一种电动汽车除霜控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种电动汽车除霜控制系统及其控制方法。

背景技术：

北方寒冷冬季时，汽车前挡风玻璃结霜是经常遇到的问题，尤其是驾驶员视野区域霜层，直接影响到汽车行驶过程中的安全性。传统的汽车除霜系统利用发动机冷却循环水的余热引入热交换器，对引入的空气加热后送入除霜风道进行挡风玻璃除霜。然而，随着纯电动汽车和混合动力车的应用，并没有发动机或足够的发动机余热加热冷空气，而且在北方寒冷冬季，汽车启动前就需要进行除霜，所以需要利用含有电加热器的除霜装置进行除霜。

传统除霜过程，热风温度和热风流量保持不变，当消耗能量低即除霜温度低或者流量较低时，除霜效果差，除霜时间长达不到除霜要求，而为了获得好的除霜效果，使除霜气流温度和流量过大时，则造成了能量的浪费。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种电动汽车除霜控制系统及其控制方法，本发明在除霜过程中调整除霜热风温度和热风流量，分别经历低温大流量除霜模式、高温中等流量除霜模式和低温小流量除霜模式，保证除霜要求的同时，对比传统除霜模式，可提高除霜效率，节约除霜所消耗的能量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电动汽车除霜控制系统，包括鼓风机、电加热器、控制单元、除霜风道和除霜风管，其中，所述鼓风机连接设置在除霜风道一端，除霜风道内设置有电加热器，电加热器与控制单元连接，除霜风道上设置有多个除霜风管，所述除霜风管的尾部设有出风口，出风口平行排布于挡风玻璃处，每个出风口设有调整出风口角度的调节器，所述控制单元连接有测量外部环境温度的检测模块，所述控制单元根据环境温度设置多个分段时间，控制电加热器、调节器和鼓风机处于不同的工况，进行分段式除霜。

所述出风口角度调整范围为55°-75°。

所述出风口设置有手动调节器。

一种基于上述系统的控制方法，包括以下步骤：检测环境温度，控制单元根据环境温度设置至少三个时间段，在第一时间段内，控制鼓风机工作于第一档工况且电加热器工作于第二挡工况；在第二时间段内，控制鼓风机工作于第二档工况且电加热器工作于第一挡工况；在第三时间段内，控制鼓风机工作于第三档工况且电加热器工作于第三挡工况，在三个时间段内，控制器不断调整各个出风口的角度；且鼓风机与电加热器的第一档工况的功率大于第二档工况的功率，第二档工况的功率大于第三档工况的功率。

这样的设计能够保证第一时间段即除霜前，除霜模式为低温大流量模式，保证热风能均匀覆盖整个除霜玻璃区域，整个霜层的温度均匀升高，霜层也开始发生均匀融化。

第二时间段，调整除霜模式为高温中等流量模式，即控制适当降低除霜出风口热风流量，保证在功率不变情况下除霜热风温度增高，调整热风流向正吹视野区域，除霜温度增高可使得驾驶员视野区域的霜层在较短时间内融化，使得霜层对驾驶员的影响降低，保证行车的安全性。

当视野区霜层全部融化后，减小加热功率，除霜模式调整为低温小流量模式，控制除霜热风温度降低，同时降低除霜出风口热风流量，调整热风流向，玻璃大部分区域霜层已融化，低温小流量除霜热风能保证挡风玻璃边缘部分霜层逐渐融化，且不引起二次结霜，大大节约了除霜所消耗的能量。

由此，时间段的划分对能耗的节省起到重要作用，而时间段又与环境温度相关，本申请的时间段由大量车型除霜除雾仿真计算和试验获得，结果如下：

优选的，所述第一时间段为(0，5e^sin∣T∣]，T为检测的环境温度，单位为摄氏度，且为负值。

所述第二时间段为(5e^sin∣T∣，T为检测的环境温度，单位为摄氏度，且为负值。

在第一时间段内，出风口的角度为58°～64°。

在第二时间段内，出风口的角度为68°～73°。

在第三时间段内，出风口的角度为60°～66°。

本发明的有益效果为：

(1)有效解决现有除霜过程中除霜出风口热风温度和热风流量保持恒定，造成挡风玻璃各个区域除霜效果不一致、造成除霜能源浪费的问题；

(2)对除霜不同阶段进行热风温度和热风流量的控制，提高除霜效率和节约除霜所消耗的能量；

(3)出风口角度有电动和手动两种模式，能够根据实际情况有效的除霜；

(4)将除霜分为三阶段，也根据这三个阶段的霜层变化特点分别对应不同的除霜热风温度和流量，满足了挡风玻璃除霜要求，提高除霜效率和节约了除霜消耗的能量。

附图说明

图1为本发明的控制方法的流程图；

图2为本发明提供的电动汽车除霜装置结构示意图；

图3(a)-(c)为本发明方正是各时段的霜层变化云图；

其中：1—鼓风机；2—电加热器；3—空调控制单元；4—除霜风道；5—除霜风管；6—除霜出风口。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1所示为本发明的实施例的电动汽车除霜控制策略的示意流程图。如图1所示，该电动汽车除霜控制策略包括以下步骤：

S1：除霜前检测环境温度。

S2：根据检测温度，计算预设时间，确定热风流量和出风口角度。

S3：除霜开始，控制除霜热风温度和热风流量及流向，以低温大流量除霜模式进行。

具体来说，预设时间与检测的环境温度有关，根据检测的环境温度T，其中第一预设时间：t₁＝5e^sin∣T∣，单位为摄氏度，且为负值，第二预设时间：单位为摄氏度，且为负值。由确定的出风口热风流量和出风口角度，控制除霜装置中电加热器的热风加热温度和除霜出风口热风流量，调整出风口角度为58°～64°。较大的热风流量能均匀覆盖整个除霜区域，在除霜初期需要霜层温度均匀升高，并开始发生初步的融化，所需的除霜温度并不需要较高。

S4：进行到第一预设时间后，保证功率不变，增高热风温度，适当降低热风流量，并调整热风流向正吹视野区，以高温中等流量除霜模式进行除霜。

当除霜装置开始运行时，开始记录除霜的运行时间，例如通过计时器记录除霜运行时间，当除霜进行到第一预设时间t₁后，此时霜层开始均匀融化，可对挡风玻璃的视野区域进行有针对性的优先除霜，即控制除霜热风温度增高，调整出风口热风流向正吹视野区域，即此时出风口角度为68°～73°，使得驾驶员视野区域的霜层在较短时间内融化，从而降低霜层对驾驶员的影响，保证行车的安全性。此时保证功率不变适当降低除霜出风口热风流量，在保证除霜要求同时可以降低能量的消耗。

S5：进行到第二预设时间后，降低热风温度和热风流量，适当调整出风口角度，以低温小流量除霜模式进行除霜。

具体来说，视野区霜层全部融化后，即高温中等流量除霜模式进行到第二预设时间t₂后，控制除霜热风温度降低，同时降低除霜出风口热风流量，适当调整出风口角度为60°～66°。此时挡风玻璃的上下边缘部分的霜层还未全部融化，若仍以高温中等流量的热风进行除霜，与低温小流量的热风除霜相比，并不能取得很好的除霜效果而且会造成能量的浪费，若以低温小流量热风进行除霜即能保证挡风玻璃边缘部分霜层逐渐融化，又不引起二次结霜，大大节约了除霜所消耗的能量。

S6：挡风玻璃霜层全部融化，除霜结束。

总的来说，本发明是实施例的电动汽车除霜控制策略，在保证达到除霜要求的前提下，将除霜过程分为三个阶段：除霜初期为低温大流量除霜模式，当除霜进行到第一预设时间后，调整为高温中等流量除霜模式，当除霜进行到第二预设时间后，调整为低温小流量除霜模式。根据除霜不同阶段的霜层变化特点，调整除霜的热风温度和热风流量，通过仿真分析和实验验证发现，除霜的效率提高，减少了能量浪费。

如图2所示，本发明还提供了一种电动汽车除霜装置，包括鼓风机1，和连接鼓风机出风口的除霜风道4，封装于除霜风道中的电加热器2，和控制电加热器的空调控制单元3。

且优选地，所述的除霜风道4由除霜风管5引导后在仪表盘靠近挡风玻璃处设平行排布多个除霜出风口6，且在每个除霜出风口6都设有相应的电动控制手柄，适时调整除霜出风口的出风角度，电动控制手柄则通过空调控制单元控制。

出风口角度调整值依次对应于58°～64°、68°～73°、60°～66°。

电加热器总成封装于除霜风道内，电加热器总成，与空调控制单元连接，空调控制单元与检测模块连接，且检测模块用于检测环境温度。

如图3(a)-(c)所示，在保证达到除霜要求的前提下，通过检测环境温度，并根据预设的除霜时间，将除霜过程分为三个阶段：除霜初期为低温大流量除霜模式，当除霜进行到第一预设时间后，调整为高温中等流量除霜模式，当除霜进行到第二预设时间后，调整为低温小流量除霜模式。根据除霜不同阶段的霜层变化特点，调整除霜的热风温度、热风流量和热风流向，通过仿真分析和实验验证发现，除霜的效率提高，且大大节约了的除霜消耗的能量。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。