一种智能汽车乘员舱热管理方法

本发明涉及汽车热管理，特别是一种智能汽车乘员舱热管理方法。

背景技术：

1、汽车乘员舱内空间比较小，热容量小，而且汽车内外环境之间传热机制复杂，乘员舱内热环境会在外界环境载荷以及汽车热管理系统的作用下迅速产生复杂的变化，往往难以满足人们热舒适需求。而其中道路外环境是罪魁祸首，汽车通风系统也是为了改善这种热交互的恶劣结果。

2、已有的汽车空调预测控制算法基于随机模型预测控制算法进行了空调系统的数学模型推导，逐步建立压缩制冷循环和车舱热负荷的动力学模型﹐建立的空调系统控制模型中包含热负荷信息，采用马尔可夫链随机方法预测热负荷干扰，通过算法提升了空调系统能量效率和温度性能，降低了一部分能耗需求(管继富,赵宇枫,詹远,等.电动汽车空调系统随机模型预测控制算法研究[j].北京理工大学学报,2021,41(05):480-486.)，该方法重点关注对温度的控制效果和能耗表现，注重控制方法本身的先进性，忽略了对乘员热舒适评价，另一方面也缺乏对道路局部气候这一因素的重视。

技术实现思路

1、基于此，本发明要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种乘员舱热管理方法，以完善现有技术中智能汽车乘员舱热管理对乘员热舒适温度选取，同时考虑道路局部气候因素。

2、本发明至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种智能汽车乘员舱热管理方法，包括以下步骤：

4、构建道路局部气候场景库，确定各道路局部气候的环境参数；

5、智能汽车通过传感器识别行车路径上的道路局部气候场景；

6、根据行车路径上的道路局部气候场景，通过乘员舱瞬态传热模型，获得乘员舱在不同道路气候场景下的热环境响应；

7、基于乘员舱热响应评估乘员热舒适性，确定不同道路下的空调系统出风温度，制定不同道路气候场景对应匹配方案。

8、进一步地，所述道路局部气候场景库组成要素包括各道路局部气候环境参数、城市道路、城市气候、天气、时间。

9、进一步地，所述城市道路包括：无遮挡路面、林荫路面、建筑遮挡路面、隧道；所述城市气候包括季风气候、大陆性气候、高原山地气候；所述天气包括晴、多云、阴、雨、雪；所述时间包括：早、午、晚、深夜。

10、进一步地，各道路局部气候环境参数包括太阳辐射、环境温度、湿度、风速。

11、进一步地，利用环境载荷采集平台获得气候环境下不同道路局部气候的环境载荷谱；

12、环境载荷采集平台包括太阳辐射表、太阳辐射自计仪、黑球辐射表、热线风速仪、温湿度传感器和主控电脑。

13、进一步地，所述乘员舱瞬态传热模型包括集总参数法、乘员舱质量和能量平衡方程。

14、进一步地，所述乘员舱质量和能量平衡方程，包括：

15、前排和后排区域中的空气适用以下质量平衡方程：

16、

17、

18、式中，ma1为前排空气质量；ma2为后排空气质量；为前排出风口空气质量流率；为后排出风口空气质量流率；δ为分配率，表示前排出风口中直接进入前排区域空气的比例；β表示乘员舱中重新循环空气的比例，定义为循环空气的质量流率与出风口空气质量流率之比，

19、

20、空调系统送风进入乘员舱，舱内空气与座椅、舱壁发生对流换热，式(4)和式(5)分别表示在多种热载荷下前排和后排区域空气的能量平衡：

21、

22、

23、式中，ca为车内空气比热容；ta1为前排空气温度；tac1为前排出风口送风温度；为前排空气与前排舱壁对流热负荷；为前排空气与前排座椅对流热负荷；为前排循环空气的质量流率；为空气从前排进入后排的质量流率；ta2为后排空气温度；tac2为后排出风口送风温度；为后排空气与后排舱壁对流热负荷；为后排空气与后排座椅对流热负荷；为后排循环空气的质量流率。

24、前排座椅与舱壁能量平衡方程分别为：

25、

26、

27、式中，cs为座椅比热容；ms1为前排座椅质量；ts1为前排座椅温度；为前排座椅吸收太阳辐射热负荷；为前排座椅对前排舱壁的辐射热负荷；为前排座椅对后排舱壁的辐射热负荷；cw为舱壁比热容；mw1为前排舱壁质量；tw1为前排舱壁温度；为前排舱壁吸收太阳辐射热负荷；为外界空气与前排舱壁对流热负荷；为前排舱壁对后排舱壁的传导热负荷；为前排舱壁对前排座椅的辐射热负荷；为前排舱壁对后排座椅的辐射热负荷；为前排舱壁对外界环境的辐射热负荷。

28、进一步地，乘员舱瞬态传热模型的输入参数为环境太阳辐射、温度、湿度，空调输出温度，输出参数为前后排乘员舱空气、座椅、舱壁温度。

29、进一步地，利用fanger热舒适性评价模型评估乘员热舒适性。

30、进一步地，以乘员pmv值为0时的热需求为基础，结合乘员舱瞬态传热模型和fanger热舒适评价模型，计算得到不同道路下空调出风温度。

31、进一步地，所述不同道路场景对应匹配方案在输入起点与终点时便可制定。

32、与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

33、本发明提出的方法根据智能汽车行驶路径上的道路局部气候场景，结合乘员热舒适评价模型，准确预测乘员热舒适状态，实现提前设定对应的空调出风温度，能够降低乘员舱内温度调控滞后性，保证乘员热舒适和降低能耗。

技术特征：

1.一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述道路局部气候场景库组成要素包括各道路局部气候环境参数、城市道路、城市气候、天气、时间。

3.根据权利要求2所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述城市道路包括：无遮挡路面、林荫路面、建筑遮挡路面、隧道；所述城市气候包括季风气候、大陆性气候、高原山地气候；所述天气包括晴、多云、阴、雨、雪；所述时间包括：早、午、晚、深夜。

4.根据权利要求2所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，各道路局部气候环境参数包括太阳辐射、环境温度、湿度、风速。

5.根据权利要求2所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，利用环境载荷采集平台获得气候环境下不同道路局部气候的环境载荷谱；

6.根据权利要求1所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述乘员舱瞬态传热模型包括集总参数法、乘员舱质量和能量平衡方程。

7.根据权利要求5所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，所述乘员舱质量和能量平衡方程，包括：

8.根据权利要求1所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，乘员舱瞬态传热模型的输入参数为环境太阳辐射、温度、湿度，空调输出温度，输出参数为前后排乘员舱空气、座椅、舱壁温度。

9.根据权利要求1所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，利用fanger热舒适性评价模型评估乘员热舒适性。

10.根据权利要求9所述的一种智能汽车乘员舱热管理方法，其特征在于，以乘员pmv值为0时的热需求为基础，结合乘员舱瞬态传热模型和fanger热舒适评价模型，计算得到不同道路下空调出风温度。

技术总结
本发明公开一种智能汽车乘员舱热管理方法，构建道路局部气候场景库，确定各道路局部气候的环境参数；智能汽车可以通过传感器和算法识别行车路径上的道路局部气候场景；根据行车路径上的道路局部气候场景，通过乘员舱瞬态传热模型，获得乘员舱获得乘员舱在不同道路场景下的热环境响应；基于乘员舱热响应评估乘员热舒适性，确定不同道路下的空调系统出风温度，制定不同道路场景对应匹配方案。本发明提出的方法根据智能汽车行驶路径上的道路局部气候场景提前设定对应的空调出风温度，能够降低乘员舱内温度调控滞后性，保证乘员热舒适和降低能耗。

技术研发人员：陈海文,兰凤崇,陈吉清,李伟健
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13