这个例子展示了如何将车辆的气候控制系统与电气系统的模型连接起来,以检查气候控制系统对整个汽车电气系统的负载影响。
图1:车辆电气和气候控制系统
双击ClimateControlSystem(气候控制系统)子系统将打开气候控制系统的模型。在这里,用户可以通过双击以摄氏度为单位的用户设定点块并在对话框中输入值来输入他们希望车内空气达到的温度值。以摄氏度为单位的外部温度也可以设置为by以类似的方式通知用户。模型右侧的数字显示屏显示驾驶员头部后面的温度传感器的读数。这是驾驶员应该感觉到的温度。当模型运行且气候控制激活时,该显示框的值变化显示温度变化我在车里。
图2:自动气候控制系统。
系统的控制是在statflow®中实现的。双击状态流程图将显示该监视控制逻辑是如何制定的。
的电加热器状态显示,当用户进入一个比车内当前温度至少高0.5℃的设定值温度时,加热器系统将被打开。加热器将保持活动,直到汽车内的当前温度达到设定温度的0.5度以内。类似地,当用户进入比当前汽车温度低0.5℃(或更高)的设定值时,空调就会打开,并保持工作状态,直到车内空气温度达到设定值的0.5℃以内。之后,系统将关闭。为了避免连续切换的问题,采用了0.5 deg的死区。
在鼓风机状态下,设定值温度与当前温度的差越大,风机吹得越厉害。这确保了温度将在合理的时间内达到所需的值,尽管温度差异。同样,当车内空气温度达到设定温度的0.5℃以内时,系统将关闭。
气流组织(空军)和循环空气状态(Recyc_Air)由触发状态流程图的两个开关控制。在这两个州已经实施了内部过渡,以便在需要时有效地除霜。当融霜状态被激活时,循环空气被关闭。
图3:状态流中的监控逻辑。
加热器模型由换热器方程建立,如下图所示:
Tout=Ts-(Ts Tin)e^[(-pi*D*L*hc)/(m_dot*Cp)]
地点:
Ts=常数(散热器壁温度)
D = 0.004m(通道直径)
L=0.05m(散热器厚度)
N=30000(通道数)
k=0.026 W/mK=常数(空气的导热系数)
Cp = 1007 J/kgK =恒(空气比热)
层流(hc=3.66(k/D)=23.8 W/m2K)
此外,还考虑了加热器襟翼的影响。类似于鼓风机的运行,要求的设定值温度与车内当前温度的温差越大,加热器瓣越打开,加热效果就越大。
空调系统是气候控制模型与汽车电气系统模型接口的两个地方之一。空调系统启动时,压缩机为汽车发动机加载。从空调出口的最终温度计算如下:
y*(w*Tcomp)=m_点*(h4-h1)
地点:
y =效率
M_dot =质量流量
W =发动机的速度
Tcomp =压缩机扭矩
H4 h1 =焓
在这里,我们对空调系统进行了完美的控制,从空调排出的空气温度由发动机转速和压缩机扭矩决定。
图4:加热器控制子系统。
图5:空调控制子系统。
驾驶员感觉到的空气温度受所有这些因素的影响:
出风口的空气温度
室外空气的温度
车里的人数
这些因素被输入到座舱内部的热力学模型中。我们通过计算排气温度和车内当前温度之间的差值并乘以风扇转速比例(质量流量),来考虑从排气口排出的空气温度最后,外部空气温度与内部空气温度之差乘以较小的质量流量,以说明从外部辐射到汽车中的空气。
内部动力学模型的输出被输入到显示块,作为温度的测量,由放置在驾驶员头部后面的传感器读取。
这个电子系统模拟汽车怠速行驶。PID控制器确保汽车的交流发电机(由同步电机建模,它的励磁电流被调节以控制输出电压)也以所需的速度运行。然后交流发电机输出通过一个三相6脉冲整流桥来提供充电电池所需的电压,电池为汽车的直流母线提供电压。
气候控制系统中使用的风扇与挡风玻璃雨刮器、收音机等一样由该直流母线供电。随着设定点温度与汽车当前温度之间的差值下降,风扇转速也随之下降,因此直流母线上的负载也随之下降。电气系统中的反馈调节直流母线voltage。
附加的汽车电气系统可以改变发动机的转速。改变发动机转速显示直流母线电压的影响。
图6:电气系统