一种车辆的空调风量控制方法及装置

技术领域

本发明涉及公共交通设备领域，尤其涉及一种用于公共交通车辆的空调风量控制方法及装置。

背景技术

随着城市的快速发展，公共交通在城市生活中扮演着越来越重要的角色。在一般情况下，城市公共交通车辆存在着客室内外环境因素变化大、载客量变化而导致车内热负荷变化大的问题。如何合理的控制调节公共交通车辆的空调风量，同时实现车辆的节能并更好的保证乘客的舒适性，成为该领域的关注焦点。

现有的车辆空调风量控制方法通过手动设定目标温度，且单纯地通过判断客室温度及目标温度之间温差的方法对空调的运行状态进行风量控制。该种方法不能和车内热负荷信息充分联动，控制精度差，乘客舒适度受限且不利于车辆节能。在国家申请号为202010441489.1的发明专利中公开了一种轨道车辆的空调风量控制方法及系统，仅将空调控制与车内人员数量信息联动，进行空调新风量、送风量以及空调压缩机的开关机和频率控制，一定程度上提升了旅客的舒适度并达到节能的效果。空调控制根据实时车内热负荷的变化进行适时调整，但是该专利的技术方案中仅仅考虑了车内人员数量以及客室的内外温差作为空调控制的变量依据，而在实际情况中，车内热负荷除了需要考虑车内人员数量和室内外温差，还包括很多复杂因素，例如车体隔热壁传热、太阳热辐射、机电设备散热等等。现有技术中未有车辆空调风量控制方法能够充分考虑影响车内热负荷的变化因素，根据车内热负荷信息充分联动控制调节空调风量，以保证乘客舒适度以及节能的目的。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种车辆空调风量控制方法，能够充分考虑车内热负荷的变化情况，充分联动的调节空调风量，保证乘客舒适度并实现车辆节能的效果。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种车辆的空调风量控制方法及装置，能够充分考虑车辆热负荷的变化情况，与车内热负荷信息充分联动，进行空调新风量、送风量控制，保证乘客舒适度的同时实现了节能的效果。

本发明提供的车辆的空调风量控制方法，包括：获取车内载客量N；根据车内载客量N计算车内热负荷Q；以及根据车内热负荷Q计算空调所需送风量V

在一实施例中，优选地，空调风量控制方法还包括：计算空调所需新风量V

在一实施例中，优选地，计算车内热负荷Q：

Q＝Q

其中Q

在一实施例中，优选地，计算车体隔热壁传热量Q

在一实施例中，优选地，计算太阳辐射热量Q

其中K

在一实施例中，优选地，计算车内乘客的显热散热量Q

在一实施例中，优选地，计算机电设备的散热量Q

在一实施例中，优选地，计算空调所需送风量V

其中Q为车内热负荷，h

在一实施例中，优选地，空调风量控制方法还包括：获取室外环境温度Te；以及根据室外环境温度Te确定车内目标温度Tic，使Tic满足：

0.35×Te+12℃＜Tic＜0.4×Te+15℃。

本发明的另一方面提供了一种车辆的空调风量控制装置，包括：存储器；以及与存储器耦合的处理器，配置为获取车内载客量N；根据车内载客量N计算车内热负荷Q；以及根据车内热负荷Q计算空调所需送风量V

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算空调所需新风量V

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算车内热负荷Q：

Q＝Q

其中Q

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算车体隔热壁传热量Q

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算太阳辐射热量Q

其中K

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算车内乘客的显热散热量Q

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算机电设备的散热量Q

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为计算空调所需送风量V

其中Q为车内热负荷，h

在一实施例中，优选地，处理器进一步配置为获取室外环境温度Te；以及根据室外环境温度Te确定车内目标温度Tic，使Tic满足：

0.35×Te+12℃＜Tic＜0.4×Te+15℃。

本发明还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一方面绘制的车辆空调风量控制方法的流程图；

图2示出了在一个标准大气压下的空气焓湿图；

图3示出了根据本发明的另一方面绘制的车辆空调风量控制装置的结构框图；以及

图4示出了根据本发明的另一方面的一实施例绘制的车辆空调风量控制装置的架构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

图1示出了根据本发明的一方面绘制的车辆空调风量控制方法的流程图，该空调风量控制方法100可包括以下步骤。

步骤101：获取车内载客量N。

在一实施例中，车内载客量采用以下公式计算：

N＝(m

其中m

本发明提供的空调风量控制方法还包括获取室外环境温度Te，再根据所述室外环境温度Te确定车内目标温度Tic。车辆室外环境温度Te可由网络信息或设于车辆外的温度传感器等方式获取。

在一实施例中，根据室外环境温度Te确定车内目标温度Tic，使Tic满足：

0.35×Te+12℃＜Tic＜0.4×Te+15℃

当车内目标温度Tic与室外环境温度Te满足上述关系表达式时，乘客会感到“舒适”，在上下车时不会因为车辆室内外的温差过大而感到不适。

在一实施例中，本发明提供的空调风量控制方法还包括计算空调所需新风量V

步骤102：根据所述车内载客量N计算车内热负荷Q。

在一实施例中，计算车内热负荷Q：

Q＝Q

其中Q

车体隔热壁传热量Q

鉴于公共交通对车辆的轻量化、隔热隔声、环保方面的较高要求，我国目前投入运营的公共交通车辆采用了超细玻璃棉板、聚乙烯泡沫塑料板材、聚氨酯硬质泡沫材料、碳纤维、三聚氰胺树脂发泡材料、高性能保温玻璃棉等作为隔热材料。在实际操作中，本领域技术人员可以根据具体车辆的隔热材料、车辆结构等因素确定车辆隔热壁的隔热系数并由此计算出车体隔热壁传热量Q

太阳辐射热量Q

其中K

太阳热辐射热量指的是车辆来自于太阳光照所接收或散发的热量。太阳表面的温度大约为5900开尔文，太阳辐射的波段集中在红外波段、可见光和紫外波段。其中，可见光波段占总能量的50％，红外波段占43％，紫外波段占7％。太阳光的各个波段在进入地球大气层时会被吸收，众所周知，平流层中的臭氧层会吸收阳光中的紫外线，温室气体如二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等，则会吸收阳光中的红外线。因此，只有太阳光中的可见光基本上能完好无损地通过大气层，红外线和紫外线的能量已被部分消除。因此，该部分热量主要来自于太阳光照中的可见光部分，需要考虑的因素即为车辆各部分的材料固有热学性质以及玻璃的透光与遮光能力。

除此以外，车内热负荷Q还包括车内乘客的显热散热量Q

可以理解地，当车内人员密集时，人体与外界的对流换热量急剧减少，而人体周围的温度急剧上升，超出人体舒适度的范围，乘客开始感觉到“热”，引发“不舒适感”。因此也需要相应地动态调节空调风量的输出，充分考虑在乘客不同的集群系数下的显热散热量，从而调节环境温度以满足乘客的舒适度需求。

这里，舒适度需求是建立在量化了的目标温度参数上的，为了维持正常的体温，人体散热与新陈代谢产生的热量必须保持平衡，此时人体才感觉到舒适。当空气温度升高或空气流速降低时，人体对流散热量减少，人体开始接受对流热，但体内多余的热量难以全部散出，在体内蓄存热量，导致体温上升，人就会感觉“热”。相反，当空气温度下降或空气流速加大时，人体对流散热量过多，体内温度开始下降，人就会感觉到“冷”，产生不适感。因此，本发明的技术方案在充分考量了车内乘客波动、热负荷不稳定的影响因素，可实现空调送风量的针对性动态调节。

车内热负荷Q还包括机电设备的散热量Q

本发明提供的车辆空调风量控制方法还包括步骤103：根据所述车内热负荷Q计算空调所需送风量V2。

在计算出车内热负荷Q后，即可根据车内热负荷Q计算空调所需送风量V

其中Q为车内热负荷，h

焓在热力学中是表征物质系统能量的一个重要状态参量，等于内能与压强和体积的乘积之和。图2是在一个标准大气压下的空气焓湿图。请参考图2，本领域技术人员可利用该图计算得出在特定温度、相对湿度下的焓值，从而进一步得到上述V

在一实施例中，空调系统根据以上送风量的计算结果控制通风机输出风量，从而实现送风量的调节。

根据以上步骤，在充分考虑车辆热负荷的变化情况的基础上，与车内热负荷信息充分联动，计算并实时控制调节空调的新风量和送风量，保证乘客舒适度的同时实现了节能的效果。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

图3示出了根据本发明的另一方面绘制的车辆空调风量控制装置的结构框图。

请参考图3，本发明的另一方面提供了一种车辆的空调风量控制装置，该装置包括存储器310以及与存储器耦合的处理器320。处理器配置为获取车内载客量N；根据车内载客量N计算车内热负荷Q；以及根据车内热负荷Q计算空调所需送风量V

在一实施例中，处理器进一步配置为计算空调所需新风量V

处理器进一步配置为计算车内热负荷Q：

Q＝Q

其中Q

处理器进一步配置为计算车体隔热壁传热量Q

处理器进一步配置为计算太阳辐射热量Q

其中K

处理器进一步配置为计算车内乘客的显热散热量Q

处理器进一步配置为计算机电设备的散热量Q

处理器进一步配置为计算空调所需送风量V

其中Q为车内热负荷，h

处理器进一步配置为获取室外环境温度Te；以及根据室外环境温度Te确定车内目标温度Tic，使Tic满足：

0.35×Te+12℃＜Tic＜0.4×Te+15℃。

可以理解地，处理器320也可在软件、硬件中加以实施，也可以通过软件与硬件的组合来实现。对于硬件实施而言，处理器320可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、处理器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，处理器320可通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。

本领域技术人员可进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储器310耦合到处理器320以使得该处理器320能从/向该存储器310读取和写入信息。在替换方案中，存储器310可以被整合到处理器320中。处理器320和存储器310可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户终端中。在替换方案中，处理器320和存储器310可作为分立组件驻留在用户终端中。

图4示出了根据本发明的另一方面的一实施例绘制的车辆空调风量控制装置的架构图。

请参考图4，在一实施例中，本发明另一方面提供的车辆空调风量控制装置主要由控制器构成。控制器配置为实现上述空调风量控制方法的具体步骤。与控制器相连接的还有室内、外温度和湿度传感器，用以测量室内、外实时温度与湿度，将实时温度、湿度值发送给控制器，以便确定车辆室内的目标温度及与空调送风量相关的焓值。控制器还连接有整车重量传感器，用来传送整车实时重量以计算车内载客量N。

在该实施例中，控制器接收来自整车网络所提供的网络信号，以实现与车辆实时信息的充分联动。同时，空调风量控制器也将车辆空调风量设备的状态信息、故障信息等反馈给整车网络，使车辆操作人员可以实时知晓空调系统的工作状态。此外，空调风量控制器在计算了相应参数后，向空调风量设备发送控制信号。

该实施例中空调风量设备具体包括新风阀和通风机，控制器将与车内动态信息充分联动后计算出的相应目标参数发送给各风量设备，控制其开度或工作功率，实现新风量和送风量的调节，从而达到节能和提高舒适度的效果。与此同时，各个空调风量设备将各自的部件状态反馈给空调风量系统控制器，以便进行检测工作状态、故障检修等工作。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一种空调风量控制方法的步骤。

在上述一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用碟(DVD)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。