CN106502148B - 一种汽车空调云控制系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车空调云控制系统，包括：操纵器用于将用户设置的汽车空调运行参数转换为空调设置CAN总线报文输出，及接收并以中文显示工作状态信息以及远程控制信息；顶置控制模块用于接收空调设置CAN总线报文以及传感器信号，进行逻辑判断和处理后输出相应的控制信号，同时远程发送空调设置CAN总线报文，以及接收远程控制数据并进行解析后输出相应的远程控制信号并向操纵器传送远程控制信息；工作状态检测模块用于检测顶置电控盒、风机以及离合器的工作状态，并转换为相应的工作状态CAN总线报文经顶置控制模块远程发送；云控制服务平台用于通过互联网远程接收3G移动通讯基站传输的空调设置、工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据。

Description

一种汽车空调云控制系统

技术领域

本发明涉及汽车空调技术领域，具体的是涉及一种应用于城市公交、长途旅游客运公司、生产厂家等对公司内众多运营车辆的空调需要进行集中管理、监控、信息收集、分析、发布等的汽车空调云控制系统。

背景技术

现有巴士空调控制系统大部分为独立的系统，少部分为CAN总线系统。独立的系统运行的参数只在空调操纵器上简单的显示，不带存储功能；对于出现故障类信息大部分为瞬时显示方式，少部分为本地存储方式；这样空调运行的情况只有司机能掌握，公交公司无法进行监控和管理的，也无法及时的调配车辆，容易造成乘客的投诉。CAN总线系统采用CAN总线跟整车总线进行对接，但功能相对单一，只是将相关运行参数发送到汽车仪表上进行简单的显示，并没有将其进入到更深层次的应用中，公交公司还是无法进行监控和管理。

部分公交公司出于管理为目的，采取了对空调控制器操作上限定。例如，设定温度范围、限定空调设定模式、限定空调开关机等等方式。这些控制器电气上设置可一定程度上约束司机为争取节油奖随意操纵空调的行为，部分减小乘客的投诉。但这些设置不太适用天气的变化，特别是碰到异常天气的时候，司机无法改变空调操纵器设置。因此对操纵器操作的约束仅是单方面的，公交公司仍然无法监控和掌握各空调的运行状态。

现有空调控制系统对于出现故障时都具备自动保护功能，并在操纵器上适时报警功能。对于出现的各种故障一般都采用代码表示，部分为比较专业的中文显示。特别是对于一些时有时无的软故障，司机很难掌握和描述，只能将车辆开回驻地后通知厂家前往维修。由于空调厂家对故障情况不完全掌握，维修周期都比较长，甚至因为准备的维修备件错误拉长修复时间耽误车辆运营。

另外，现有空调控制系统一般都带有因故障保护而切断压缩机工作或是切断风机工作的功能，这些功能的设置较好的保证了空调的安全运行；但也存在出现一般短时工作非致命损伤，长期工作损伤较大故障时，特别是车辆因为重要运营任务无法停止空调工作时，现有汽车空调无法甄别，无法进行紧急补救的问题。

因此，需要优化改进现有的空调控制系统，实现对汽车空调进行集中管理、监控、信息收集、分析、发布，提高产品质量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种汽车空调云控制系统，以解决现有技术中，公交或者长途旅游客运公司无法掌握在外运行车辆空调的运行状态，无法进行有效的监控和监管，只能依靠行政命令或者限制操作来达到管理目的，空调车辆出现故障时，因为司机不清或汇出故障情况而生产厂家无法了解具体的故障情况，造成维修时间长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种汽车空调云控制系统，应用于汽车空调，所述汽车空调包括顶置电控盒、风机、离合器及传感器组，所述传感器组用于感测所述风机的工作状态并将传感器信号传送至所述顶置电控盒，所述系统包括：操纵器，用于将用户设置的汽车空调运行参数转换为空调设置CAN总线报文输出，以及接收并以中文显示所述顶置电控盒、所述风机以及所述离合器的工作状态信息以及远程控制信息；顶置控制模块，用于接收所述空调设置CAN总线报文以及所述传感器信号，进行逻辑判断和处理后输出相应的控制信号，同时远程发送所述空调设置CAN总线报文，以及接收远程控制数据并进行解析后输出相应的远程控制信号并向所述操纵器传送远程控制信息；工作状态检测模块，用于检测所述顶置电控盒、所述风机以及所述离合器的工作状态，并转换为相应的工作状态CAN总线报文分别发送至所述操纵器以及所述顶置控制模块；所述顶置控制模块进一步远程发送所述工作状态CAN总线报文；云控制服务平台，用于通过互联网远程接收3G移动通讯基站传输的所述顶置控制模块发送的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据至所述顶置控制模块。

本发明的优点在于，在空调应用上引入带后台服务的云控制功能，将CAN总线技术、3G网络技术、计算机技术融为一体；通过对空调终端数据收集、分析、监控，批次性或者单个控制和调整空调终端的运行参数，包括消息推送功能的使用，方便公交公司进行统一管理，也为空调厂家提高产品的质量和服务提供良好的保障，为车联网大数据在公交车辆上的应用奠定良好的基础。带云控制功能的空调云控制系统，将以前游离不受监控的各空调终端变成一个受监控规范服务的整体。解决了公交或者长途旅游客运公司只能依靠行政命令或者限制操作来达到管理控制目的的问题，变被动服务为主动服务，提高了管理控制的及时性和有效性。通过各传感器数据的收集及云控制平台数据的传输，用户可以全面准确的了解空调运行的参数，为提高产品质量，改进设计提供有力的依据。

附图说明

图1，本发明所述的汽车空调云控制系统架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的汽车空调云控制系统做详细说明。

参考图1，本发明所述的汽车空调云控制系统架构示意图。所述的汽车空调云控制系统应用于汽车空调，所述汽车空调包括顶置电控盒7、负载8及传感器组6；负载8包括风机及离合器，风机包括蒸发风机和冷凝风机。所述传感器组6用于感测风机的工作状态并将传感器信号传送至所述顶置电控盒7。所述的汽车空调云控制系统包括：操纵器1、顶置控制模块2、工作状态检测模块3以及云控制服务平台4。

顶置电控盒7装置于空调回风口，主要由功率继电器及功率继电器座、保险片及保险座、导线、安装板组成，其主要作用是将顶置控制模块2输出的小电流控制信号转化为大电流输出，控制风机、离合器等部件的运转，同时对风机、离合器以及各分支线路的短路及过载起到保护作用。

负载8中的蒸发风机和冷凝风机都装置在顶置空调上，蒸发风机用于车内热空气跟蒸发器芯体进行热交换，冷凝风机用于冷凝器产生的热空气跟车外冷空气进行热交换；负载8中的离合器布置于压缩机上，其作用是吸合时使压缩机跟随发动机一起运转，不吸合时使压缩机停止运转。

传感器组6装置于顶置空调内，具体可以包括：装置于蒸发器上的除霜传感器、装置于回风口的车内温度传感器、装置于新风口的车外温度传感器、装置于低压管路上的低压压力传感器、装置于高压管路上高压压力传感器、装置于液管上的冷凝压力传感器。传感器组6用于感测风机的工作状态(例如感测各温度信号、压力信号)，并传感器信号传送至所述顶置电控盒7为空调运行提供各种参数。传感器组6将感测的传感器信号通过顶置电控盒7的线束汇集，最后传送到顶置控制模块2，由顶置控制模块2进行逻辑判断和处理。

所述操纵器1，用于将用户设置的汽车空调运行参数转换为空调设置CAN总线报文输出，以及接收并以中文显示所述顶置电控盒7和所述负载8的工作状态信息以及远程控制信息。优选的，所述操纵器1采用TFT 5英寸800×480分辨率彩色液晶触摸屏，所述操纵器的待机界面设置模式选择、风速选择、设定温度调整、用户设置、使用信息查询、循环风新风选择的至少其中之一的虚拟触摸按键，所述操纵器的显示屏上设置物理电源开关机按键。优选的，所述操纵器1接收所述工作状态信息以及远程控制信息，进行解析处理后转化为中文字符在所述操纵器1的显示屏上显示，同时存入所述操纵器1内部的存储器中，以偏于查询及故障信息调用。

操纵器1为操纵和显示终端，外壳为ABS材料，其装置于汽车驾驶台仪表侧(例如右侧)，是汽车空调终端和云控制系统之间进行信息交换的装置。虚拟触摸按键的设置主要是完成空调的各种操作设置和信息查询，显示屏能系统的中文显示空调的各种运行状态、温度信息、故障信息、远程消息、本地控制以及远程集控提示信息。操纵器1采用满足J1939协议的CAN总线与顶置控制模块2相连。

顶置控制模块2，用于接收所述操纵器1提供的空调设置CAN总线报文以及所述传感器组6提供的传感器信号，进行逻辑判断和处理后输出相应的控制信号，同时远程发送所述空调设置CAN总线报文，以及接收远程控制数据并进行解析后输出相应的远程控制信号并向所述操纵器1传送远程控制信息。顶置控制模块2是整个空调终端的主体，承担着空调的各种逻辑控制输出，数据的接收和发送包括远程发送，数据的运算，运行负载状态的检测等功能。顶置控制模块2装置于顶置电控盒7的支架上，与所述顶置电控盒7相连，同时采用CAN总线与所述操纵器1相连。

工作状态检测模块3用于检测所述顶置电控盒7、所述风机以及所述离合器的工作状态，并转换为相应的工作状态CAN总线报文分别发送至所述操纵器1以及所述顶置控制模块2。所述顶置控制模块2进一步远程发送所述工作状态CAN总线报文。

工作状态检测模块3承担着驱动负载8的顶置电控盒7及负载8的工作状态检测功能，其装置于顶置电控盒7的支架上，分别与所述顶置控制模,2、所述顶置电控盒7以及所述负载8相连，同时采用CAN总线与所述操纵器1相连。

云控制服务平台4用于通过互联网10远程接收3G移动通讯基站9传输的所述顶置控制模块2发送的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据至所述顶置控制模块2。云控制服务平台4通过互联网接入3G移动通讯基站并通过所述3G移动通讯基站无线连接所述顶置控制模块。3G移动通信基站9主要功能和作用是负责接收与发送无线信号、以及将无线信号转换成易于传输的光/电信号,并将这些光/电信号传输到云控制服务平台4端。

在本实施例中，所述顶置控制模块2包括：第一电源单元21、第一CAN总线驱动电路22、第二CAN总线驱动电路23、第一单片机24、远程通讯模组25、控制信号输出电路26以及第一输入缓冲电路27。

第一电源单元21用于为所述顶置控制模块2中的组件供电。第一电源单元21电性连接第一CAN总线驱动电路22、第二CAN总线驱动电路23、第一单片机24、远程通讯模组25以及输入缓冲电路26。第一电源单元21主要由L2575电源芯片及其附属电路组成，最大输入电压45V。第一电源单元21用于将整车输入的24V电源电压转化为模块内各功能电路所需的稳定电压；具体为：第一电源单元21外接整车提供的不稳定的24V电源电压，通过L2575电源芯片稳压处理，将不稳定的24V电源电压转变为供给顶置控制模块2各功能电路所需求的稳定的5V工作电压，保证顶置控制模块2各功能电路能稳定可靠的工作。

第一CAN总线驱动电路22采用CAN总线与所述操纵器1以及所述工作状态检测模块3相连，用于接收所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文。第一CAN总线驱动电路22是顶置控制模块2跟操纵器1进行通讯的驱动电路，主要由TJA1040芯片及附属器件组成。TJA1040芯片是具有收发功能的CAN总线驱动芯片，可以将单片机发送的电平信号转化为抗干扰能力强的差分信号。

第一输入缓冲电路27用于接收所述传感器信号并进行阻抗变换后输出至所述第一单片机24。第一输入缓冲电路27主要由电压跟随器电路组成，起着缓冲和隔离作用，是将所述传感器组6采集的各传感器信号进行阻抗变换后输入到第一单片机24。

第一单片机24用于对所述空调设置CAN总线报文以及所述传感器信号进行逻辑判断和处理后，根据处理结果生成相应的控制信号。第一单片机24采用NUC230SC2AE单片机，采用32位微控制器，宽电压工作范围2.5V～5.5V、宽温度工作范围-40℃～105℃、内建2组CAN总线。NUC230SC2AE单片机是顶置控制模块2的主处理器，担负着所有的逻辑运算及数据处理工作。UC230SC2AE单片机根据操纵器和传感器的输入条件进行逻辑判断和处理后，根据处理结果输出相应的蒸发风机高、中、低三档速度控制信号，冷凝风机高、低速度控制信号、离合器工作信号，由NUC230SC2AE单片机I/O端口输出到控制信号输出电路26，由控制信号输出电路26转化为驱动顶置电控盒7中功率继电器负载的24V电压输出。NUC230SC2AE单片机A/D口输入的回风温度、蒸发器温度、车外温度、高低压力等信号并转化为数据寄存在数据寄存器中；CAN总线端口输入的操纵器1设置数据，这些数据除了用于单片机程序处理外，NUC230SC2AE单片机将这些数据转化为满足初始编制的485通讯协议的数据，再通过其485端口输入到远程通讯模组25端口上，由远程通讯模组25对这些数据进行处理，转化为满足TCP/IP、PPP协议的无线传输数据，远程向分布于各地的移动通讯基站发送。

控制信号输出电路26用于将所述控制信号分别输出至所述工作状态检测模块3以及所述顶置电控盒7。

远程通讯模组25用于通过天线将所述第一单片机24解析出的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文远程发送至所述3G移动通讯基站9，以及从所述3G移动通讯基站9接收所述云控制服务平台4发送的远程控制数据并传送至所述第一单片机24。所述第一单片机24进一步用于对所述远程控制数据进行解析后输出相应的远程控制信号，所述第一CAN总线驱动电路22进一步用于向所述操纵器1传送远程控制信息，所述控制信号输出电路26进一步用于输出所述远程控制信号至所述顶置电控盒7。

远程通讯模组25采用ZWD-35DP，ZWD-35DP远程通讯模组是基于3G CDMA2000网络的无线传输模块，内嵌完备的协议栈，可不修改用户发送的数据传输，不需要了解复杂的TCP/IP、PPP协议。远程通讯模组25接收第一单片机24传递的空调的各种运行数据及状态情况数据，远程向3G通讯网络基站9发送数据，同时也从3G通讯网络基站9接收云控制服务平台4发送的远程控制数据，并传递给第一单片机24进行相关控制和处理。

第二CAN总线驱动电路23采用CAN总线与整车CAN总线网络5相连，用于发送第一单片机24生成的控制信号和/或远程控制信号至所述整车CAN总线网络5，以及接收所述整车CAN总线网络5传送的汽车工作状态报文。第二CAN总线驱动电路23是顶置控制模块2跟整车CAN总线网络5进行通讯的驱动电路，主要由TJA1040芯片及附属器件组成。整车CAN总线网络5是指整个车辆CAN总线网络系统，其网络连接着发动机、变速箱、仪表、车身电子前控模块、车身电子后控模块、空调、刷卡机、整车控制器等部件，所有部件通过此CAN总线网络传递和交换数据。顶置控制模块2通过此CAN总线网络向仪表发送空调相关的要求发动机启动的制冷请求、空调各种温度及运行状态报文，也从此网络接收发动机工作、整车加速、发动机水温等报文。

在本实施例中，所述工作状态检测模块3包括：第二电源单元31、第二单片机32、第三CAN总线驱动电路33、第二输入缓冲电路34、负载电流检测电路35以及比例放大电路36。

第二电源单元31用于为所述工作状态检测模块3中的组件供电。第二电源单元31电性连接第二单片机32、第三CAN总线驱动电路33、第二输入缓冲电路34、负载电流检测电路35以及比例放大电路36。第二电源单元31主要由L2575电源芯片及其附属电路组成，第二电源单元31外接整车提供的不稳定的24V电源电压，通过L2575电源芯片稳压处理，将不稳定的24V电源电压转变为供给工作状态检测模块3各功能电路所需求的稳定的5V工作电压，保证工作状态检测模块3各功能电路能稳定可靠的工作。

负载电流检测电路35用于对所述风机以及所述离合器的工作电流进行采样获取负载电流。负载电流检测电路35内部主要由采样电阻组成，对负载工作电流进行采样，不同大小的电流产生不同的电阻压降。比例放大电路36用于对所述负载电流进行比例放大后输出至所述第二单片机32；具体为，比例放大电路36对采样电阻采集的电阻压降进行比例放大，并将其输入到第二单片机32的A/D口上。

第二输入缓冲电路34用于接收所述顶置控制模块2输出的控制信号和所述顶置电控盒7输出的控制信号，并进行阻抗变换后输出至所述第二单片机32。第二输入缓冲电路34担负着控制信号输入缓冲隔离作用，防止外界高电压信号对第二单片机32主处理器造成冲击。具体为：第二输入缓冲电路34接收控制信号输出电路26输出的高、中、低三档蒸发风机调速信号，冷凝风机高、低速控制信号，离合器工作信号，并将这些24V信号通过分压及射极跟随器电路的缓冲处理输入第二单片机32的I/O口；控制信号输出电路26输出的24V电压信号驱动顶置电控盒7中功率继电器，由功率继电器将此信号转变为驱动风机、离合器负载能力的24V电压输出，输入到第二输入缓冲电路34，第二输入缓冲电路34将功率继电器转化的驱动风机及离合器负载的24V电压进行分压处理，通过射极跟随器电路的缓冲处理也输入到第二单片机32的I/O口。

第二单片机32用于接收所述顶置控制模块2输出的控制信号和所述顶置电控盒7输出的控制信号并进行逻辑判断和处理，获取所述顶置电控盒7的工作状态并转换为相应的工作状态CAN总线报文，以及接收所述负载电流并进行逻辑判断和处理，获取所述风机以及所述离合器的工作状态并转换为相应的工作状态CAN总线报文。第二单片机32采用NUC230SC2AE单片机，采用32位微控制器，宽电压工作范围2.5V～5.5V、宽温度工作范围-40℃～105℃、内建1组CAN总线。NUC140RE3CN单片机主要进行输入输出逻辑及高低电平判断、负载电流大小判断，并将这些判断和处理转化为CAN总线信号传输给顶置控制模块2。

第三CAN总线驱动电路33采用CAN总线分别与所述操纵器1以及所述顶置控制模块2相连，用于将所有所述工作状态CAN总线报文分别发送至所述操纵器1以及所述顶置控制模块2。第三CAN总线驱动电路33主要由TJA1040芯片及附属器件组成。

顶置电控盒7的工作状态逻辑判断原理为：控制信号输出电路26输出某一高、中、低速度控制的24V电压信号到NUC140RE3CN单片机的I/O口，则顶置电控盒7的功率继电器也应该输出对应的高、中、低速度驱动24V电压信号到NUC140RE3CN单片机的I/O口。当第二单片机32检测到由第二输入缓冲电路34两输入端口输入的信号同时为高电平时，则对应的控制信号输入及功率继电器、保险都工作正常；当第二单片机32检测到由第二输入缓冲电路34与控制信号输出电路26相连的输入端口输入的信号为高电平，而与顶置电控盒7相连的输入端口输入的信号为低电平，则判断功率继电器及保险线路出现故障；当第二单片机32检测到由第二输入缓冲电路34与控制信号输出电路26相连的输入端口输入的信号为低电平，而与顶置电控盒7相连的输入端口输入的信号为高电平，则判断功率继电器部件出现触头烧灼造成常通的故障。

负载8的工作状态逻辑判断原理为：当风机或离合器负载出现短路、过载、停转故障，则通过电流取样电阻的电流也不一样，1)当风机或离合器负载出现短路时流过电流取样电阻的电流最大，在电流取样电阻两端产生的压降也最大；2)当风机或者离合器负载出现过载时电流取样电阻的电流比平时正常值偏大，在其两端产生的压降比正常值也偏大；3)当风机或者离合器负载出现停转或者慢速运转故障时电流取样电阻的电流最小，在其两端压降最小。负载电流检测电路35将电流取样电阻获取的电压输入到比例放大电路36，比例放大电路36对负载电流检测电路35输入的由电流取样电阻获取的电压进行一定的比例放大后输入到NUC140RE3CN单片机的A/D口，NUC140RE3CN单片机对负载电流检测电路35输入的负载工作电流取样的电压进行逻辑判断：在第二单片机32的数据寄存器存储各风机及档位正常工作电流值、过载电流值、短路电流值、停转及慢运转电流值，将负载电流检测电路35输入的取样电压跟存储的电压值进行比较处理，由此判断风机及离合器等负载处在何种工作状态。

NUC140RE3CN单片机将顶置电控盒7故障检测以及风机及离合器等负载8的工作状态检测，转化为CAN总线报文，按照初始编制的通讯协议由第三CAN总线驱动电路33传递到操纵器1及第一CAN总线驱动电路22。操纵器1对工作状态检测模块3发送的顶置电控盒7的功率继电器及保险故障、风机、离合器等负载8的工作状态报文进行解析处理，转化为司乘人员可以识别的中文字符在触摸屏上显示，同时存入操纵器1的存储器中用于本地存储及故障信息调用。顶置控制模块2中第一CAN总线驱动电路22接收工作状态检测模块3发送的顶置电控盒7的功率继电器及保险故障、风机及离合器等负载8工作状态报文，进行电平转换后发送到NUC230SC2AE单片机；NUC230SC2AE单片机将这些数据转化为满足初始编制的485通讯协议的数据，再输入到ZWD-35DP远程通讯模组的485端口上，由ZWD-35DP远程通讯模组对这些数据进行处理，转化为满足TCP/IP、PPP协议的无线传输数据，远程向分布于各地的移动通讯基站发送。

在本实施例中，所述云控制服务平台4包括：通信服务器41、数据库服务器42以及云控制器43。云控制服务平台4中通讯服务器41跟互联网10接驳，互联网10跟设置于各地的3G移动通讯基站9连接，3G移动通讯基站9通过远程通讯模组25接收或者发送天线传输无线信号跟各汽车终端相连。通讯服务器41跟数据库服务器42连接，数据库服务器42跟安装于通用服务器上云控制器43接驳。云控制器43可以进一步与CRM客户管理系统11对接，云控制器43还可以进一步通过内部网跟各客户终端13相连。CRM客户管理系统11是利用互联网技术，实现市场营销、销售、服务等活动自动化，使企业能更高效地为客户提供满意、周到的服务，以提高客户满意度、忠诚度为目的管理平台软件。

通信服务器41通过互联网10接入相应3G移动通讯基站9，以接收所述顶置控制模块2发送的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据至所述顶置控制模块2。通讯服务器41接入互联网10，并具有固定的IP端口，用于通过互联网10接收各3G移动通讯基站9传输的各汽车空调终端通过相应的顶置控制模块2发送的数据，并通过内部网存入数据库服务器42。

数据库服务器42用于存储所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文。数据库服务器42用于存储各汽车空调终端一段时间内所有运行状态、运行参数、故障等信息，存储的信息跟各汽车空调终端身份信息一一对应。

云控制器43用于调用所述数据库服务器42存储的数据进行显示和/或查询，以及生成远程控制数据并经所述通信服务器41传送至所述顶置控制模块2。云控制器43通过调用数据库服务器42数据向各客户终端13进行演示、查询、生成报表等服务；同时跟CRM客户管理系统11对接将各汽车空调终端出现的故障信息自动录入CRM客户管理系统11，由CRM系统客户端12及时派遣辖区内服务人员进行维修处理；云控制器43同时处理指定客户终端13发出的对某单位空调进行远程控制的指令，通过数据库服务器42进行身份查询发送给通讯服务器41，再通过3G移动通讯基站9向远程通讯模组25发送数据，从而对某单位的空调进行远程控制。

云控制器43除了具备空调终端数据适时显示、查询、报表生产、空调故障维护等功能外，根据公交公司的运营特点，还设置有远程控制某单位批次性空调或者某单台空调的功能，远程控制项目包括设定温度、设定模式、开关机、强制制冷等。

其控制流程为：通过云控制器43操作选取需要远程控制的单位、需要远程控制的时间段、需要远程控制的项目(例如设定温度为某固定值、模式锁定为制冷、开机状态为开)；操作完成，云控制器43跟数据库服务器42进行对接，先将需要远程控制的空调进行身份确认，即某公交公司内具有固定设备编号的空调终端，后对需要远程控制的项目参数进行确认；远程单位和项目确定后开始计时，形成数据表，通过通讯服务器41及互联网10向3G移动通讯基站9传输数据，由3G移动通讯基站9根据设备编号向需要进行远程控制的空调终端发送。

以下结合图1对本发明所述的汽车空调云控制系统的工作原理进行描述。

空调终端数据上传至云控制服务平台：

1)顶置控制模块2中的L2575电源单元外接整车提供的不稳定的24V电源电压，通过L2575电源芯片稳压处理，将不稳定的24V电源电压转变为供给顶置控制模块2各功能电路所需求的稳定的5V工作电压，保证顶置控制模块2各功能电路能稳定可靠的工作。

2)司机操作操纵器1物理电源按键，打开电源，通过触摸屏虚拟按键设置空调的运行模式、运行风速、车内目标温度等空调基本运行参数。操纵器1将司机这些操作信息转换为满足J1939通讯协议的CAN总线报文发送到顶置控制模块2的TJA1040CAN总线驱动电路，TJA1040CAN总线驱动电路将操纵器1发送的空调设置CAN总线报文进行电平转换后发送到NUC230SC2AE单片机，UNC230SC2AE单片机对接收的空调设置信息CAN总线报文进行解析，作为单片机内部逻辑处理条件之一。传感器组6分别感应空调的车内温度、蒸发器温度、车外温度、系统高低压力、系统冷凝压力，其中感应的温度信号转换为负温度特性的电阻信号，感应的压力信号转化为线性变化的电压信号，温度信号和压力信号通过顶置电控盒7的汇集传递到输入缓冲电路27，由输入缓冲电路27进行阻抗变换后输入到NUC230SC2AE单片机，作为单片机内部逻辑处理条件之二。

3)顶置控制模块2中的NUC230SC2AE单片机逻辑控制机理举例介绍：NUC230SC2AE单片机的CAN总线端口接收操纵器1发送的报文，根据初始编制的CAN总线通讯协议，解析此报文为制冷模式，设定温度为某一值，设定风速为自动，这些输入作为单片机程序处理条件之一；同时NUC230SC2AE单片机的A/D口输入从温度传感器、压力传感器输入的信号作为单片机程序处理条件之二。NUC230SC2AE单片机将温度传感器感应的温度值跟操纵器1设定温度值进行比较，车内温度超过设定温度3℃以上时，确定此时蒸发风机风速为高速，运行模式为制冷状态；车内温度超过设定温度1℃以上时，确定蒸发风机风速为中速，运行模式为制冷状态；车内温度等于设定温度时，确定蒸发风机风速为低速，运行模式为制冷状态；车内温度低于设定温度1℃时，确定蒸发风机风速为低速，运行模式为通风状态(压缩机停止工作)。NUC230SC2AE单片机将压力传感器感应的高压压力信号跟程序内固化的设定值进行比较，高压压力达到第一设定值，冷凝风机高速运行；高压压力达到第二设定值，冷凝风机低速运行，高压压力达到第三设定值，停止制冷，冷凝风机和离合器停止工作。

4)顶置控制模块2中的NUC230SC2AE单片机根据操纵器和传感器的输入条件进行逻辑判断和处理后，根据处理结果输出相应的蒸发风机高、中、低三档速度控制信号，冷凝风机高、低速度控制信号、离合器工作信号，由NUC230SC2AE单片机的I/O端口输出到控制信号输出电路26，由控制信号输出电路26转化为驱动顶置电控盒7的功率继电器负载的24V电压输出。

5)工作状态检测模块3中的L2575电源单元外接整车提供的不稳定的24V电源电压，通过L2575电源芯片稳压处理，将不稳定的24V电源电压转变为供给工作状态检测模块3各功能电路所需求的稳定的5V工作电压，保证工作状态检测模块3各功能电路能稳定可靠的工作。

6)工作状态检测模块3中的第二输入缓冲电路34接收控制信号输出电路26输出的高、中、低三档蒸发风机调速信号，冷凝风机高、低速控制信号，离合器工作信号，并将这些24V信号通过分压及射极跟随器电路的缓冲处理输入NUC140RE3CN单片机的I/O口；控制信号输出电路26输出的24V电压信号驱动顶置电控盒7中功率继电器，由功率继电器将此信号转变为驱动风机、离合器负载能力的24V电压输入到第二输入缓冲电路34。第二输入缓冲电路34将功率继电器转化的驱动风机及离合器负载的24V电压进行分压处理，通过射极跟随器电路的缓冲处理也输入到NUC140RE3CN单片机的I/O口。逻辑判断原理为：当NUC140RE3CN单片机检测到由第二输入缓冲电路34两输入端口输入的信号同时为高电平时，则对应的控制信号输入及功率继电器、保险都工作正常；当NUC140RE3CN单片机检测到由第二输入缓冲电路34与控制信号输出电路26相连的输入端口输入的信号为高电平，而与顶置电控盒7相连的输入端口输入的信号为低电平，则判断功率继电器及保险线路出现故障；当NUC140RE3CN单片机检测到由第二输入缓冲电路34与控制信号输出电路26相连的输入端口输入的信号为低电平，而与顶置电控盒7相连的输入端口输入的信号为高电平，则判断功率继电器部件出现触头烧灼造成常通的故障；通过上述逻辑判断检测顶置电控盒是否工作正常。

7)工作状态检测模块3中的负载电流检测电路35经过内部电流检测电阻取样冷凝风机、蒸发风机、离合器负载的工作电压。当风机或离合器负载出现短路、过载、停转故障，则通过电流取样电阻的电流也不一样。负载8的工作状态逻辑判断原理为：当风机或离合器负载出现短路时流过电流取样电阻的电流最大，在电流取样电阻两端产生的压降也最大；当风机或者离合器负载出现过载时电流取样电阻的电流比平时正常值偏大，在其两端产生的压降比正常值也偏大；当风机或者离合器负载出现停转或者慢速运转故障时电流取样电阻的电流最小，在其两端压降最小。负载电流检测电路35将电流取样电阻获取的电压输入到比例放大电路36，比例放大电路36对负载电流检测电路35输入的由电流取样电阻获取的电压进行一定的比例放大后输入到NUC140RE3CN单片机的A/D口，NUC140RE3CN单片机对负载电流检测电路35输入的负载工作电流取样的电压进行逻辑判断：在NUC140RE3CN单片机的数据寄存器存储各风机及档位正常工作电流值、过载电流值、短路电流值、停转及慢运转电流值，将负载电流检测电路35输入的取样电压跟存储的电压值进行比较处理，由此判断风机及离合器等负载处在何种工作状态。

8)工作状态检测模块3中的NUC140RE3CN单片机将顶置电控盒7故障检测以及风机及离合器等负载8的工作状态检测，转化为CAN总线报文，按照初始编制的通讯协议由第三CAN总线驱动电路33传递到操纵器1及第一CAN总线驱动电路22。操纵器1对工作状态检测模块3发送的顶置电控盒7的功率继电器及保险故障、风机、离合器等负载8的工作状态报文进行解析处理，转化为司乘人员可以识别的中文字符在触摸屏上显示，同时存入操纵器1的存储器中用于本地存储及故障信息调用。顶置控制模块2中第一CAN总线驱动电路22接收工作状态检测模块3发送的顶置电控盒7的功率继电器及保险故障、风机及离合器等负载8工作状态报文，进行电平转换后发送到NUC230SC2AE单片机；NUC230SC2AE单片机将这些数据转化为满足初始编制的485通讯协议的数据，再输入到ZWD-35DP远程通讯模组的485端口上，由ZWD-35DP远程通讯模组对这些数据进行处理，转化为满足TCP/IP、PPP协议的无线传输数据，远程向分布于各地的移动通讯基站发送。

9)顶置控制模块2中的NUC230SC2AE单片机的A/D口输入的回风温度、蒸发器温度、车外温度、高低压力等信号并转化为数据寄存在数据寄存器中，CAN总线端口输入的操纵器1设置数据，这些数据除了用于单片机程序处理外，NUC230SC2AE单片机将这些数据转化为满足初始编制的485通讯协议的数据，再通过其485端口输入到ZWD-35DP远程通讯模组的485端口上，由ZWD-35DP远程通讯模组对这些数据进行处理，转化为满足TCP/IP、PPP协议的无线传输数据，远程向分布于各地的移动通讯基站发送。

10)顶置控制模块2中的远程通讯模组25向移动通讯基站远程传输的数据包括顶置电控盒功率继电器及保险故障、各风机及离合器运行状态信息、回风温度、蒸发器温度、车外温度、高低压力信息等。这些数据通过互联网并最终传递云控制服务平台4的通讯服务器41上，通讯服务器41使接收的数据存储于数据库服务器42。每一辆车都有固定的设备身份编号，存储的数据表结构按照不同的公交公司、公交公司内不同分公司、分公司内不同路队、公交车辆的自编号、公交车辆的牌照号进行存储，这些车辆空调归属信息跟CRM系统内客户信息、设备身份编号一一对应。在汽车钥匙开关打开空调控制部分上电开始传输数据，根据空调实际需要采取了每3分钟记录一次空调终端数据，最长保持2个月历史数据查询。安装在通用服务器上的云控制器43调用数据库服务器42的数据进行适时显示空调的风速、各种温度、运行状态、司机设定状态、故障状态；也可根据历史数据可对某一天或者某一周期内某台空调的数据生成报表；根据存储的数据表结构，设置不同的权限进入，满足管理员、分公司、路队等单位权限查询要求，根据存储的数据表结构，设置各种温度、风速、运行状态、司机设定状态、故障状态、运行时间、自编号号码段、牌照等搜索条件，通过一定权限进入按照某一搜索条件搜索全局或者某个单位管辖范围内空调的数据，充分满足公交公司全面掌握空调实际运行状态、故障情况、司机操作状态等要求。对于各终端出现的空调故障数据，除了数据库服务器记录其发生的时间，云控制器适时显示故障内容之外，还通过跟CRM客户管理系统进行数据对接，CRM客户管理系统客户资料信息跟数据库服务器存储的各空调终端身份信息一一对应，CRM客户管理系统根据云控制器提供的某空调终端某时间发生何种故障，自动生成维修单据，CRM客户系统第一时间可准确知道空调存在的问题，及时通知附近的维修人员有目的有针对性的主动进行修理，更加快捷方便，服务也更加主动，更受客户欢迎，而一般流程通过公交公司机务经理反映故障，生产厂家再安排人员前往进行维修，且由于公交公司机务反映故障现象的不准确性有时造成维修备件准备不充分或者判断错误等因素造成维修延误。

云控制服务平台远程控制各空调终端：

1)通过云控制器43操作选取需要远程控制的单位、需要远程控制的时间段、需要远程控制的项目(例如设定温度为某固定值、模式锁定为制冷、开机状态为开)；操作完成，云控制器43跟数据库服务器42进行对接，先将需要远程控制的空调进行身份确认，即某公交公司内具有固定设备编号的空调终端，后对需要远程控制的项目参数进行确认；远程单位和项目确定后开始计时，形成数据表，通过通讯服务器41及互联网10向3G移动通讯基站9传输数据，由3G移动通讯基站9根据设备编号向需要进行远程控制的空调终端发送。

2)顶置控制模块2中ZWD-35DP远程通讯模组通过其天线接收到移动通讯基站发送的满足TCP/IP、PPP协议的无线传输数据，对这些数据进行处理转化为485通讯数据，传输到NUC230SC2AE单片机；NUC230SC2AE单片机接收到云控制服务平台4远程发送的设定温度、设定模式、开关机数据后存入寄存器作为当前程序运算的条件，暂时退出原操纵器1发送的温度设定、模式设定、开关指令等运算条件。在接收到远程数据后，同时发送一条被远程控制的报文，通过第一CAN总线驱动电路22传输给操纵器1。操纵器1接收到此报文进行解析后，在操纵器1触摸屏上显示空调远程控制中文字符提示司乘人员。没有被远程控制的设定项目仍然可进行操作设定，已经被远程控制的设定项目操作按键时，触摸屏显示远程控制中文字符提示。远程控制时间到或者中间中断，NUC230SC2AE单片机收到云控制服务平台4发送的远程控制停止指令，恢复中断前操纵器发送的设定温度、设定模式、开关机数据参与当前程序运算，停止向操纵器1发送被远程控制报文，操纵器1的设定权交还司乘人员。

3)通过云控制器43操作选取需要适时远程消息推送的单位，在软件文本编辑框内编辑好文字，点击发送，由云控制器跟数据库服务器进行对接，首先将需要远程消息推送的空调进行身份确认，即某公交公司内具有固定设备编号的空调终端，通过通讯服务器及互联网向移动通讯基站传输文本数据，由移动通讯基站根据设备编号向需要进行远程消息推送的空调终端发送。

4)ZWD-35DP远程通讯模组通过其天线接收到移动通讯基站发送的文本数据，并将这些文本信息转化成485通讯数据传输到NUC230SC2AE单片机，经过NUC230SC2AE单片机解析处理，转化为CAN总线数据通过第一CAN总线驱动电路22向操纵器1发送。根据编制的操纵器1和顶置控制模块2的CAN总线通讯协议，由操纵器1处理转变成后台发送的中文信息在触摸屏待机画面中跳出显示出来。在司机无法查看时则转入操纵器1用户查询菜单中进行本地存储，最多可存储8条后台信息。通过顶置控制模块2内远程通讯模组25具有的短信接收功能，云控制服务平台4可适时发布提示、维修、操作指导信息，更便捷和更有效。

5)云控制服务平台4在监控空调运行过程中，当监控到汽车空调出现故障时无法继续开机或制冷时，而此时服务人员无法及时赶到现场，或者空调在工作任务中，无法长时间停止时，对于不涉及安全事故或者不会造成更大损坏的故障情况下，如传感器故障、少数风机故障、顶置电控盒故障、个别控制部件故障等，通过云控制服务平台强制冷功能一定时间内强制开启空调。其控制过程为：云控制服务平台4对某出现故障的空调发出强制冷操作，由数据库服务器进行身份及强制冷参数确认并形成数据表，由通讯服务器通过移动通讯基站向故障车辆的远程通讯模组25发送数据；远程通讯模组25接收到后台发送的数据转化为485通讯数据发送到NUC230SC2AE单片机。NUC230SC2AE单片机收到强制冷指令，进入按单片机中设定的故障处理处理程序进入强制冷模式，开始屏蔽故障传感器参数，屏蔽故障风机加大其他正常风机转速补偿，屏蔽某一控制用其他控制代替等方式，同时由NUC230SC2AE单片机通过第一CAN总线驱动电路22向操纵器1发送被强制冷控制报文。操纵器1收到此报文后进行处理在触摸屏上显示空调进入强制冷控制模式，保证汽车空调能够维持基本的功能，使正在执行的运营任务能够继续进行，到目的地或者运营任务结束后再进行修理工作。云控制服务平台远程控制的干预设置极大提高了运营保障率也可获得用户的好评。

本发明考虑到3G通讯模块485端口在车载系统抗干扰性问题，采取了3G模块布置顶置电控内的方式，所有汽车空调数据信息通过CAN总线模块跟整车CAN网络共享，同时CAN总线模块将收集的数据通过485端口传递给3G模块，3G模块通过移动或者联通网络向云控制服务平台远程发送。将众多在外运营的单个空调车辆不受监控，不掌握运营的状态，以3G通讯网络为载体，通过后台空调服务器形成一个有效的云控制和管理网络，可清晰了解所有车辆的运行模式、运行参数等。通过空调云控制网络对各运营空调车辆终端由后台服务器端设置统一的车内温度、设定模式、开关时间等等，且根据实际需要适时全部调整或者以单位、车队、线路、单辆车辆进行调整，灵活简便，彻底改变通过行政命令执行不到位，通过空调控制器操纵界面操作锁定某一固定设定温度、固定设定模式、开关机等方式适应性差的情况。可实时记录某单位、车队、线路、单个车辆等在某段周期内(2个月)每隔几分钟的车内温度、出风温度、系统压力等参数，并形成报表，对于批次性空调性能和质量评估提供了准确有效的数据，改变了以往只能通过单体空调测试或者向司机了解具体空调使用效果不准确片面的情况。汽车空调出现的各种故障信息通过3G通讯模块适时发送到后台服务器，客服人员可第一时间了解空调出现的具体故障，通过跟CRM系统数据对接自动生成维修单，通知最近的服务人员或者服务站进行有针对性的修理，维修结束，维修单据审核结算并关闭，通过后台系统及跟CRM系统数据对接，可变被动服务为主动服务，提高了服务的及时性和有效性，在服务过程中减小人的因素干预，形成一个完整的闭环服务链。在汽车空调出现短期无法排除的非安全类故障而运营任务无法停止时，可通过后台服务器端远程控制干预，保证空调的运行。后台处理系统配合司机端操纵器可适时向全部车辆或者局部车辆发布保养提示、维修、操作指导等信息的功能，操纵器采用弹出窗口显示后台信息方式，相比平时集中培训及指导更加有效和便捷。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种汽车空调云控制系统，应用于汽车空调，所述汽车空调包括顶置电控盒、风机、离合器及传感器组，所述传感器组用于感测所述风机的工作状态并将传感器信号传送至所述顶置电控盒，其特征在于，所述系统包括：

操纵器，用于将用户设置的汽车空调运行参数转换为空调设置CAN总线报文输出，以及接收并以中文显示所述顶置电控盒、所述风机以及所述离合器的工作状态信息以及远程控制信息；

顶置控制模块，用于接收所述空调设置CAN总线报文以及所述传感器信号，进行逻辑判断和处理后输出相应的控制信号，同时远程发送所述空调设置CAN总线报文，以及接收远程控制数据并进行解析后输出相应的远程控制信号并向所述操纵器传送远程控制信息；

工作状态检测模块，用于检测所述顶置电控盒、所述风机以及所述离合器的工作状态，并转换为相应的工作状态CAN总线报文分别发送至所述操纵器以及所述顶置控制模块；

所述顶置控制模块进一步远程发送所述工作状态CAN总线报文；

云控制服务平台，用于通过互联网远程接收3G移动通讯基站传输的所述顶置控制模块发送的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据至所述顶置控制模块。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵器采用TFT 5英寸800×480分辨率彩色液晶触摸屏，所述操纵器的待机界面设置模式选择、风速选择、设定温度调整、用户设置、使用信息查询、循环风新风选择的至少其中之一的虚拟触摸按键，所述操纵器的显示屏上设置物理电源开关机按键。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操纵器接收所述工作状态CAN总线报文以及远程控制信号，进行解析处理后转化为中文字符在所述操纵器的显示屏上显示，同时存入所述操纵器内部的存储器中。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述顶置控制模块包括：

第一CAN总线驱动电路，采用CAN总线与所述操纵器以及所述工作状态检测模块相连，用于接收所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文；

第一单片机，用于对所述空调设置CAN总线报文以及所述传感器信号进行逻辑判断和处理后，根据处理结果生成相应的控制信号；

控制信号输出电路，用于将所述控制信号分别输出至所述工作状态检测模块以及所述顶置电控盒；

远程通讯模组，用于通过天线将所述第一单片机解析出的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文远程发送至所述3G移动通讯基站，以及从所述3G移动通讯基站接收所述云控制服务平台发送的远程控制数据并传送至所述第一单片机；

所述第一单片机进一步用于对所述远程控制数据进行解析后输出相应的远程控制信号，所述第一CAN总线驱动电路进一步用于向所述操纵器传送远程控制信息，所述控制信号输出电路进一步用于输出所述远程控制信号至所述顶置电控盒。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述顶置控制模块进一步包括：第一输入缓冲电路，用于接收所述传感器信号并进行阻抗变换后输出至所述第一单片机。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述顶置控制模块进一步包括：第二CAN总线驱动电路，所述第二CAN总线驱动电路采用CAN总线与整车CAN总线网络相连，用于发送所述控制信号和/或所述远程控制信号至所述整车CAN总线网络，以及接收所述整车CAN总线网络传送的汽车工作状态报文。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述顶置控制模块进一步包括：第一电源单元，用于为所述顶置控制模块中的组件供电。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述工作状态检测模块包括：

负载电流检测电路，用于对所述风机以及所述离合器的工作电流进行采样获取负载电流；

第二单片机，用于接收所述顶置控制模块输出的控制信号和所述顶置电控盒输出的控制信号并进行逻辑判断和处理，获取所述顶置电控盒的工作状态并转换为相应的工作状态CAN总线报文，以及接收所述负载电流并进行逻辑判断和处理，获取所述风机以及所述离合器的工作状态并转换为相应的工作状态CAN总线报文；

第三CAN总线驱动电路，采用CAN总线分别与所述操纵器以及所述顶置控制模块相连，用于将所有所述工作状态CAN总线报文分别发送至所述操纵器以及所述顶置控制模块。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工作状态检测模块进一步包括：比例放大电路，用于对所述负载电流进行比例放大后输出至所述第二单片机。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工作状态检测模块进一步包括：第二输入缓冲电路，用于接收所述顶置控制模块输出的控制信号和所述顶置电控盒输出的控制信号，并进行阻抗变换后输出至所述第二单片机。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工作状态检测模块进一步包括：第二电源单元，用于为所述工作状态检测模块中的组件供电。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云控制服务平台包括：

通信服务器，通过互联网接入相应3G移动通讯基站，以接收所述顶置控制模块发送的所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文，以及发送远程控制数据至所述顶置控制模块；

数据库服务器，用于存储所述空调设置CAN总线报文和所述工作状态CAN总线报文；

云控制器，用于调用所述数据库服务器存储的数据进行显示和/或查询，以及生成远程控制数据并经所述通信服务器传送至所述顶置控制模块。