[发明专利]基于人体热舒适理论和模糊PID控制的电动汽车空调系统智能控制方法

说明书

本发明涉及一种基于人体热舒适理论和模糊PID控制的电动汽车空调系统智能控制方法，属于整车热管理技术领域。该方法包括：S1建立汽车空调系统‑乘员舱耦合热模型，并基于此耦合热模型建立以汽车乘员舱温度为控制目标，电动压缩机转速为控制变量的模糊PID控制器；S2基于人体热舒适理论建立关于乘员舱内当前PMV值的估计器；S3建立关于驾驶员温度调节的记忆储存器，计算出驾驶员近段时间喜好的平均PMV值；S4计算出实时的控制目标温度T_comfort，利用搭建好的模糊PID控制器对乘员舱温度进行调节，以此实现乘员舱舒适温度的实时自调节。本方法简单有效，控制时间较短，鲁棒性强，适合用于实车空调控制系统中。

技术领域

本发明属于整车热管理技术领域，涉及基于人体热舒适理论和模糊PID控制方法的具有驾驶员热习惯自适应功能的电动汽车空调系统智能自动控制。

背景技术

汽车空调系统作为汽车最为重要的辅助系统之一，在汽车工业电动化与智能化的发展趋势驱下，需要更加精确与智能的控制器对乘员舱热平衡进行调节。对于电动汽车而言，汽车空调系统是最耗能的辅助系统，有关研究表明，电动汽车空调系统的能耗会使电动汽车的续航历程平均下降30％-40％。在热舒适性方面，由于汽车智能化发展需求，汽车空调需要做到比传统空调更加智能来提升驾驶热舒适性。因此，如何减少电动汽车空调系统的能耗并且提高乘客的舒适性，是如今电动汽车热管理系统研究的重点之一。另外，汽车智能空调系统的发展对与无人驾驶汽车的研发工作的推进起到重要的辅助作用。

与传统汽车相比，电动汽车压缩机主要以电机带动的方式运行，由于电动压缩机的转速控制可以比较精确且不受发动机转速的影响，所以压缩机转速控制可以根据实时需要进行调节，而不受外界车速工况的影响。现在汽车空调系统主流的控制方法，是基于规则的开关控制器，PID控制，或者模糊控制等。开关控制器是一种结构简单的基于规则的控制器，这种控制算法运算量小，结构简单，鲁棒性好，可靠性高。但是这种方法控制效果受外界影响较大，控制效果往往较差，控制效率低下。PID是如今常用的反馈控制，相对开关控制器，PID控制更加精确，但是PID参数调节对模型依赖较大，不同控制对象调节增益也不同。模糊控制弱化了系统复杂性对控制的影响，但对设计人员的经验要求较高。为了结合PID控制和模糊控制的优点，采用模糊PID的控制方式，可以使空调系统控制更能适应变工况，提升控制效果。

目前对于人体热舒适性理论研究较多，其中较为经典的方法是通过计算PMV(Predicted Mean Vote)值来表现人体热舒适评价，其数值是以人体热平衡的基本方程式以及心理生理学主观热感觉的等级为出发点，考虑了人体热舒适感诸多有关因素的全面评价指标。其指标从-3到+3，分别对应的是人体从感觉冷到热的程度，当PMV＝0，说明人体感觉热中性，也就是舒适值。但是基于PMV值的热舒适理论对不同地区，不同体型，不同性别，年龄的人的适用程度是不一样的，这也局限了此理论在汽车空调上的使用。针对热舒适性理论上的改进方法也很多，但是如何具体应用在汽车空调并且适应驾驶员的热舒适方法尚未出现。

目前在汽车空调控制上加入PMV适应功能，并且以此适应驾驶员舒适需求的PMV值来实现空调系统自动调节舒适温度的方法尚未出现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于人体热舒适理论和模糊PID控制方法设计具一种有适应驾驶员热舒适习惯自适应功能的电动汽车空调系统智能自动控制器的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于人体热舒适理论和模糊PID控制的电动汽车空调系统智能控制方法，具体包括以下步骤：

S1：建立汽车空调系统-乘员舱耦合热模型，并基于此耦合热模型建立以汽车乘员舱温度为控制目标，电动压缩机转速为控制变量的模糊PID控制器；

S2：基于人体热舒适理论建立关于乘员舱内当前PMV值的估计器；