CN109278494A - 实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法，包括PM2.5传感器模块、AQS传感器、空调控制器和内外循环切换单元；所述PM2.5传感器模块用于感知车内和车外的PM2.5浓度变化；所述AQS传感器用于探测车外的氧化性及还原性气体的浓度变化；所述空调控制器用于接收PM2.5传感器模块和AQS传感器所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元执行切换动作。本发明能够基于车内和车外的空气质量情况自动切换汽车空调的内外循环风门模式，确保了乘员舱实时处在最优的健康呼吸状态。

Description

实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法
技术领域
本发明属于汽车乘员舱健康呼吸技术领域，具体涉及一种实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法。
背景技术
近年来，用户对汽车乘员舱健康呼吸的关注度和要求越来越高。据汽车之家的网络调查显示，高达93.4％的用户关注车内空气质量问题，且仅有21.1％的用户对现有的车内空气质量表示满意。健康的乘员舱呼吸环境受到车内、外空气质量的影响，具体包括PM2.5、PM10、O3、CO、NOX、NH3等污染物。
PM2.5是环境大气中空气动力学直径小于等于2.5um的颗粒物。它能较长时间内飘浮于空中。与较粗的气体颗粒物相比，PM2.5粒径小、活性强、易附带有毒、有害物质(如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、传输距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态，全球每年约210万人死于PM2.5等颗粒物浓度上升。氧化性及还原性气体(如CO、NOx和NH3等)主要来源于汽车尾气排放、工业污染排放等污染源。针对人体呼吸，CO会更快的与血液中的血红蛋白结合，从而削弱血液流向各组织输送氧的功能，危害中枢神经系统，造成人的反应、理解力、记忆力下降，严重者有生命危险；氮氧化物会刺激呼吸道粘膜、造成呼吸系统功能失常。
因此，有必要开发一种实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现乘员舱实时最优呼吸的系统及方法，能基于车内和车外的空气质量情况自动切换汽车空调的内外循环风门模式，以确保乘员舱实时处在最优的健康呼吸状态。
本发明所述的实现乘员舱实时最优呼吸的系统，包括PM2.5传感器模块、AQS传感器、空调控制器和内外循环切换单元，所述PM2.5传感器模块、AQS传感器分别与空调控制器连接，空调控制器与内外循环切换单元连接；
所述PM2.5传感器模块用于感知车内和车外的PM2.5浓度变化；
所述AQS传感器用于探测车外的氧化性及还原性气体(如CO、NOx和NH3等)的浓度变化；
所述空调控制器用于接收PM2.5传感器模块和AQS传感器所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元执行切换动作。
本发明所述的一种实现乘员舱实时最优呼吸的方法，采用如本发明所述的实现乘员舱实时最优呼吸的系统，其方法包括以下步骤：
利用PM2.5传感器模块实时感知车内PM2.5的浓度PI_PM25和车外PM2.5的浓度PO_PM25；
利用AQS传感器探测车外的氧化性及还原性气体的浓度并输出车外空气质量等级；
空调控制器接收PM2.5传感器模块和AQS传感器所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元执行切换动作。
进一步，所述AQS传感器用于探测车外的氧化性及还原性气体的浓度变化并输出对应的空气质量等级，各空气质量等级对应的PWM占空比、污染情况、P_AQS和增长梯度的关系如下：
空气质量等级 PWM占空比 污染情况 P_AQS 增长梯度
0 15％ 新鲜空气 0 0
1 30％ 低增长污染 3 3
2 40％ 中增长污染 8 5
3 50％ 急速增长污染 18 15
4 60％ 高增长污染 33 20
5 70％ 非常高速增长污染 53 25
。
进一步，所述车外空气质量得分PO的计算公式如下：
PO＝1000-PO_PM25–P_AQS*10。
进一步，所述车内空气质量得分PI的计算公式如下：
PI＝1000–PI_PM25。
进一步，若空调处于外循环风门模式，且PI≥PO+SG1，则空调控制器控制内外循环切换单元将汽车空调的外循环风门模式切换为内循环风门模式，其中，SG1为避免频繁切换的保护间隔；
若空调处于内循环风门模式，且PO≥PI+SG2，则空调控制器控制内外循环切换单元将汽车空调的内循环风门模式切换为外循环风门模式，其中，SG2为避免频繁切换的保护间隔。
进一步，所述SG1的取值30；所述SG2的取值30。
本发明具有以下优点：它通过PM2.5传感器模块感知车内、外的PM2.5浓度变化，通过空气质量传感器(Air Quality Sensor，AQS)感知车外的氧化性及还原性气体(如CO、NOx和NH3等)的浓度变化；并基于以上感知的数据实现自动切换汽车空调的内外循环风门模式，从而实现保障用户所处的乘员舱实时处在最优的健康呼吸状态。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、PM2.5传感器模块，2、AQS传感器，3、空调控制器，4、内外循环切换单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示的实现乘员舱实时最优呼吸的系统，包括PM2.5传感器模块1、AQS传感器2、空调控制器3和内外循环切换单元4。其中，PM2.5传感器模块1、AQS传感器2分别与空调控制器3连接，空调控制器3与内外循环切换单元4连接。其中：所述PM2.5传感器模块1用于感知车内和车外的PM2.5浓度变化。所述AQS传感器2用于探测车外的氧化性及还原性气体的浓度变化。所述空调控制器3用于接收PM2.5传感器模块1和AQS传感器2所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元4执行切换动作。
本实施例中，汽车空调内外循环风门模式包含内循环风门模式和外循环风门模式两种模式，其中内循环风门模式是指：乘员舱内的空气不与车外的空气混合，乘员舱内的空气仅在内部循环流动；外循环风门模式是指：引入车外新风与车内空气混合、循环。
本实施例中，PM2.5传感器模块采用双通道PM2.5传感器。
本发明所述的一种实现乘员舱实时最优呼吸的方法，采用如本发明所述的实现乘员舱实时最优呼吸的系统，其方法包括以下步骤：
(1)利用PM2.5传感器模块1实时感知车内PM2.5的浓度PI_PM25和车外PM2.5的浓度PO_PM25。本实施例中，用浓度数值来表示PM2.5的得分情况，如车外PM2.5浓度为100，则车外PM2.5得分PO_PM25为100；如车内PM2.5浓度为120，则车内PM2.5得分PI_PM25为120，得分越高，表示空气质量越差。
(2)利用AQS传感器2探测车外的氧化性及还原性气体的浓度并输出车外空气质量等级。本实施例中，AQS传感器2的气体感知单元通过金属氧化物图层实现，一般需要感知几种气体，就需要几种金属氧化物图层(如感知CO、NO2的AQS，需要两个金属氧化物图层，分别用于感知CO、NO2)。当气体接触金属氧化物涂层时，会引起电子迁移，从而改变金属氧化物图层的电阻变化；通过分析金属氧化物图层的电阻变化与气体浓度变化的对应关系，从而输出预设的空气质量等级。本实施例中，各空气质量等级对应的PWM占空比、污染情况、P_AQS和增长梯度的关系如下：
(3)空调控制器3接收PM2.5传感器模块1和AQS传感器2所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元4执行切换动作。
本实施例中，所述车外空气质量得分PO的计算公式如下：
PO＝1000-PO_PM25–P_AQS*10。
本实施例中，所述车内空气质量得分PI的计算公式如下：
PI＝1000–PI_PM25。
本实施例中，空调控制器3通知内外循环切换执行单元，执行动作逻辑包括：
若空调处于外循环风门模式，且PI≥PO+SG1，则空调控制器3控制内外循环切换单元4将汽车空调的外循环风门模式切换为内循环风门模式，其中，SG1为避免频繁切换的保护间隔；SG1的取值为30。
若空调处于内循环风门模式，且PO≥PI+SG2，则空调控制器3控制内外循环切换单元4将汽车空调的内循环风门模式切换为外循环风门模式，其中，SG2为避免频繁切换的保护间隔，SG2的取值为30。

Claims (7)

1.一种实现乘员舱实时最优呼吸的系统，其特征在于：包括PM2.5传感器模块(1)、AQS传感器(2)、空调控制器(3)和内外循环切换单元(4)，所述PM2.5传感器模块(1)、AQS传感器(2)分别与空调控制器(3)连接，空调控制器(3)与内外循环切换单元(4)连接；
所述PM2.5传感器模块(1)用于感知车内和车外的PM2.5浓度变化；
所述AQS传感器(2)用于探测车外的氧化性及还原性气体的浓度变化；
所述空调控制器(3)用于接收PM2.5传感器模块(1)和AQS传感器(2)所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元(4)执行切换动作。
2.一种实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的实现乘员舱实时最优呼吸的系统，其方法包括以下步骤：
利用PM2.5传感器模块(1)实时感知车内PM2.5的浓度PI_PM25和车外PM2.5的浓度PO_PM25；
利用AQS传感器(2)探测车外的氧化性及还原性气体的浓度；
空调控制器(3)接收PM2.5传感器模块(1)和AQS传感器(2)所采集的数据，并基于所采集的数据计算出车外空气质量得分PO和车内空气质量得分PI，并根据车外空气质量得分PO、车内空气质量得分PI以及内外循环风门的状态，制定出内外循环风门的自动切换模式，并通知内外循环切换单元(4)执行切换动作。
3.根据权利要求2所述的实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：所述AQS传感器(2)用于探测车外的氧化性及还原性气体的浓度变化并输出对应的空气质量等级，各空气质量等级对应的PWM占空比、污染情况、P_AQS和增长梯度的关系如下：
4.根据权利要求3所述的实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：所述车外空气质量得分PO的计算公式如下：
PO＝1000-PO_PM25–P_AQS*10。
5.根据权利要求4所述的实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：
所述车内空气质量得分PI的计算公式如下：
PI＝1000–PI_PM25。
6.根据权利要求2至5任一所述的实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：
若空调处于外循环风门模式，且PI≥PO+SG1，则空调控制器(3)控制内外循环切换单元(4)将汽车空调的外循环风门模式切换为内循环风门模式，其中，SG1为避免频繁切换的保护间隔；
若空调处于内循环风门模式，且PO≥PI+SG2，则空调控制器(3)控制内外循环切换单元(4)将汽车空调的内循环风门模式切换为外循环风门模式，其中，SG2为避免频繁切换的保护间隔。
7.根据权利要求6所述的实现乘员舱实时最优呼吸的方法，其特征在于：所述SG1的取值为30；所述SG2的取值为30。
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