂管道与压缩机、冷凝器以及膨胀阀组成闭合回路；所述回风风道上设置有回风阀；所述环境空气旁通风道上设置有环境空气旁通阀；所述空调系统还包括负荷预测模块和运行模式控制模块；所述负荷预测模块用于根据汽车围护结构信息、环境参数和车内热源信息，动态预测车内显热冷负荷；所述运行模式控制模块用于根据负荷预测模块预测的车内显热冷负荷，考虑环境空气干球温度t
ambi
、环境空气湿度ω
ambi
、最大送风量G
max
、所需送风量G
s
、所需送风温度t
s
、车内空调设定温度t
set
和人体舒适空气含湿量ω
*
，选取空调系统运行模式及相应送风量和送风温度。2.如权利要求1所述的基于动态负荷预测的电动汽车空调系统，其特征在于，所述汽车围护结构信息包括：汽车围护结构的传热系数和面积；所述环境参数包括：环境空气干球温度、太阳辐射强度以及空调设定温度；所述车内热源信息包括：车内人员的数量和散热强度、车内灯具的数量和散热强度，以及车内设备的数量和散热强度。3.如权利要求1所述的基于动态负荷预测的电动汽车空调系统，其特征在于，所述空调系统运行模式包括：机械制冷模式、混合模式和自然冷源模式。4.如权利要求3所述的基于动态负荷预测的电动汽车空调系统，其特征在于，所述运行模式控制模块具体用于：当t
ambi
>t
set
或ω
ambi
>ω
*
时，选取机械制冷模式作为当前空调系统运行模式，此时不引入环境空气，采用机械制冷模式对车舱内回风进行降温，G
s
＝G
max
；当t
s
&...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂壤，张乔鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：