本發(fā)明新能源汽車技術領域，尤其涉及一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法及裝置。

背景技術：

電動汽車一般無燃油發(fā)動機，因此電動汽車空調也不能像傳統(tǒng)汽車那樣，利用燃油發(fā)動機的余熱進行制熱。目前，國內汽車廠家主要采用PTC（Positive Temperature Coefficient，正溫度系數(shù)）加熱元件進行制熱。PTC加熱系統(tǒng)又分為水加熱PTC和空氣式PTC，二者相比較，空氣式PTC的安全性較差，因此，水加熱PTC應用更加廣泛。如圖1所示，水加熱PTC的工作原理是通過PTC加熱器將冷卻水加熱，冷卻水通過HVAC（Heating， Ventilating and Air Conditioning，采暖、通風和空氣調節(jié)）內部的加熱芯體將熱量帶進乘員艙。目前，大多數(shù)采用水加熱PTC的廠家一般將水溫控制在一個恒定值，方法較簡單，但是耗電量大，會大大的降低行駛里程。

現(xiàn)有的另一種控制方案是通過比較用戶設定溫度和車內溫度來決定是否開啟PTC，該方法對車內溫度的精確預估有較高的依賴性。但是，由于車內溫度傳感器采集的溫度通常與車內溫度有較大的差距，因此需要通過其他方法對傳感器采集值進行修正，而修正方法往往非常復雜，且不能保證修正值能夠實時跟隨車內溫度的變化，在某些工況下，兩者的差距會比較大，因此，會導致PTC控制方法失效，影響整車空調舒適性，有較大的局限性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種控制簡單且節(jié)省能源的汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟S1，根據(jù)采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值；

步驟S2，根據(jù)目標出風溫度值獲取PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫；

步驟S3，控制PTC加熱系統(tǒng)的水溫維持在目標水溫。

其中，所述傳感器信號包括車內溫度傳感器信號、車外溫度傳感器信號以及光線傳感器信號，所述步驟S1包括：

將所述車內溫度傳感器信號轉換為車內溫度采集值，將所述車外溫度傳感器信號轉換為車外溫度采集值，將所述光線傳感器信號轉換為陽光強度采集值；

對所述用戶設定溫度與第一常數(shù)的乘積、所述車內溫度采集值與第二常數(shù)的乘積、所述車外溫度采集值與第三常數(shù)的乘積、所述陽光強度采集值與關于陽光強度的函數(shù)的乘積以及關于車外溫度的函數(shù)求和。

其中，對于雙區(qū)或更多區(qū)空調，所述步驟S1還包括：

計算出各區(qū)目標出風口溫度值之后，選擇其中的最大值，作為用于所述步驟S2的目標出風口溫度值。

其中，所述步驟S2具體是根據(jù)所述步驟S1計算出的目標出風溫度值，通過查表獲得對應的PTC目標水溫。

其中，所述步驟S3具體包括：根據(jù)所述目標水溫計算PTC加熱系統(tǒng)的目標功率輸出值，并控制PTC加熱系統(tǒng)按所述目標功率輸出值輸出功率；其中，按照如下方式計算PTC加熱系統(tǒng)的目標功率輸出值：將PTC當前水溫和所述目標水溫的差值減去PTC當前水溫和所述目標水溫的差值的前次值之后，與比例常數(shù)相乘，再加上前次的PTC目標功率輸出值，以及樣本周期與積分常數(shù)相比之后再與PTC當前水溫和所述目標水溫的差值相乘的乘積。

本發(fā)明還提供一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制裝置，包括：

計算單元，用于根據(jù)采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值；

獲取單元，用于根據(jù)目標出風溫度值獲取PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫；

控制單元，用于控制PTC加熱系統(tǒng)的水溫維持在目標水溫。

其中，所述傳感器信號包括車內溫度傳感器信號、車外溫度傳感器信號以及光線傳感器信號，所述計算單元還用于：將所述車內溫度傳感器信號轉換為車內溫度采集值，將所述車外溫度傳感器信號轉換為車外溫度采集值，以及將所述光線傳感器信號轉換為陽光強度采集值；對所述用戶設定溫度與第一常數(shù)的乘積、所述車內溫度采集值與第二常數(shù)的乘積、所述車外溫度采集值與第三常數(shù)的乘積、所述陽光強度采集值與關于陽光強度的函數(shù)的乘積以及關于車外溫度的函數(shù)求和。

其中，對于雙區(qū)或更多區(qū)空調，所述計算單元還用于：

計算出各區(qū)目標出風口溫度值之后，選擇其中的最大值，作為用于所述獲取單元的目標出風口溫度值。

其中，所述獲取單元具體用于根據(jù)所述計算單元計算出的目標出風溫度值，通過查表獲得對應的PTC目標水溫。

其中，所述控制單元具體用于：根據(jù)所述目標水溫計算PTC加熱系統(tǒng)的目標功率輸出值，并控制PTC加熱系統(tǒng)按所述目標功率輸出值輸出功率；所述控制單元計算所述目標功率輸出值的方式是：

將PTC當前水溫和所述目標水溫的差值減去PTC當前水溫和所述目標水溫的差值的前次值之后，與比例常數(shù)相乘，再加上前次的PTC目標功率輸出值，以及樣本周期與積分常數(shù)相比之后再與PTC當前水溫和所述目標水溫的差值相乘的乘積。

本發(fā)明實施例的有益效果在于：通過采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值，并進一步計算合適的目標水溫，很多情況下獲得的目標水溫都較低，不在高溫段，在保證整車舒適性的前提下，節(jié)省了能量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有電動汽車水加熱PTC系統(tǒng)的結構示意圖。

圖2是是本發(fā)明實施例一一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例一一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法的又一流程示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例一中目標出風溫度與PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫對應關系示意圖。

具體實施方式

以下各實施例的說明是參考附圖，用以示例本發(fā)明可以用以實施的特定實施例。

請參照圖2所示，本發(fā)明實施例一提供一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟S1，根據(jù)采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值；

步驟S2，根據(jù)目標出風溫度值獲取PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫；

步驟S3，控制PTC加熱系統(tǒng)的水溫維持在目標水溫。

以下再結合圖3對各步驟詳細說明。

步驟S1中，傳感器信號包括車內溫度傳感器信號、車外溫度傳感器信號以及光線傳感器信號。采集到這些傳感器信號之后，將被轉換為相應的溫度值及陽光強度，即將車內溫度傳感器信號轉換為車內溫度采集值，將車外溫度傳感器信號轉換為車外溫度采集值，將光線傳感器信號轉換為陽光強度采集值。

進一步地，為了使數(shù)據(jù)更精確，還需對各個采集值進行濾波及校正處理，具體來說，對車內溫度采集值和陽光強度采集值進行濾波處理，對車外溫度采集值進行校正處理。濾波主要是為了防止車內溫度傳感器信號和光線傳感器信號受影響導致采集值發(fā)生突變，確保出風口溫度變化更平穩(wěn)。對車外溫度采集值進行校正處理具體包括：先根據(jù)發(fā)動機水溫判斷當前為冷啟動還是熱啟動，若是冷啟動，則車外溫度初始值=車外溫度采集值，若為熱啟動，則車外溫度初始值=上次下電時存儲值；然后根據(jù)車速來確定車外溫度采集值的最大變化速率，車速為0時，車外溫度只能下降不能上升，車速越高，車外溫度的變化速率越快。

對出風口的目標出風溫度值（TAO值）的計算，是根據(jù)以下公式：

目標出風口溫度 = K1×用戶設定溫度 + K2×車內溫度采集值 + K3×車外溫度采集值 +K4×f（陽光強度采集值） + C；

其中K1、K2、K3、K4為常數(shù)，通過試驗標定而得，且相對獨立，C = g（車外溫度），f、g為函數(shù)對應關系。g函數(shù)是查表關系，相關數(shù)值通過試驗標定而得；f函數(shù)中，陽光強度包括駕駛側陽光強度及副駕駛側陽光強度，并且該函數(shù)還與陽光補償系數(shù)有關。f、g函數(shù)在現(xiàn)有空調溫控算法中較為常見，此處不再贅述。

現(xiàn)有控制方案中，不對目標出風口溫度進行計算；本發(fā)明實施例通過采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值，還可獲得車內的熱負荷。

需要說明的是，如果是單區(qū)空調，雖然有多個出風口，但目標出風口溫度都相同的，因此計算出的也僅一個目標出風口溫度；如果是雙區(qū)或者更多區(qū)空調，則先分別計算各區(qū)目標出風口溫度，再取最大值，用于步驟S2的計算。由此，步驟S1還包括：

計算出各區(qū)目標出風口溫度值之后，選擇其中的最大值，作為用于所述步驟S2的目標出風口溫度值。

步驟S2根據(jù)目標出風溫度值計算PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫，具體地，請參照圖4所示，為根據(jù)TAO值進行查表。也就是說，通過步驟S1計算出的TAO值，在圖4所示圖表上查詢獲得相應的PTC目標水溫。例如，在計算出的TAO值為18時，在圖4所示圖表上查找出對應的目標水溫T_ _ptc1；如果計算出的TAO值繼續(xù)增大，但目標水溫仍會維持在T_ _ptc1，直到TAO值增大為21時，在圖4所示圖表上顯示目標水溫將從T_ _ptc1變化至T_ _ptc2，從而獲得新的目標水溫。在TAO值變化時，目標水溫會維持一段時間不變，形成一個回滯，這是為了消除步驟S1根據(jù)傳感器信號計算出TAO值的誤差影響。同樣地，當TAO值從21下降至18的過程中，目標水溫將先維持在T_ _ptc2，直到TAO值變?yōu)?8時才從T_ _ptc2變化至T_ _ptc1。對每個溫度變化點都是通過試驗確定的，TAO值和PTC目標水溫不是一一對應關系，回滯對查表有影響，根據(jù)TAO值變大還是變小，確定PTC目標水溫的變化情況。

步驟S3將PTC加熱系統(tǒng)的水溫控制在目標步驟S2獲得的目標水溫，是根據(jù)以下公式：

IVO（n）＝IVO（n-1）+Kp（E（n）-E（n-1））+（θ/Ti）×E（n）

先計算出PTC加熱系統(tǒng)的目標功率輸出值，然后控制PTC加熱系統(tǒng)按該目標功率輸出值輸出功率。

其中：

IVO（n）： PTC目標功率輸出值

IVO（n-1）：前次的PTC目標功率輸出值

Kp：比例常數(shù)

Ti：積分常數(shù)

E（n）：PTC當前水溫和目標水溫的差值

E（n-1）：PTC當前水溫和目標水溫的差值的前次值

θ：樣本周期

即把目標水溫加入到PTC目標功率輸出值的計算，具體來說，是將PTC當前水溫和目標水溫的差值（E（n））減去PTC當前水溫和目標水溫的差值的前次值（E（n-1））之后，與比例常數(shù)相乘，再加上前次的PTC目標功率輸出值（IVO（n-1）），以及樣本周期與積分常數(shù)相比之后再與PTC當前水溫和目標水溫的差值相乘的乘積（（θ/Ti）×E（n））。這樣，PTC加熱系統(tǒng)按照計算的結果輸出功率，即可使保持在目標水溫中運行。

現(xiàn)有技術都是把PTC目標水溫設置為高溫段（如80度），將水加熱后，再跟冷風進行混合得到目標出風口溫度，相較于現(xiàn)有技術，本專利根據(jù)TAO值來計算合適的水溫，很多情況下獲得的目標水溫都較低，不在高溫段，在保證整車舒適性的前提下，達到節(jié)省能量的目的。

相應于本發(fā)明實施例一，本發(fā)明實施例二提供一種汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制裝置，包括：

計算單元，用于根據(jù)采集的傳感器信號和用戶設定溫度計算出風口的目標出風溫度值；

獲取單元，用于根據(jù)目標出風溫度值獲取PTC加熱系統(tǒng)的目標水溫；

控制單元，用于控制PTC加熱系統(tǒng)的水溫維持在目標水溫。

其中，所述傳感器信號包括車內溫度傳感器信號、車外溫度傳感器信號以及光線傳感器信號，所述計算單元還用于：將所述車內溫度傳感器信號轉換為車內溫度采集值，將所述車外溫度傳感器信號轉換為車外溫度采集值，以及將所述光線傳感器信號轉換為陽光強度采集值；對所述用戶設定溫度與第一常數(shù)的乘積、所述車內溫度采集值與第二常數(shù)的乘積、所述車外溫度采集值與第三常數(shù)的乘積、所述陽光強度采集值與關于陽光強度的函數(shù)的乘積以及關于車外溫度的函數(shù)求和。

其中，對于雙區(qū)或更多區(qū)空調，計算單元還用于：

計算出各區(qū)目標出風口溫度值之后，選擇其中的最大值，作為用于所述獲取單元的目標出風口溫度值。

其中，獲取單元具體用于根據(jù)所述計算單元計算出的目標出風溫度值，通過查表獲得對應的PTC目標水溫。

其中，控制單元具體用于：根據(jù)所述目標水溫計算PTC加熱系統(tǒng)的目標功率輸出值，并控制PTC加熱系統(tǒng)按所述目標功率輸出值輸出功率；所述控制單元計算所述目標功率輸出值的方式是：

將PTC當前水溫和所述目標水溫的差值減去PTC當前水溫和所述目標水溫的差值的前次值之后，與比例常數(shù)相乘，再加上前次的PTC目標功率輸出值，以及樣本周期與積分常數(shù)相比之后再與PTC當前水溫和所述目標水溫的差值相乘的乘積。

有關本實施例汽車PTC加熱系統(tǒng)的控制裝置的工作原理以及所帶來的有益效果請參照本發(fā)明實施例一的說明，此處不再贅述。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權利范圍，因此依本發(fā)明權利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。