CN104691282B - 一种汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法，包括：空气检测单元、中央处理单元、空调控制器、空气循环控制器、空气过滤控制器、以及显示面板。其中，空气检测单元采用三个传感器分别检测车外的第一PM2.5含量值、车内进风口处的第二PM2.5含量值、以及车内排风口处的第三PM2.5含量值，并且，比较判断模块对第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及设定值进行比较并输出第一比较结果和第二比较结果。逻辑控制模块根据第一比较结果判定车内是否存在PM2.5污染，同时，逻辑控制模块根据第二比较结果并参照空调运行信号选定相应的空气循环模式及空气过滤模式，从而实现在控制车内PM2.5含量的同时不影响空调系统的制冷或取暖效果。

Description

一种汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法
技术领域
本发明涉及汽车空气净化技术，具体是涉及一种汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法。
背景技术
作为日常生活中常用交通工具的汽车，普遍采用汽车空调系统调节车内的温度和空气质量。如中国实用新型专利(CN 202870058 U)公开了一种空气质量传感器和汽车空调控制系统，其中，空气质量传感器包括第一气体敏感元件和第二气体敏感元件，并且，第一气体敏感元件和第二气体敏感元件连接有调整电路，调整电路的输出端还连接有微处理器，微处理器用于根据从调整电路的输出端检测到的电压对应输出脉冲宽度调制信号。空气质量传感器的脉冲处理电路通过与之连接的插针连接到空调控制单元，空调控制单元用于根据接收到的脉冲宽度调制信号识别出当前的空气污染状态，并对应控制汽车空调的外循环进风口大小及工作模式。
上述的这种空气质量传感器能够根据不同浓度的一氧化碳和氮氧化合物输出对应的脉冲宽度调制信号，使得可以自动灵活调整汽车空调的外循环进风口大小以及空调的工作模式，整个控制过程不受人为控制，能够尽量保证车内的空气处于良好状态，使得汽车尾气污染对车内乘员的影响降到最低。
但是，上述的这种空气质量传感器及其汽车空调控制系统只能监测处理有害气体，而无法监测控制车内的PM2.5含量。由于PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且能较长时间悬浮于空气中的特点，使得细颗粒物可沉积在上呼吸道、甚至进入细支气管和肺泡，从而直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。若长时间暴露在高浓度的颗粒物环境下可引发心血管病、呼吸道疾病以及肺癌，因此，处于PM2.5污染下的汽车对乘员的健康影响较大。
另外，在上述的汽车空调控制系统中，进气外循环模式和进气内循环模式的工作切换均未考虑到空调的运行状态(如关闭或开启)，因此，当处于进气外循环模式时易影响空调系统的制冷或取暖效果。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法，从而实现在控制车内PM2.5含量的同时不影响空调系统的制冷或取暖效果。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种汽车空气净化系统，用于控制车内PM2.5含量,具有这样的特征，包括：空气检测单元，具有：检测车外空气并对应输出第一PM2.5含量值的第一传感器，检测车内进风口处空气并对应输出第二PM2.5含量值的第二传感器，以及检测车内排风口处空气并对应输出第三PM2.5含量值的第三传感器；中央处理单元，具有：输入端分别连接第一传感器、第二传感器、以及第三传感器的比较判断模块，与比较判断模块的输入端连接用于输入设定值的输入设定模块，以及与比较判断模块的输出端连接的逻辑控制模块；空调控制器，用于向逻辑控制模块输出空调的工作状态信号，该空调运行信号包含开启信号和关闭信号；空气循环控制器，包括内循环模式或外循环模式，与逻辑控制模块的输出端连接，用于根据逻辑控制模块输出的第一控制信号进行内循环模式和外循环模式之间的循环模式切换；空气过滤控制器，包括第一过滤模式和第二过滤模式，用以根据逻辑控制模块发送的第二控制信号进行第一过滤模式和第二过滤模式之间的过滤模式切换；以及显示面板，与逻辑控制模块的输出端连接，用以显示第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、空气循环控制器的循环模式、以及空气过滤控制器的过滤模式。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：比较判断模块的输入端采用SPI串行外设接口。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：空气循环控制器设有显示内循环模式的第一指示灯和显示外循环模式的第二指示灯。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：空气过滤控制器包括第一空气过滤器和第二空气过滤器，第一空气过滤器与第一过滤模式对应，第二空气过滤器与第二过滤模式对应。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：显示面板为液晶显示屏。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：设定值包含：PM2.5安全值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的下限差值、以及第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的上限差值；比较判断模块对第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及PM2.5安全值进行比较并输出相应的第一比较结果；并且，逻辑控制模块根据第一比较结果判定车内空气质量。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化系统中，还可以具有这样的特征：比较判断模块对下限差值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值、以及上限差值进行比较并输出相应的第二比较结果；逻辑控制模块根据第二比较结果和空调运行信号选定内循环模式或外循环模式，并向空气循环控制器输出相应的第一控制信号；逻辑控制模块根据第二比较结果和空调运行信号选定一级过滤模式或二级过滤模式，并向空气过滤控制器输出相应的第二控制信号。
另外，在本发明还提供了一种汽车空气净化方法，具有这样的特征：包括权利要求1至7中任意一项的汽车空气净化系统，并包含以下步骤：第一步：采集第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值和第三PM2.5含量值；第二步：对第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及PM2.5安全值进行比较并得出相应的第一比较结果；并且，对下限差值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值、以及上限差值进行比较并得出相应的第二比较结果；第三步：根据第一比较结果判定车内空气质量；根据第二比较结果和空调运行信号选定相应的循环模式并输出第一控制信号，根据第二比较结果和空调运行信号选定相应的过滤模式并输出第二控制信号；第四步：输出显示第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及选定的循环模式和过滤模式；第五步：运行选定的循环模式和过滤模式。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化方法中，还可以具有这样的特征：在第三步骤中：若第一比较结果为第二PM2.5含量值大于PM2.5安全值，则判定车内过滤器失效；若第一比较结果为第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值均小于PM2.5安全值，则判定车内空气清洁；若第一比较结果为PM2.5安全值大于第二PM2.5含量值且小于第三PM2.5含量值，则判定车内存在PM2.5污染。
进一步地，在本发明提供的汽车空气净化方法中，还可以具有这样的特征：在第三步骤中：所述空调运行信号为关闭信号时，若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值小于或等于下限差值，则选定外循环模式和一级过滤模式；若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值位于上限差值和下限差值之间，则选定外循环模式和二级过滤模式运行；若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值大于或等于上限差值，则选定内循环模式和二级过滤模式运行；或所述空调运行信号为开启信号时，在预设定时间内选定内循环模式和二级过滤模式运行，当预设定时间结束且第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值小于上限差值时，内循环模式切换至外循环模式进行换气，待换气结束时再切换回内循环模式运行。
本发明在上述基础上具有的积极效果是：
本发明提供的汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法采用三个传感器分别检测车外的第一PM2.5含量值、车内进风口处的第二PM2.5含量值、以及车内排风口处的第三PM2.5含量值，并且，中央处理单元的比较判断模块对第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及设定值进行比较并输出第一比较结果和第二比较结果。中央处理单元的逻辑控制模块根据第一比较结果判定车内是否存在PM2.5污染，同时，逻辑控制模块根据第二比较结果并参照空调运行信号选定相应的空气循环模式及空气过滤模式，从而实现在控制车内PM2.5含量的同时不影响空调系统的制冷或取暖效果。
附图说明
图1为本发明的实施例中汽车空气净化系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法作具体阐述。
本实施例提供的汽车空气净化系统用于控制车内PM2.5含量，如图1所示，该汽车空气净化系统包括：空气检测单元1、中央处理单元2、空调控制器3、空气循环控制器4、空气过滤控制器5、以及显示面板6。
具体的，空气检测单元1具有：第一传感器11、第二传感器12、及第三传感器13。其中，第一传感器11用于检测车外空气并对应输出第一PM2.5含量值，第二传感器12用于检测车内进风口处空气并对应输出第二PM2.5含量值，第三传感器13检测车内排风口处空气并对应输出第三PM2.5含量值。在本实施例中，第一传感器11、第二传感器12、及第三传感器13对PM2.5含量的检测均采用光散热原理。
具体的，中央处理单元2具有：比较判断模块21、输入设定模块22、以及逻辑控制模块23。其中，比较判断模块21的输入端采用SPI串行外设接口分别连接第一传感器11、第二传感器12、以及第三传感器13，输入设定模块22与比较判断模块21的输入端连接用于输入设定值，在本实施例中，设定值包含：PM2.5安全值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的下限差值、以及第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的上限差值。逻辑控制模块23与比较判断模块21的输出端连接。
空气循环控制器4包括内循环模式或外循环模式，该空气循环控制器4与逻辑控制模块23的输出端连接，用于根据逻辑控制模块23输出的第一控制信号进行内循环模式和外循环模式之间的循环模式切换。在本实施例中，空气循环控制器4设有显示内循环模式的第一指示灯(图中未显示)和显示外循环模式的第二指示灯(图中未显示)，即当运行在内循环模式时，第一指示灯亮；当运行在外循环模式时，第二指示灯亮。
空气过滤控制器5包括第一过滤模式和第二过滤模式，该空气过滤控制器5用以根据逻辑控制模块23发送的第二控制信号进行第一过滤模式和第二过滤模式之间的过滤模式切换。
作为优选的技术方案，空气过滤控制器5包括第一空气过滤器和第二空气过滤器，并且，第一空气过滤器与第一过滤模式对应，第二空气过滤器与第二过滤模式对应。其中，第二空气过滤器为第一空气过滤器的后级过滤器。即当运行在第一过滤模式时，第一空气过滤器运行，第二空气过滤器不运行。即当运行在第二过滤模式时，第一空气过滤器运行和第二空气过滤器同时运行。另外，空气过滤控制器5设有对应于第一空气过滤器的第三指示灯(图中未显示)和对应于第二空气过滤器的第四指示灯(图中未显示)。
在本实施例中，下限差值根据第一过滤模式的过滤效果人为预先设定，上限差值根据第二过滤模式的过滤效果人为预先设定。
显示面板6与逻辑控制模块23的输出端连接，用以显示第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、空气循环控制器4的循环模式、空气过滤控制器5的过滤模式、车内清洗提醒、以及空气过滤器更换提醒。在本实施例中，显示面板6优选为液晶显示屏。
在本实施例中，比较判断模块21对第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及PM2.5安全值进行比较并输出相应的第一比较结果；并且，逻辑控制模块23根据第一比较结果判定车内空气质量。
在本实施例中，比较判断模块21还对下限差值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值、以及上限差值进行比较并输出相应的第二比较结果。空调控制器3与逻辑控制模块23的输出端连接，用于向逻辑控制模块23输出空调运行信号，在本实施例中，空调运行信号包含开启信号和关闭信号。
逻辑控制模块23根据第二比较结果和空调运行信号选定内循环模式或外循环模式，并向空气循环控制器4输出相应的第一控制信号；并且，逻辑控制模块23根据第二比较结果和空调运行信号选定一级过滤模式或二级过滤模式，并向空气过滤控制器5输出相应的第二控制信号。
另外，本实施例提供的汽车空气净化方法基于上述汽车空气净化系统，并且，该汽车空气净化方法包含以下步骤：
第一步：第一传感器11、第二传感器12、第三传感器13分别采集并输出第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值和第三PM2.5含量值并至比较判断模块21；
第二步：比较判断模块21对第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及PM2.5安全值进行比较并得出相应的第一比较结果；并且，比较判断模块21对下限差值、第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值、以及上限差值进行比较并得出相应的第二比较结果；
第三步：逻辑控制模块23根据第一比较结果判定车内空气质量；根据第二比较结果和空调运行信号选定相应的循环模式并输出第一控制信号，根据第二比较结果和空调运行信号选定相应的过滤模式并输出第二控制信号；
第四步：显示面板6输出显示第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及选定的循环模式(内循环模式或外循环模式)和过滤模式(一级过滤模式或二级过滤模式)；
第五步：空气循环控制器4根据第一控制信号运行选定的循环模式，空气过滤控制器5根据第二控制信号运行选定的过滤模式。
具体的，在上述的第三步骤中，关于车内空气质量按以下条件进行判定：
一、若第一比较结果为第二PM2.5含量值大于PM2.5安全值，则逻辑控制模块23判定车内过滤器失效；
二、若第一比较结果为第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值均小于PM2.5安全值，则逻辑控制模块23判定车内空气清洁；
三、若第一比较结果为PM2.5安全值大于第二PM2.5含量值且小于第三PM2.5含量值，则逻辑控制模块23判定车内存在PM2.5污染。
在上述车内空气质量的判定中，当判定车内过滤器失效时，显示面板6显示空气过滤器更换提醒，当判定车内存在PM2.5污染时，显示面板6显示车内清洗提醒。
具体的，在上述的第三步骤中，关于循环模式和过滤模式按以下条件选定：
一，空调运行信号为关闭信号时，若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值小于或等于下限差值，则逻辑控制模块23选定外循环模式和一级过滤模式；
若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值位于上限差值和下限差值之间，则逻辑控制模块23选定外循环模式和二级过滤模式运行；
若第二比较结果为第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值大于或等于上限差值，则逻辑控制模块23选定内循环模式和二级过滤模式运行；
二、空调运行信号为开启信号时，逻辑控制模块23在预设定时间内选定内循环模式和二级过滤模式运行，当预设定时间结束且第一PM2.5含量值相对于第二PM2.5含量值的实际差值小于上限差值时，内循环模式切换至外循环模式进行换气，待换气结束时再切换回内循环模式运行。
在上述选定的循环模式和过滤模式下，当则逻辑控制模块23选定外循环模式和一级过滤模式、或选定外循环模式和二级过滤模式运行时，比较判断模块21对第二PM2.5含量值和PM2.5安全值进行比较监测，以确保在外循环模式下第二PM2.5含量值始终小于或等于PM2.5安全值。
本实施例提供的汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法采用三个传感器分别检测车外的第一PM2.5含量值、车内进风口处的第二PM2.5含量值、以及车内排风口处的第三PM2.5含量值，并且，中央处理单元的比较判断模块对第一PM2.5含量值、第二PM2.5含量值、第三PM2.5含量值、以及设定值进行比较并输出第一比较结果和第二比较结果。中央处理单元的逻辑控制模块根据第一比较结果判定车内是否存在PM2.5污染，同时，逻辑控制模块根据第二比较结果并参照空调运行信号选定相应的空气循环模式及空气过滤模式，从而实现在控制车内PM2.5含量的同时不影响空调系统的制冷或取暖效果。
当然，本发明所涉及的汽车空气净化系统及其汽车空气净化方法并不仅仅限定于本实施例中的结构，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴内。

Claims (9)

1.一种汽车空气净化系统，用于控制车内PM2.5含量，其特征在于，包括：
空气检测单元，具有：检测车外空气并对应输出第一PM2.5含量值的第一传感器，检测车内进风口处空气并对应输出第二PM2.5含量值的第二传感器，以及检测车内排风口处空气并对应输出第三PM2.5含量值的第三传感器；
中央处理单元，具有：输入端分别连接所述第一传感器、所述第二传感器、以及所述第三传感器的比较判断模块，与所述比较判断模块的输入端连接用于输入设定值的输入设定模块，以及与所述比较判断模块的输出端连接的逻辑控制模块；
空调控制器，用于向所述逻辑控制模块输出空调运行信号，该空调运行信号包含开启信号和关闭信号；
空气循环控制器，包括内循环模式或外循环模式，与所述逻辑控制模块的输出端连接，用于根据所述逻辑控制模块输出的第一控制信号进行所述内循环模式和所述外循环模式之间的循环模式切换；
空气过滤控制器，包括第一过滤模式和第二过滤模式，用以根据所述逻辑控制模块发送的第二控制信号进行所述第一过滤模式和所述第二过滤模式之间的过滤模式切换；以及
显示面板，与所述逻辑控制模块的输出端连接，用以显示所述第一PM2.5含量值、所述第二PM2.5含量值、所述第三PM2.5含量值、所述空气循环控制器的循环模式、以及所述空气过滤控制器的过滤模式；
所述空气过滤控制器包括第一空气过滤器和第二空气过滤器，所述第一空气过滤器与所述第一过滤模式对应，所述第二空气过滤器与第二过滤模式对应。
2.根据权利要求1所述的汽车空气净化系统，其特征在于：
所述比较判断模块的输入端采用SPI串行外设接口。
3.根据权利要求1所述的汽车空气净化系统，其特征在于：
所述空气循环控制器设有显示内循环模式的第一指示灯和显示外循环模式的第二指示灯。
4.根据权利要求1所述的汽车空气净化系统，其特征在于：
所述显示面板为液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的汽车空气净化系统，其特征在于：
所述设定值包含：PM2.5安全值、所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的下限差值、以及所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的上限差值；
所述比较判断模块对所述第二PM2.5含量值、所述第三PM2.5含量值、以及所述PM2.5安全值进行比较并输出相应的第一比较结果；
并且，所述逻辑控制模块根据所述第一比较结果判定车内空气质量。
6.根据权利要求5所述的汽车空气净化系统，其特征在于：
所述比较判断模块对所述下限差值、所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值、以及所述上限差值进行比较并输出相应的第二比较结果；
所述逻辑控制模块根据所述第二比较结果和所述空调运行信号选定所述内循环模式或所述外循环模式，并向所述空气循环控制器输出相应的第一控制信号；
所述逻辑控制模块根据所述第二比较结果和所述空调运行信号选定所述第一过滤模式或所述第二过滤模式，并向所述空气过滤控制器输出相应的第二控制信号。
7.一种汽车空气净化方法，包含权利要求1至6中任意一项所述的汽车空气净化系统，其特征在于，包含以下步骤：
第一步：采集所述第一PM2.5含量值、所述第二PM2.5含量值和所述第三PM2.5含量值；
第二步：对所述第二PM2.5含量值、所述第三PM2.5含量值、以及所述PM2.5安全值进行比较并得出相应的第一比较结果；并且，对所述下限差值、所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值、以及所述上限差值进行比较并得出相应的第二比较结果；
第三步：根据所述第一比较结果判定车内空气质量；根据所述第二比较结果和所述空调运行信号选定相应的所述循环模式并输出所述第一控制信号，根据所述第二比较结果和所述空调运行信号选定相应的所述过滤模式并输出所述第二控制信号；
第四步：输出显示所述第一PM2.5含量值、所述第二PM2.5含量值、所述第三PM2.5含量值、以及选定的所述循环模式和所述过滤模式；
第五步：运行选定的所述循环模式和所述过滤模式。
8.根据权利要求7所述的汽车空气净化方法，其特征在于，在所述第三步骤中：
若所述第一比较结果为第二PM2.5含量值大于PM2.5安全值，则判定车内过滤器失效；
若所述第一比较结果为所述第二PM2.5含量值、所述第三PM2.5含量值均小于PM2.5安全值，则判定车内空气清洁；
若所述第一比较结果为所述PM2.5安全值大于所述第二PM2.5含量值且小于所述第三PM2.5含量值，则判定车内存在PM2.5污染。
9.根据权利要求7所述的汽车空气净化方法，其特征在于，在所述第三步骤中：
所述空调运行信号为关闭信号时，若所述第二比较结果为所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值小于或等于所述下限差值，则选定外循环模式和第一过滤模式；
若所述第二比较结果为所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值位于所述上限差值和所述下限差值之间，则选定外循环模式和第二过滤模式运行；
若所述第二比较结果为所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值大于或等于所述上限差值，则选定内循环模式和第二过滤模式运行；
或所述空调运行信号为开启信号时，在预设定时间内选定内循环模式和第二过滤模式运行，当所述预设定时间结束且所述第一PM2.5含量值相对于所述第二PM2.5含量值的实际差值小于所述上限差值时，内循环模式切换至外循环模式进行换气，待换气结束时再切换回内循环模式运行。
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