CN102490568B - 一种汽车驾驶室内空气更新系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车驾驶室内空气更新系统，包括信号检测模块、控制模块、执行模块、太阳能供能模块、储能模块；信号检测模块的输出端与控制模块输入端连接，控制模块的输出端与执行模块输入端连接，执行模块的输入端与太阳能供能模块的输出端连接，执行模块的输出端与储能模块输入端连接。本发明通过监测防盗系统通断信号、车内外温度、蓄电池状态信号以及汽车空调进风门状态信号，在汽车防盗系统开启的情况下利用太阳能驱动汽车空调风机使车内外空气进行交换，从而使得车内空气得到更新和降温。

Description

一种汽车驾驶室内空气更新系统及实现方法

技术领域

本发明涉及汽车装置领域，特别涉及一种节能环保型汽车驾驶室内空气更新系统及实现方法。

背景技术

随着我国汽车工业的高速发展，汽车逐渐融入到人们的日常生活。车内空气污染(尤其是新车车内空气污染物超标)越来越受到社会的关注。车内空气污染物不仅会对车内人员身体健康造成危害，而且容易使驾驶员感到疲劳易诱发交通事故。驾驶员在汽车行驶的过程中可以打开车窗或者空调实现换气，但汽车停止行驶后，这些换气方式便失效。此外，长时间的户外停车造成车内温度较高(可达70℃)，导致车内设备加速老化和驾驶员进入汽车后感到不适，同时加大了空调的工作负荷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种基于太阳能的节能环保型的驾驶室内空气更新系统，可以解决汽车停驶时驾驶室内空气污染和温度过高的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种汽车驾驶室内空气更新系统，包括信号检测模块、控制模块、执行模块、太阳能供能模块、储能模块；信号检测模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输入端与太阳能供能模块的输出端连接，执行模块的输出端与储能模块的输入端连接；

所述信号检测模块包括防盗系统通断信号、车内外温度传感器、蓄电池状态信号和汽车空调进风门状态信号，防盗系统通断信号从汽车电子控制单元上获得并送到控制模块输入端，车内外温度传感器输出端与控制模块的输入端连接，蓄电池状态信号从执行模块中的过充保护模块上获得并送到控制模块输入端，汽车空调进风门状态信号从空调电子控制单元上获得并送到控制模块输入端；

所述执行模块包括继电器模块、汽车空调风机、汽车空调进风门伺服电机和过充保护模块；其中继电器模块、汽车空调风机、汽车空调进风门伺服电机与控制模块输出端相连接，继电器模块的输出端与过充保护模块的输入端相连接，过充保护模块的输出端与储能模块的输入端相连接；

所述太阳能供能模块包括太阳能光电板和稳定太阳能光电板输出电压的稳压模块；所述太阳能光电板处于汽车顶盖，覆盖整个车顶；稳压模块的输出端与继电器模块的输入端相连接；

所述储能模块包括给控制模块供电的汽车蓄电池、给汽车空调风机和汽车空调进风门伺服电机供电的备用蓄电池。

更进一步的，所述车内外温度传感器为热敏电阻式温度传感器，输出为模拟信号。车内外温度传感器可与汽车空调共用，车内温度传感器处于车内，安装于控制板上。车外温度传感器处于进气格栅附近。

更进一步的，所述控制模块通过光电耦合器U2与汽车空调风机的电源输入端连接，光电耦合器U2的引脚5与备用蓄电池正极输出端连接。控制模块通过光电耦合器U5与汽车空调进风门伺服电机的电源输入端连接，光电耦合器U5的引脚5与备用蓄电池正极输出端连接。

更进一步的，所述继电器模板为五角继电器；所述控制模块通过放大三极管Q1、二极管D2与五角继电器电磁线圈触点连接；五角继电器的常闭端与太阳能供能模块输出端连接。

更进一步的，所述五角继电器电磁线圈常闭触点与汽车蓄电池的过充保护模块输入端连接，五角继电器电磁线圈常开触点与备用蓄电池的过充保护模块输入端连接。

更进一步的，所述汽车蓄电池的正极输出端通过变压器与控制模块的数字电路供电端、模拟电路供电端连接，备用蓄电池正极输出端与汽车空调风机、进风门伺服电机正极输入端连接。

为防止汽车运行中发动机等设备对该系统产生的电磁辐射影响，所述信号检测模块、控制模块、执行模块上设置有屏蔽装置并通过屏蔽线连接。

本发明从汽车电子控制单元上获得防盗系统的通断信号以判断汽车的工作状态；通过监测车内外温度信号判断汽车停止时车内外的温度差，然后根据不同的温差状态采用不同的汽车空调风机工作模式，根据两个蓄电池状态给汽车蓄电池或者备用蓄电池充电，并根据控制模块对防盗系统通断信号、车内外温度、蓄电池状态和汽车空调进气门状态信号的监测，在防盗系统开启的时，若空调进风门关闭，备用蓄电池对进风门伺服电机进行供电使进风门打开，同时对汽车空调风机供电，实现汽车空调风机根据车内外不同的温差程度选择不同的工作方式。

上述汽车驾驶室内空气更新系统的实现方法，包括下述步骤：

S1、初始化设置：系统供电正常，各设备工作正常；

S2、当防盗系统关闭也就是汽车启动后，控制模块中的单片机从汽车电子控制单元获得防盗系统通断信号，从车内外温度传感器获得车内外温度信号，从过充保护模块获得蓄电池状态信号，从汽车空调电子控制单元获得汽车空调进风门信号，若所有信号正常，则进入步骤S3；否则返回步骤S1；

S3、处于汽车顶盖的太阳能光电板开始发电，并把电能储存在汽车蓄电池上，控制模块中的单片机实时监测防盗系统通断信号和蓄电池状态信号；同时进入S4；

S4、若汽车蓄电池已被充满，给备用蓄电池充电；若备用蓄电池被充满，返回步骤S2；若检测到防盗系统开启信号，则进入步骤S5；

S5、当汽车停止，防盗系统开启后，单片机监测到防盗系统开启，单片机把得到的温度信号进行比较，计算出车内外空气温差，并进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S6、开启风机，并进入步骤S7；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S7、检测汽车空调进风门状态，若汽车空调进风门打开，则进入步骤S8；若关闭，控制模块中的单片机控制备用蓄电池给汽车空调进风门伺服电机供电；同时进入步骤S8；若风机停止工作，则汽车空调进风门伺服电机停止工作；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S8、若车内温差大于10℃，单片机控制备用蓄电池给汽车空调风机供电，工作方式为：工作10分钟后停止20分钟，循环工作；若车内温差小于10℃，则进入步骤S9；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S9、若车内温差小于10℃，单片机控制备用蓄电池给汽车空调风机供电，工作方式为：工作10分钟后停止30分钟，循环工作。若汽车空调进风门处于关闭状态，则进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

(1)本发明通过监测防盗系统通断信号、车内外温度、蓄电池状态信号以及汽车空调进风门状态信号，在汽车防盗系统关闭的时候对汽车蓄电池和备用蓄电池进行充电；在汽车防盗系统开启的情况下利用太阳能驱动汽车空调风机使车内外空气进行交换，从而使得车内空气得到更新和降温。

(2)本发明在汽车行驶或停止的情况下，都可以把太阳能转变为汽车用电能。同时，本发明添加了备用蓄电池，防止了汽车蓄电池电量被用光，使得电能得到合理的优化配置。

(3)本发明反应灵敏、可靠、结构简单且成本低。

附图说明

图1为本发明汽车驾驶室内空气更新系统框图。

图2为本发明汽车驾驶室内空气更新系统电路图。

图3为本发明工作程序流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，汽车驾驶室内空气更新系统，包括信号检测模块1、控制模块2、执行模块3、太阳能供能模块4、储能模块5；信号检测模块1的输出端与控制模块2的输入端连接，控制模块2的输出端与执行模块3的输入端连接，执行模块3的输入端与太阳能供能模块4的输出端连接，执行模块3的输入端与储能模块5的输入端连接。

信号检测模块1包括防盗系统通断信号11、车内温度传感器12、车外温度传感器13、蓄电池状态信号14和汽车空调进风门状态信号15。执行模块3包括过充保护模块31、过充保护模块32、汽车空调风机33、继电器模块34和汽车空调进风门伺服电机35。太阳能供能模块4包括太阳能光电板41和稳压模块U3。储能模块5包括汽车蓄电池51和备用蓄电池52；所述汽车蓄电池51为原车载蓄电池，可以给整车用电设备和控制模块2供电；所述备用蓄电池52为抽风机蓄电池，可以给抽风机供电。

更进一步的，信号检测模块1的防盗系统通断信号11从汽车电子控制单元上获得，车内温度传感器12和车外温度传感器13皆为热敏电阻式温度传感器，蓄电池状态信号从过充保护模块31上获得，汽车空调进风门状态信号15直接从汽车空调电子控制单元上获得。防盗系统通断信号11、蓄电池状态信号14和汽车空调进风门状态信号15直接送到控制模块2的输入端，车内温度传感器12和车外温度传感器13输出端与控制模块2的输入端连接；所述防盗系统通断信号11、蓄电池状态信号14和汽车空调进风伺服电机状态信号15为数字信号，车内温度传感器12和车外温度传感器13输出为模拟信号。

另外，控制模块2还包括带A/D转换接口的单片机、外部晶振电路。

图2为本发明汽车驾驶室内空气更新系统的电路图，包括下述模块：

(1)控制模块2：

包括单片机ATMEGE16、晶振CRYSTAL、电感L1、电容C2、电容C3、陶瓷电容C4。

单片机ATMEGE16的模拟电路供电端口接5V变压器电源正极，单片机ATMEGE16的模拟电路供电端口接电感L1的一端，电感L1的另一端接陶瓷电容C4的一端，陶瓷电容C4的另一端接地，晶振CRYSTAL的一端接单片机ATMEGE16的XTAL1口，晶振CRYSTAL的另一端接单片机ATMEGE16的XTAL2口，单片机ATMEGE16的XTAL1口接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，单片机ATMEGE16的XTAL2口接电容C3的一端，电容C3的另一端接地。

单片机ATMEGE16的引脚10接5V变压器电源正极，单片机ATMEGE16的引脚11与单片机ATMEGE16的引脚31都接地。

(2)信号检测模块1：

包括为防盗系统通断信号11，车内温度传感器12、车外温度传感器13、蓄电池状态信号14和汽车空调进风门伺服电机状态信号15。防盗系统通断信号11从汽车电子控制单元上获得直接送到控制模块2输入端，车内温度传感器12、车外温度传感器13输出端与控制模块2输入端连接，蓄电池状态信号14从过充保护模块31上获得直接送到控制模块2输入端，汽车空调进风门状态信号从汽车空调电子控制单元上获得直接送到控制模块2输入端。

车内温度传感器12、车外温度传感器13为热敏电阻式传感器。

所述防盗系统通断信号11为数字信号接单片机ATMEGE16的PA0口。

所述车内传感器12、车外传感器13接到单片机ATMEG E16的PB0和PB3口。

所述蓄电池状态信号14包括汽车蓄电池状态信号和备用蓄电池状态信号，分别送到单片机ATMEGE16的PA1和PA2口。

所述汽车空调进风门状态信号15送到单片机ATMEGE16的PB7口。

(3)执行模块3：

包括继电器模块34、过充保护模块31、汽车空调风机33和汽车空调进风门伺服电机35，具体到本连接电路上，继电器模块34为五角继电器RL1，过充保护模块31为12V铅酸蓄电池双电平浮充充电器电路模块，汽车空调风机33为12V汽车空调用风机，其他电路元件还包括光电耦合器U2、光电耦合器U5、放大三极管Q1、二极管D2、电阻R2、电阻R3、电阻R12、电阻R15、电阻R16。

电阻R3一端连接单片机ATMEGE16的PC0口，电阻R3另一端接三极管Q1基极，三极管Q1发射极连接5V变压器电源正极，三极管Q1的集电极连接五角继电器RL1的任一端，五角继电器RL1的另一端接地，五角继电器RL1的引脚1与DC-DC模块U3的引脚4连接，五角继电器RL1的RLA端与汽车蓄电池51的过充保护模块31的电源输入端连接，五角继电器RL1的RLB端与备用蓄电池52的过充保护模块32的电源输入端连接。

光电耦合器U2的引脚1接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接5V变压器电源正极。光电耦合器U2的引脚2接单片机ATMEGE16的PD6口。光电耦合器U2的引脚5接备用蓄电池52的正极，光电耦合器U2的引脚4通过R2接汽车空调风机33输入正极端，汽车空调风机33另一端接地。

电耦合器U5的引脚1接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接5V变压器电源正极。光电耦合器U5的引脚2接单片机ATMEGE16的PD5口。光电耦合器U5的引脚5接备用蓄电池52的正极，光电耦合器U5的引脚4通过电阻R16接汽车空调进风门伺服电机35输入正极端，汽车空调进风门伺服电机35另一端接地。

过充保护模块31(32)的正极输入端接五角继电器RL1的RLA(RLB)端，过充保护模块31(32)的比较器LM339输出端接单片机ATMEGE16的PA1(PA2)口，过充保护模块31的正极输出端接汽车蓄电池51的正极，过充保护模块32的正极输出端接备用蓄电池52的正极。

(4)太阳能供能模块4：

包括太阳能光电板41、稳压模块U3。太阳能光电板41为DS-30P多晶硅太阳能光电板，稳压模块U3为DC-DC模块，型号为MAX1724EZK50。

太阳能光电板41的正极输出端接DC-DC模块的引脚1，太阳能光电板41的负极接地，DC-DC模块的引脚4接五角继电器引脚1，DC-DC模块U3的OUT引脚与过充保护模块31中的R14一端连接，R14另一端接比较器LM339输入端，DC-DC模块U3的引脚2接地。

(5)储能模块5：

包括汽车蓄电池51和备用蓄电池52。汽车蓄电池51和备用蓄电池52输出电压都为12V。

汽车蓄电池51正极接过充保护模块31输出端和5V变压器正极，汽车蓄电池51负极接地。备用蓄电池52正极接过充保护模块32输出端与光电耦合器U2的5引脚、光电耦合器U5的5引脚连接，备用蓄电池52负极接地。

上述汽车驾驶室内空气更新系统的具体实现方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

S1、初始化设置：系统供电正常，各设备工作正常；

S2、当防盗系统关闭也就是汽车启动后，单片机从汽车电子控制单元获得防盗系统通断信号11，从车内外温度传感器12、13获得车内外温度信号，从过充保护模块31获得蓄电池状态信号14，从汽车空调电子控制单元获得汽车空调进风门状态信号15，若所有信号正常，则进入步骤S3；否则返回步骤S1；

S3、处于汽车顶盖的太阳能光电板41开始发电，并把电能储存在汽车蓄电池51上，单片机实时监测防盗系统通断信号11和蓄电池状态信号14；同时进入S4；

S4、若汽车蓄电池51已被充满，给备用蓄电池52充电。若备用蓄电池52被充满，返回步骤S2；若检测到防盗系统开启信号，则进入步骤S5；

S5、当汽车停止，防盗系统开启后，单片机监测到防盗系统开启，单片机把得到的温度信号进行比较，计算出车内外空气温差，并进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S6、开启风机33，并进入步骤S7；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S7、检测汽车空调进风门状态，若汽车空调进风门打开，则进入步骤S8；若关闭，单片机控制备用蓄电池52给汽车空调进风门伺服电机35供电；同时进入步骤S8；若风机33停止工作，则汽车空调进风门伺服电机35停止工作；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S8、若车内温差大于10℃，单片机控制备用蓄电池52给汽车空调风机33供电，工作方式为：工作10分钟后停止20分钟，循环工作。若车内温差小于10℃，则进入步骤S9；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S9、若车内温差小于10℃，单片机控制备用蓄电池52给汽车空调风机33供电，工作方式为：工作10分钟后停止30分钟，循环工作。若汽车空调进风门处于关闭状态，则进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2。

以上步骤体现了汽车在利用太阳能蓄能并实现车内空气更新的实际情况，系统根据汽车不同的工作情况下采用不同的工作方式。

另外，信号检测模块1、控制模块2、执行模块3外部设置有屏蔽装置并通过屏蔽线进行信号连接，具体为集成该系统的相关电路版采用屏蔽盒封装，以防止汽车运行过程中各种设备产生的电磁辐射对本系统产生的干扰。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车驾驶室内空气更新系统，其特征在于：包括信号检测模块、控制模块、执行模块、太阳能供能模块、储能模块；信号检测模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输入端与太阳能供能模块的输出端连接，执行模块的输出端与储能模块的输入端连接；

所述信号检测模块包括防盗系统通断信号、车内外温度传感器、蓄电池状态信号和汽车空调进风门状态信号，防盗系统通断信号从汽车电子控制单元上获得并送到控制模块输入端，车内外温度传感器输出端与控制模块的输入端连接，蓄电池状态信号从执行模块中的过充保护模块上获得并送到控制模块输入端，汽车空调进风门状态信号从空调电子控制单元上获得并送到控制模块输入端；

所述执行模块包括继电器模块、汽车空调风机、汽车空调进风门伺服电机和过充保护模块；其中继电器模块、汽车空调风机、汽车空调进风门伺服电机与控制模块输出端相连接，继电器模块的输出端与过充保护模块的输入端相连接，过充保护模块的输出端与储能模块的输入端相连接；

所述太阳能供能模块包括太阳能光电板和稳定太阳能光电板输出电压的稳压模块；所述太阳能光电板处于汽车顶盖，覆盖整个车顶；稳压模块的输出端与继电器模块的输入端相连接；

所述储能模块包括给控制模块供电的汽车蓄电池、给汽车空调风机和汽车空调进风门伺服电机供电的备用蓄电池；

所述继电器模块为五角继电器；所述控制模块通过放大三极管、二极管与五角继电器电磁线圈触点连接；五角继电器的常闭端与太阳能供能模块输出端连接。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶室内空气更新系统，其特征在于：所述五角继电器电磁线圈常闭触点与汽车蓄电池的过充保护模块输入端连接，五角继电器电磁线圈常开触点与备用蓄电池的过充保护模块输入端连接。

3.根据权利要求1所述的汽车驾驶室内空气更新系统，其特征在于：所述汽车蓄电池的正极输出端通过变压器与控制模块的数字电路供电端、模拟电路供电端连接，备用蓄电池正极输出端与汽车空调风机、进风门伺服电机正极输入端连接。

4.一种汽车驾驶室内空气更新系统的实现方法，其特征在于：包括下述步骤：

S1、初始化设置：系统供电正常，各设备工作正常；

S2、当防盗系统关闭也就是汽车启动后，控制模块中的单片机从汽车电子控制单元获得防盗系统通断信号，从车内外温度传感器获得车内外温度信号，从过充保护模块获得蓄电池状态信号，从汽车空调电子控制单元获得汽车空调进风门信号，若所有信号正常，则进入步骤S3；否则返回步骤S1；

S3、处于汽车顶盖的太阳能光电板开始发电，并把电能储存在汽车蓄电池上，控制模块中的单片机实时监测防盗系统通断信号和蓄电池状态信号；同时进入S4；

S4、若汽车蓄电池已被充满，给备用蓄电池充电；若备用蓄电池被充满，返回步骤S2；若检测到防盗系统开启信号，则进入步骤S5；

S5、当汽车停止，防盗系统开启后，单片机监测到防盗系统开启，单片机把得到的温度信号进行比较，计算出车内外空气温差，并进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S6、开启风机，并进入步骤S7；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S7、检测汽车空调进风门状态，若汽车空调进风门打开，则进入步骤S8；若关闭，控制模块中的单片机控制备用蓄电池给汽车空调进风门伺服电机供电；同时进入步骤S8；若风机停止工作，则汽车空调进风门伺服电机停止工作；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S8、若车内温差大于10℃，单片机控制备用蓄电池给汽车空调风机供电，工作方式为：工作10分钟后停止20分钟，循环工作；若车内温差小于10℃，则进入步骤S9；若防盗系统关闭，返回步骤S2；

S9、若车内温差小于10℃，单片机控制备用蓄电池给汽车空调风机供电，工作方式为：工作10分钟后停止30分钟，循环工作；若汽车空调进风门处于关闭状态，则进入步骤S6；若防盗系统关闭，返回步骤S2。

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