汽车空调多区风量控制方法及车辆与流程

本发明涉及汽车空调控制领域，具体提供一种汽车空调多区风量控制方法及车辆。

背景技术：

1、现代交通快速发展，汽车已经成为了现代人们出行的第一选择，汽车空调作为汽车的重要组成部分，提升了乘坐汽车的人员舒适度，随着技术的发展，人们对于空调的需求不仅仅是能够简单地控制温度，而是趋向于精细化以及经济化，因此对于汽车空调的控制研究成为了现代汽车空调发展的趋势。

2、目前汽车空调中的分区主要为温度分区，模式分区与风量分区，其中温度分区和模式分区可以分别通过空调箱中成熟应用的温度传感器反馈和驱动电机位置反馈实现闭环控制，与以上两种分区不同，风量分区由于没有相关的反馈信号，其中一种方案是只能依赖实验获得各种模式和档位组合下的风量数据后填入表格中供软件后续进行调用。此种查表法需要实验数据量和标定工作量大，随着模式和风量档位的增加而难以实施，以双区模式+双区风量组合为例，模式和风量组合可达数万种，在此基础上每增加一区模式或风量都会带来数十至数百倍工作量增加，且为了减少工作量，一般采用的为间隔测试后再插值的处理方法，最终导致查表法对风量控制的精度低和不同区之间风量相互干扰大的问题，同时由于查表法依赖的数据量有限，数据之间时离散的档位，无法实现对风量的连续稳定控制，除此之外，采用查表法如果后期对空调系统进行了任何更改，涉及到的所有风量都需要重新进行测量，控制方法复用性差。

3、另一种方案为在每个风量分区设置额外的风速或差压传感器用于单区风量测量，可以通过反馈值进行风量控制，一方面基于反馈的风量控制方法在达到目标风量之前调节时间长，在调节过程中容易引起各区风量震荡，且每增加一个风量分区，都会增加一套风速或风量传感器，因此会同时带来系统复杂度和成本的上升，另外目前也无成熟的车用风速或压差传感器应用。

4、相应地，本领域需要一种新的汽车空调控制方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即解决现有技术中针对汽车空调多区风量控制存在控制精度低、成本高的问题。为此目的，本发明提供了一种汽车空调多区风量控制方法，所述空调包括鼓风机、风道及风门，所述鼓风机用于向所述风道输送风量，所述风道具有若干个分区风道，所述风门设置在所述分区风道的出口端并通过调节开度控制所述分区风道的出口端风量，

2、所述控制方法包括：

3、s100：根据所述空调当前模式和风量档位获取各所述分区风道的目标风量，设定所述鼓风机的初始占空比，获取所述风道的分区交汇处的空气压力；

4、s200：根据所述鼓风机至各个所述分区风道的压力-流量耦合模型和数学方程表达式，通过所述风道的分区交汇处的空气压力和所述目标风量获取各所述分区风道的分区风道压力；

5、s300：将每个所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量逐一与其所述目标风量进行比较，判断所述鼓风机的占空比是否符合效能要求，如果不符合效能要求，则调整所述鼓风机的占空比，重新获取所述风道的分区交汇处的空气压力，并接着执行所述步骤s200；如果符合效能要求，则调整所述风门开度位置，使所述分区风道的出口端风量与所述目标风量相等。

6、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述步骤s200中的所述数学方程表达式基于压降和风量的平衡关系计算。

7、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述压降和风量的平衡关系包括各个所述分区风道的压降平衡关系，和/或各个所述分区风道的风量与所述目标风量的平衡关系。

8、在上述具有控制方法的具体实施方式中，各个所述分区风道的压降根据所述分区风道的压降与风量的函数关系获取，所述数学方程表达式根据各个所述分区风道的压降平衡关系计算，并且/或者

9、所述数学方程表达式根据各个所述分区风道的有效风量、泄漏风量与所述目标风量的平衡计算。

10、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述步骤s400中具体包括：

11、判断是否至少存在任一所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量小于所述目标风量，如果存在，则不符合效能要求，提高所述鼓风机的占空比，并返回所述步骤s100，直到全部所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量不小于所述目标风量；如果不存在，则判断是否存在至少有任一所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量与所述目标风量相等，如果不存在，则不符合效能要求，降低所述鼓风机的占空比，并返回所述步骤100，直到存在至少有任一所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量与所述目标风量相等为止；如果存在，则符合效能要求，则调整所述风门开度位置使所述分区风道的出口端风量与所述目标风量相等。

12、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述分区风道在所述分区风道压力下的最大风量为所述风门全开时的风量。

13、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述空调还包括蒸发器、冷凝器、电阻加热器；

14、所述压力-流量耦合模型为空气经过所述鼓风机、所述蒸发器、所述冷凝器、所述电阻加热器至各个所述分区风道的耦合模型。

15、在上述具有控制方法的具体实施方式中，在所述步骤s100中，“获取所述风道的分区交汇处的空气压力”进一步包括：

16、根据所述鼓风机的初始占空比获取鼓风压力，获取所述蒸发器、所述冷凝器、所述电阻加热器各自的压降，根据所述鼓风压力、所述蒸发器的压降和/或所述冷凝器的压降和/或所述电阻加热器的压降来获取所述风道的分区交汇处的空气压力。

17、在上述具有控制方法的具体实施方式中，所述鼓风压力及所述蒸发器、所述冷凝器和所述电阻加热器各自的压降通过查表法或函数关系获得。

18、一种车辆，所述车辆包括控制器，所述控制器配置成能够执行上述方案的所述的空调多区风量控制方法

19、在采用上述技术方案的情况下，本发明基于空调系统各自独立的零部件，通过构建压力-流量耦合模型并且根据模型基于压降和流量的平衡关系计算出各分区风道的风量及压力，通过与目标风量进行比较，获得最佳的鼓风机的占空比和风门最佳的开度位置，从而实现对汽车空调多区风量的快速、准确地控制，本发明仅依赖数学物理模型的建立和求解而无需依赖额外的传感器即可实现多模式多区风量的精确连续稳定控制，降低了控制成本；与查表法相比，无需依赖大量的模式和风量档位组合的风量测试，可以实现多区模式与风量组合下的精确连续稳定控制；与依赖真实传感器反馈的方法相比，本发明的控制方法中满足目标风量的鼓风机占空比与风门位置通过虚拟迭代可快速输出全部控制目标，一步控制鼓风机和风门至满足各区风量请求的目标位置，不存在调节震荡和收敛时间长的问题；该控制方法复用性高，更换零部件和系统时仅需更新相应变更点的模型与参数而不影响整个控制方法的逻辑构架；提高了风量控制方法的拓展性，使用本发明中提出的基于数学物理模型的多区风量控制方法在汽车空调进行拓展时仅需将相应的零部件模型加入压力-流量网络模型中进行求解即可；通过本发明控制方法可以计算出空调箱各处的压力-流量分布，可以支持后续空调箱的结构和零部件优化。