[发明专利]一种实现电动汽车空调系统多学科多目标优化的方法

说明书

本发明公开了一种实现电动汽车空调系统多学科多目标优化的方法，基于车内环境与制冷系统之间的关系，在此基础上完成汽车车厢内温度子系统、汽车车厢风道布局、汽车车厢环境(CO₂浓度)子系统、空调本体制冷、制热子系统等多学科多目标仿真分析。基于模拟退火算法等对其进行多学科，多目标优化设计。从而得到汽车空调系统的最优解，实现车内温度、CO₂浓度、空调系统换热性能、空调系统能耗等多目标的综合最优。其可以用于指导并实现汽车空调系统的高效开发和设计改进。

技术领域

本发明专利涉及到一种汽车空调系统优化设计方法。尤其涉及汽车空调系统在结构设计和控制器设计的多学科目标的优化设计方法。

背景技术

随着科技的进步和经济的发展，汽车作为一种必不可少的交通工具正日益走进人们日常生活的方方面面。汽车空调作为影响汽车舒适性和安全性能的主要部件之一，它主要是对汽车车厢内的空气质量进行调节。为汽车提供制冷、取暖、除霜、除雾、空气过滤和湿度控制等功能，使驾驶员与乘客在车内感觉舒适。

汽车车厢温度控制，借助于温度传感器并结合其他辅助传感器采集必要的信息传输给控制器，控制器通过预先设置的控制算法对执行机构进行控制，从而达到车内温度的有效控制，满足车内乘客舒适度的需求。

汽车车厢空气质量控制，伴随着现代汽车的发展，对汽车密封性要求较高，与之相对的汽车空调自动换气系统的发展。车内环境污染源较多，其中主要有车内乘客呼吸产生的、车内蒸发器、冷凝器由于长时间工作于潮湿环境所滋生的细菌、车内装饰所产生的甲醛和苯类物质等。车内换气系统一般以车内浓度为指标，对车内浓度进行控制，满足车内对新风的要求，改善车内环境质量。

通常需要对汽车空调系统(压缩机、冷凝器、蒸发器、换热器)进行结构优化与参数匹配。以提高汽车空调本体制冷/制热效率，提高制冷剂的利用率进而减少环境污染。

汽车空调风道系统是汽车空调系统与汽车车厢的连接结构，其结构将直接影响车内流场分布，进而影响乘客的舒适性。优化汽车空调风道结构对汽车车厢舒适性和客户满意度有着非常重要的作用。

但是，上述4条均只是对汽车空调个子系统进行优化，并未进行系统级别的优化，由于汽车空调系统是一种多学科交叉，相互耦合的系统，在这种情况下很难采用传统的优化方法实现汽车空调系统的整体优化，故而本发明专利采用了基于协同优化算法CO(Collaborative optimization)的多学科优化MDO(Multidisciplinary DesignOptimization)理论和方法、设计变量灵敏度分析等手段对汽车空调系统进行分析，并在此基础上设计了汽车空调系统的多学科优化模型，为后续汽车空调系统的设计应用建立了基础。。

发明内容

本发明专利所要解决的技术问题是要提供汽车空调系统级设计，改善汽车空调系统控制精度，完善汽车空调风道结构设计，实现汽车空调系统的多学科多目标优化设计方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种实现电动汽车空调系统多学科多目标优化的方法，基于车内环境与制冷系统之间的关系，在此基础上完成汽车车厢内温度子系统、汽车车厢风道布局、汽车车厢环境浓度子系统、空调本体制冷、制热子系统多学科多目标仿真分析,基于模拟退火算法等对其进行多学科，多目标优化设计得到汽车空调系统的最优解，实现车内温度、浓度、空调系统换热性能、空调系统能耗等多目标的综合最优；包括如下的步骤：

(1)开始，读取目标汽车空调系统统的综合指标，包括:乘客舒适度、能源消耗控制，空调制冷/制热效率控制目标；

(2)依照学科标准对汽车空调系统进行分类，其主要可分为如下几部分：车厢温度子系统、车内环境子系统、制冷/制热系统子系统以及车内流场子系统；