[发明专利]一种PTC电阻和风机系统联合电力电子控温方法与系统

说明书

本发明公开了一种PTC电阻和风机系统联合电力电子控温方法及系统，方法包括建立风速‑PTC电阻温度表；以设定温度和环境温度差值为基础值，查询风速‑PTC加热器温度表得到PTC电阻表面的目标温度和风机的风速值；以PTC电阻表面的目标温度为给定量，以PTC电阻的实际温度作为反馈量，计算得到下一控制周期PTC电阻的功率值，再以PTC电阻的实际功率值作为反馈量，设定PTC电阻的PWM占空比，控制PTC电阻表面的温度；以风机的风速值为给定量换算得到下一控制周期风机的功率值，再以风机的实际功率值作为反馈量，设定风机的PWM占空比，控制风机的风速。本发明提供的联合电力电子控温系统基于功率实时匹配算法得到实时的风速和PTC电阻温度的最优匹配值，使系统工作在最佳状态。

技术领域

本发明属于电加热控制领域，更具体地，涉及一种PTC(Positive TemperatureCoefficient，正温度系数)电阻和风机系统联合电力电子控温方法及系统。

背景技术

传统燃油车可以利用发动机余热来进行车内供暖，而电动汽车电机能源利用率高发热量小，不能满足冬季采暖需求。PTC电加热器因为其制热安全，耐久性好，制造成本低，制热功率恒定受环境影响小等优势逐渐成为电动汽车制热的一种主流方式。

PTC电阻的发热功率控制方式按照发展历史来看一般有如下几种：用户档位直接调节方式、PWM占空比调节方式、PID温控方式。用户档位直接调节方式也即开环方式通过档位调节来控制发热功率。调温方式简单，但功率不能连续调节，不能精确控温且能源利用率不高用户体验感较差。同时因为在开车过程中还需要用户去手动调节，会分散司机注意力存在安全隐患。PWM占空比调节方式在开环技术上改进，做到功率无级调节但是同样是开环形式，温度没有反馈，无法精确控温，粗放的加热方式会导致电能浪费。PID闭环温控方式进一步改进，可以根据室内温度和给定温度的差值动态调节发热功率，能量利用率和用户体验感相对较好，但是没有考虑到PTC表面的风速对散热速率的影响，存在风道损失，存在进一步的优化空间。

车载PTC加热系统，有风冷和水冷两种方式。风冷PTC发热方式涉及风机散热和PTC电阻制热两个系统，这两个系统存在一定的相互制约关系。具体表现为PTC发热系统负责将电能转化为热能，风机系统负责给PTC电阻降温，把热量以强制对流的方式从PTC电阻表面传递到车厢内。稳态时，PTC电阻的产热功率等于PTC电阻的散热功率。风机风速过低时，PTC电阻散热不充分会导致异常升温，导致功率下降甚至PTC电阻本身烧毁。风机风速过高则会导致风道噪声，导致不必要的能源浪费同时也影响用户体验。

同时，由于没有引入风速作为控制量，风机故障时常常会导致PTC模块空烧，造成PTC电阻烧毁甚至电路起火等一系列严重后果。因此，只有两个系统联合调整，才能使系统以高效、舒适的方式运作。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提出一种PTC电阻和风机系统联合电力电子控温方法与系统，旨在解决现有PTC电阻温控系统热模型单一，控制精度差能量浪费的问题。

本发明一方面提供一种PTC电阻和风机系统联合电力电子温控方法，包括以下步骤：

通过神经网络拟合寻优的方式建立风速-PTC电阻温度表；

以设定温度和环境温度差值为基础值，查询风速-PTC电阻温度表得到PTC电阻表面的目标温度和风机的风速值；

以查表得到的PTC电阻表面的目标温度为给定量，以PTC电阻的实际温度作为反馈量，通过PI控制方法计算得到下一控制周期PTC电阻的功率值；以所述下一控制周期PTC电阻的功率值为给定量，以PTC电阻的实际功率值作为反馈量，通过PI控制方法设定PTC电阻的PWM占空比，控制PTC电阻表面的温度；以所述风机的风速值为给定量换算得到下一控制周期风机的功率值，以所述下一控制周期风机的功率值为给定量，以风机的实际功率值作为反馈量，通过PI控制方法设定风机的PWM占空比，控制风机的风速。