CN106004347A - 车内空气质量控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车内空气质量控制系统，其包括空调控制器，空调控制器输出连接有空调空气循环执行机构和汽车DVD显示屏，其还包括检测车外环境的污染气体传感器、检测车内粉尘的PM2.5传感器和产生负离子的负离子发生器，污染气体传感器和PM2.5传感器分别输出连接至空调控制器，空调控制器还输出连接至负离子发生器。本发明还涉及一种车内空气质量控制方法。本方案解决了现有技术中车内空气净化效果不理想的问题。
Description
技术领域
本发明涉及汽车空调技术，具体是一种车内空气质量控制系统及方法。
背景技术
随着车内空气质量越来越受到消费者的关注后，汽车之家研究中心的数据表明，94％的受访车主关注过车内空气质量问题，其中66％及13％的车主认为车内空气质量一般、不好。为了提升客户满意度，达到保护车主身体健康的目的，需要提升车内空气质量。市场上需要一种能够随时净化车内空气、清除有害气体车用空气净化方案。
目前，不少车辆普遍地采用了车载空气净化器来净化汽车内空气中的PM2.5、有毒有害气体(甲醛、苯系物、TVOC等)、异味、细菌病毒等。如CN 103438511 B公开的一种车载自动空气净化器，包括壳体、以及设置于壳体的顶部的顶盖，壳体的侧面设置有进气栅，顶盖上设置有可在按压时弹起以远离顶盖并露出顶盖出风口、再次按压时落下以靠近顶盖并关闭顶盖出风口的顶盖按钮，壳体内设置有风扇马达，风扇马达的顶部进风口面向进气栅设置，风扇马达的侧部出风口上设置有风道，风道的出风口对应顶盖出风口设置，风道上设置有正负离子发生器，以及用于控制风扇马达与正负离子发生器的控制板，控制板上设置有空气质量传感器，顶盖按钮、风扇马达、正负离子发生器、空气质量传感器均与控制板连接。
市面上的车载净化器虽然样式各异，但主要工作原理无非是“负压吸入空气，经过HEPA过滤网，然后风扇吹出”，少量的会采用静电吸附原理。两者的功效都离不开一个重要因素——设备的功率。但事实上目前主流的空气净化器都采用了车载点烟器供电或者太阳能供电，功率有限，净化效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车内空气质量控制系统及方法，其能够解决现有技术中车内空气净化效果不理想的问题。
本发明的技术方案如下：
一种车内空气质量控制系统，其包括空调控制器，空调控制器输出连接有空调空气循环执行机构和汽车DVD显示屏，其还包括检测车外环境的污染气体传感器、检测车内粉尘的PM2.5传感器和产生负离子的负离子发生器，污染气体传感器和PM2.5传感器分别输出连接至空调控制器，空调控制器还输出连接至负离子发生器。
进一步的，所述PM2.5传感器布置在车内后视镜后面，其安装在垂直位置±5度以内。
进一步的，所述污染气体传感器布置在空调空气循环系统的车外进风口处，其感应头朝下或朝向水平方向。
进一步的，所述空调控制器与汽车DVD显示屏通过CAN总线连接，空调控制器与空调空气循环执行机构、污染气体传感器、PM2.5传感器和负离子发生器通过硬线连接。
本发明还公开了一种车内空气质量控制方法，其包括：
温度传感器检测车外环境的温度，并输出温度信号。
污染气体传感器检测车外环境的空气质量，并输出空气质量信号。
空调控制器接收并判断所述的温度信号和空气质量信号，并输出气循环信号。
空调空气循环执行机构接收并执行风门内循环位置信号和风门外循环位置信号。
空调控制器的控制策略包括如下步骤：
步骤一：空调控制器接收并判断所述的温度信号，若温度信号对应的温度值T>M℃，则输出风门内循环位置信号；否则进入步骤二。
步骤二：空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[N,M]，则进入步骤三；否则进入步骤四。
步骤三：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥A，则输出风门内循环位置信号；若W<A，则输出风门外循环位置信号；循环步骤三。
步骤四；空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[P,N)，则进入步骤五；否则进入步骤六。
步骤五：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥B，则输出风门内循环位置信号；若W<B，则输出风门外循环位置信号；循环步骤五。
步骤六：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若W≥C，则输出风门内循环位置信号，循环步骤六；否则进入步骤七。
步骤七：空调控制器输出风门外循环位置信号。
上述温度值M>N>P，空气质量指数A<B<C。
进一步的，本发明的车内空气质量控制方法还包括：
PM2.5传感器检测车内PM2.5的浓度，输出PM2.5浓度信号。
空调控制器的控制策略包括位于所述步骤七之后的如下步骤：
步骤八：空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，若PM2.5浓度信号对应的PM2.5的浓度ρ>Uμg/m3，则进入步骤九；否则进入步骤十一。
步骤九：空调控制器输出风门内循环位置信号、负离子发生信号和鼓风开启信号，空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，进入步骤十和十一。
步骤十：若ρ≤Vμg/m3，空调控制器输出风门外循环位置信号、负离子停止信号和鼓风关闭信号；否则返回步骤九。
步骤十一：空调控制器输出实时PM2.5浓度信号。
负离子发生器接收并执行负离子发生信号和负离子停止信号。
鼓风机接收并执行鼓风开启信号和鼓风关闭信号。
汽车DVD显示屏接收并执行实时PM2.5浓度信号。
本发明所述的控制系统，其利用汽车自身的空调系统实现车内空气快速高效地净化。污染气体传感器实现车内污染气体的检测，PM2.5传感器实现车内粉尘的检测，从气体成份和粉尘浓度上达到检测车内空气质量的目的。而空调控制器根据传感器的检测数据，实现对车内空气质量的监控，通过气循环和产生负离子的方式实现空气净化。本系统利用汽车自身的空调系统进行空气净化，能够在保证车内温度的情况下实现大功率地空气净化，提高了车内的空气净化效率。本控制系统结构简单、实用性强，利于实现产品的通用化和模块化。
将PM2.5传感器安装在后视镜背面并保证垂直位置±5度以内，避免近风口、出风口以及有水汽的地方影响传感器检测车内的粉尘浓度。
将污染气体传感器布置在空调空气循环系统的车外进风口处，更能直接、准确检测出进入车内的气体成份浓度。
与上述控制系统相对应地，本发明还公开了一种车内空气质量控制方法，其根据环境温度的分段，对每个温度段的空气质量实现监控。由于环境温度与环境空气质量之间关系密切，因而本方法对不同的温度区间，其气体污染成份的控制目标也对应调整，使得车内的气体污染能够有效得得到控制。避免控制目标过高或过低，反而降低了车内空气质量的控制效果。
在上述气体污染的控制基础上，本方法还对车内PM2.5的浓度实现监控，在PM2.5浓度超出设定值时，在气循环的同时，通过产生负离子来除粉尘，直至粉尘浓度达到目标值，避免粉尘浓度超标影响人的身体健康。
本发明净化改善了车内的空气质量，净化效果理想，提升客户满意度。
附图说明
图1为本发明车内空气质量控制系统的结构图；
图2为本发明车内空气质量控制方法对于空气质量的逻辑控制框图；
图3为本发明车内空气质量控制方法对于PM2.5浓度的逻辑控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
见图1所示的一种车内空气质量控制系统，其包括空调控制器7，空调控制器7通过硬线10输出连接有空调空气循环执行机构11，以及通过CAN总线输出连接有汽车DVD显示屏5。本系统还包括检测车外环境的污染气体传感器4、检测车内粉尘的PM2.5传感器2和产生负离子的负离子发生器9，污染气体传感器4和PM2.5传感器2分别输出连接至空调控制器7，空调控制器7还通过硬线9输出连接至负离子发生器9。
污染气体传感器4检测到汽车尾气(CO、NO等化合物)浓度高时，将检测信号通过硬线3传输到空调控制器7，空调控制器7处理该信号后，控制空调空气循环执行机构11将风门打到气内循环的位置，阻止污染尾气进入到车内。PM2.5传感器2检测车内PM2.5的粉尘浓度并将检测信号通过硬线1传输到空调控制器7，空调控制器7通过逻辑处理该信号后，控制负离子发生器9开启运行，同时控制空调空气循环执行机构11将内外循环风门关闭，来降低车内PM2.5粉尘浓度。同时空调控制器7将PM2.5的浓度信息实时通过CAN总线6传送给汽车DVD显示屏5进行显示。
所述PM2.5传感器2布置在车内后视镜后面，其安装在垂直位置±5度以内，禁止安装在近风口和出风口、以及有水汽的地方，以免影响车内PM2.5的整体浓度。
所述污染气体传感器4布置在空调空气循环系统的车外进风口处，其感应头朝下或朝向水平方向，避免感应头朝上。
本发明还公开了一种车内空气质量控制方法，其根据季节不同，气温不同，气温又影响环境的空气质量指数，对此来划分不同的温度区间，并在对应区间设置一个合理有效的空气质量目标指数。本方法包括如下过程：
温度传感器检测车外环境的温度，并输出温度信号。
污染气体传感器检测车外环境的空气质量，并输出空气质量信号。
空调控制器接收并判断所述的温度信号和空气质量信号，并输出气循环信号。
空调空气循环执行机构接收并执行风门内循环位置信号和风门外循环位置信号。
上述过程中，空调控制器的控制策略包括如下步骤：
步骤一：空调控制器接收并判断所述的温度信号，若温度信号对应的温度值T>M℃，则输出风门内循环位置信号；否则进入步骤二。
步骤二：空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[N,M]，则进入步骤三；否则进入步骤四。
步骤三：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥A，则输出风门内循环位置信号；若W<A，则输出风门外循环位置信号；循环步骤三。
步骤四；空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[P,N)，则进入步骤五；否则进入步骤六。
步骤五：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥B，则输出风门内循环位置信号；若W<B，则输出风门外循环位置信号；循环步骤五。
步骤六：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若W≥C，则输出风门内循环位置信号，循环步骤六；否则进入步骤七。
步骤七：空调控制器输出风门外循环位置信号。
一般来说，地面温度较高时，低空与高空的空气对流快，气体扩散得快，因而空气质量相对好一些，此时将空气质量目标指数控制到较小值，以提高车内的空气质量是能够合理调控的。即是外界环境的空气质量越好，在空调系统保证车内温度稳定的情况下，通过气循环，车内的空气质量也能相应滴控制到较好水平。因而，设定上述温度值M>N>P，空气质量指数A<B<C。
当外界环境温度>M℃时，此时外界温度过高，若采用气外循环，大量的热气进入车内，空调系统的功率无法在很短的时间里保证车内的温度，车内的乘员会因为热空气感到不舒适，因而此时采用气内循环为宜，通过空调系统自身的结构特点净化空气，尽可能兼顾乘车人的舒适体验和身体健康。
当外界环境温度在[N,M]内，此时外界温度较高，如果外界空气质量达到较好水平，此时净化空气采用气外循环可以快速净化空气，同时空调系统也能够跟上制冷速度；如果外界空气质量不理想，比起空调系统对气外循环引入的热空气制冷的功率以及对车内空气的净化效果，权衡来看，此时内循环比较合适有效。
当外界环境温度在[P,N)内，此时外界温度适中，因而可以尽量通过气外循环来改善车内空气质量，此时，如果外界空气质量达到一般水平，采用气外循环可以快速净化空气，而空调系统对车内的温度负载比较小；如果外界空气质量不能达到一般水平，采用气外循环来净化空气就并不是太理想，甚至车内的空气较外界环境好，所以，此时采用气内循环来净化空气较合理有效。
当外界环境温度都不在上述区间，此时外界温度较低，对外界的空气质量要求相应低一点，若外界空气质量不合格，冷空气进入车内也容易引发不舒适感，应阻止汽车尾气进入到车内，此时采用气内循环净化空气较理想，但气内循环持续时间不应过长，以免车内氧气稀薄；若外界空气质量合格，则可以才用气外循环方式净化空气。
当考虑车内PM2.5的浓度时，上述方法还应包括：
PM2.5传感器检测车内PM2.5的浓度，输出PM2.5浓度信号。
此时，空调控制器的控制策略包括位于所述步骤七之后的如下步骤：
步骤八：空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，若PM2.5浓度信号对应的PM2.5的浓度ρ>Uμg/m3，则进入步骤九；否则进入步骤十一。
步骤九：空调控制器输出风门内循环位置信号、负离子发生信号和鼓风开启信号，空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，进入步骤十和十一。
步骤十：若ρ≤Vμg/m3，空调控制器输出风门外循环位置信号、负离子停止信号和鼓风关闭信号；否则返回步骤九。
步骤十一：空调控制器输出实时PM2.5浓度信号。
负离子发生器接收并执行负离子发生信号和负离子停止信号。
鼓风机接收并执行鼓风开启信号和鼓风关闭信号。
汽车DVD显示屏接收并执行实时PM2.5浓度信号。
当PM2.5传感器车内PM2.5粉尘浓度较高，超过Uμg/m3时，空调控制器需要通过负离子发生器来除PM2.5，同时气内循环，开启鼓风机加速车内空气流动，来降低车内PM2.5粉尘浓度，直到车内PM2.5的浓度在Vμg/m3下才进行气外循环换气，以及关闭负离子发生器和鼓风机。当PM2.5传感器车内PM2.5粉尘浓度较低，不超过Uμg/m3时，不用采取措施。整个过程中，PM2.5粉尘浓度的信息也将实时地传送给汽车DVD显示屏进行显示。
本发明的方法中，传感器是按一定的时间间隔来检测车内环境的，因而，上述空调控制器的控制策略是单次的控制，按一定时钟信号或指令信号，会被触发开启下一次的控制，总体来看，循环控制，保证车内环境得到实时控制。
Claims (6)
1.一种车内空气质量控制系统，包括空调控制器，空调控制器输出连接有空调空气循环执行机构和汽车DVD显示屏，其特征在于：还包括检测车外环境的污染气体传感器、检测车内粉尘的PM2.5传感器和产生负离子的负离子发生器，污染气体传感器和PM2.5传感器分别输出连接至空调控制器，空调控制器还输出连接至负离子发生器。
2.根据权利要求1所述的车内空气质量控制系统，其特征在于：所述PM2.5传感器布置在车内后视镜后面，其安装在垂直位置±5度以内。
3.根据权利要求1所述的车内空气质量控制系统，其特征在于：所述污染气体传感器布置在空调空气循环系统的车外进风口处，其感应头朝下或朝向水平方向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车内空气质量控制系统，其特征在于：所述空调控制器与汽车DVD显示屏通过CAN总线连接，空调控制器与空调空气循环执行机构、污染气体传感器、PM2.5传感器和负离子发生器通过硬线连接。
5.一种车内空气质量控制方法，其特征在于，包括：
温度传感器检测车外环境的温度，并输出温度信号；
污染气体传感器检测车外环境的空气质量，并输出空气质量信号；
空调控制器接收并判断所述的温度信号和空气质量信号，并输出气循环信号；
空调控制器的控制策略包括如下步骤：
步骤一：空调控制器接收并判断所述的温度信号，若温度信号对应的温度值T>M℃，则输出风门内循环位置信号；否则进入步骤二；
步骤二：空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[N,M]，则进入步骤三；否则进入步骤四；
步骤三：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥A，则输出风门内循环位置信号；若W<A，则输出风门外循环位置信号；循环步骤三；
步骤四；空调控制器判断所述的温度信号，若T∈[P,N)，则进入步骤五；否则进入步骤六；
步骤五：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若空气质量信号对应的空气质量指数W≥B，则输出风门内循环位置信号；若W<B，则输出风门外循环位置信号；循环步骤五；
步骤六：空调控制器接收并判断所述的空气质量信号，若W≥C，则输出风门内循环位置信号，循环步骤六；否则进入步骤七；
步骤七：空调控制器输出风门外循环位置信号；
空调空气循环执行机构接收并执行风门内循环位置信号和风门外循环位置信号；
上述温度值M>N>P，空气质量指数A<B<C。
6.根据权利要求5所述的车内空气质量控制方法，其特征在于，还包括：
PM2.5传感器检测车内PM2.5的浓度，输出PM2.5浓度信号；
空调控制器的控制策略包括位于所述步骤七之后的如下步骤：
步骤八：空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，若PM2.5浓度信号对应的PM2.5的浓度ρ>Uμg/m3，则进入步骤九；否则进入步骤十一；
步骤九：空调控制器输出风门内循环位置信号、负离子发生信号和鼓风开启信号，空调控制器接收并判断所述的PM2.5浓度信号，进入步骤十和十一；
步骤十：若ρ≤Vμg/m3，空调控制器输出风门外循环位置信号、负离子停止信号和鼓风关闭信号；否则返回步骤九；
步骤十一：空调控制器输出实时PM2.5浓度信号；
负离子发生器接收并执行负离子发生信号和负离子停止信号；
鼓风机接收并执行鼓风开启信号和鼓风关闭信号；
汽车DVD显示屏接收并执行实时PM2.5浓度信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |