CN110456838B - 一种车内超温控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车内超温控制系统和方法，该系统包括制冷设备、车内温度传感器、整车高压电源、整车低压电源和空调控制器，整车低压电源连接空调控制器，整车高压电源连接制冷设备，空调控制器分别连接制冷设备和车内温度传感器，其特征在于，空调控制器包括处理器，以及分别连接处理器的控制器温度检测模块和低功耗处理模块，整车低压电源连接控制器温度检测模块和低功耗处理模块。与现有技术相比，本发明实现了实时低功耗地检测车内环境的温度，对车内进行超温控制，并且使得空调控制器的实时检测功耗电流保持0.2mA以下，降低整车低压电源的电量消耗，确保整车的控制稳定性。

Description

一种车内超温控制系统和方法

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，尤其是涉及一种车内超温控制系统和方法。

背景技术

随着新能源汽车工业的迅速发展，汽车的智能化和自动化程度越来越高。人们已经不能简单地满足在行驶过程中的开启和关闭空调对车内温度进行控制。越来越多的用户需要汽车在无人状态时仍然能够提供自动控温的服务，即当车内温度超过目标值后自动启动空调实现车内温度的降低，这样用户就可以避免在遇到车辆暴晒或夏季炎热进入车内引起的高温不适。

新能源汽车在无人状态时是处于休眠状态，所有支持休眠要求的控制器都会使用整车低压的12V电源的作为休眠时的电源需求，如果休眠电流控制不好，就会导致整车低压电源过早亏电，最终会影响整车控制，所以整车对控制器的低功耗要求很高。现有新能源汽车的空调控制器和车内温度检测器在工作时都需要较高的功率需求，因此无法适用于休眠状态时的车内温度实时监控。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车内超温控制系统和方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车内超温控制系统，包括制冷设备、车内温度传感器、整车高压电源、整车低压电源和空调控制器，所述的整车低压电源连接空调控制器，所述的整车高压电源连接制冷设备，所述的空调控制器分别连接制冷设备和车内温度传感器，所述的空调控制器包括处理器，以及分别连接处理器的控制器温度检测模块和低功耗处理模块，所述的整车低压电源连接控制器温度检测模块和低功耗处理模块；

当处理器处于休眠状态时，整车低压电源给控制器温度检测模块供电用于实时检测空调控制器周边的温度数据，当空调控制器周边的温度大于第一设定值时，控制器温度检测模块唤醒处于休眠状态的处理器，处理器通过车内温度传感器检测车内温度数据，当车内温度大于第二设定值时，处理器控制制冷设备运行。

进一步地，所述的空调控制器还包括电源处理模块，所述的低功耗处理模块和控制器温度检测模块均通过电源处理模块连接整车低压电源。

进一步地，所述的空调控制器还包括LIN模块、执行器接口和传感器接口，所述的制冷设备连接执行器接口，该执行器接口通过LIN模块分别连接处理器和低功耗处理模块，所述的车内温度传感器连接传感器接口，该传感器接口分别连接低功耗处理模块和处理器。

进一步地，制冷设备布置在车前舱，通过位于乘客舱空调箱部件为乘客舱进行降温处理。

进一步地，所述的处理器为单片机。

进一步地，所述的控制器温度检测模块采用MAX6509温度开关芯片。

进一步地，包括以下步骤：

S1、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度数据，此时处理器处于休眠状态；

S2、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度是否大于第一设定值，若是，则控制器温度检测模块唤醒处于休眠状态的处理器，执行步骤S3，若否则执行步骤S1；

S3、判断车内温度是否大于第二设定值，若是，则执行步骤S5；若否，则执行步骤S6；

S4、处理器开启周期性唤醒模式，即处理器每休眠一段时自动唤醒一次，唤醒后处理器通过车内温度传感器检测车内温度数据，执行步骤S3；

S5、控制制冷设备运行，并且判断车内温度是否小于第三设定值，若是，则执行步骤S6，若否，则循环执行步骤S5；

S6、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度数据，判断空调控制器周边的温度数据是否小于第四设定值，若是，则执行步骤S1；若否，则执行步骤S4。

进一步地，周期性唤醒模式的间隔时间为60～300秒。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在空调控制器内设置了控制器温度检测模块，实现实时低功耗地检测所处环境的温度，通过控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度替代直接使用车内温度传感器的检测方式，当检测到空调控制器温度达到设定温度时，才开启真正的车内温度检测，使得空调控制器的实时检测功耗电流保持0.2mA以下，降低整车低压电源的电量消耗，确保整车的控制稳定性。

2、本发明在空调控制器的处理器被唤醒后采用周期性唤醒模式，通过低功耗处理模块在空调控制器休眠时断开各个接口和车内温度传感器的电路，避免电量消耗；周期性的唤醒处理器并且利用车内温度传感器检测车内温度数据，使得空调控制器在超温情况下平均休眠电流也能够保持在0.2mA以下，降低整车低压电源的电量消耗。

3、控制器温度检测模块采用MAXIM公司的MAX6509芯片，它是一种通过外接一电阻来设定温度阈值的温度开关芯片，实际工作消耗电流仅32uA，满足实际低功耗的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为控制器温度检测模块的电路示意图。

图3为MAX_6509输出电平特性示意图。

图4为传感器接口的电路示意图。

图5为电源处理模块的电路示意图。

图6为CAN模块的电路示意图。

图7为LIN模块的电路示意图。

图8为低功耗处理模块的电路示意图。

图9为本发明控制方法的流程示意图。

附图标记：1、制冷设备，2、车内温度传感器，3、整车高压电源，4、整车低压电源，5、空调控制器，51、处理器，52、低功耗处理模块，53、控制器温度检测模块，54、电源处理模块，55、CAN模块，56、LIN模块，57、执行器接口，58、传感器接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所述，本实施例提供了一种车内超温控制系统，实现了整车休眠情况下的车内环境温度的实时监测，既满足整车休眠低功耗要求，也具有主动降温功能。

本控制系统包括制冷设备1、车内温度传感器2、整车高压电源3、整车低压电源4和空调控制器5。整车低压电源4连接空调控制器5，整车高压电源3连接制冷设备1，空调控制器5分别连接制冷设备1和车内温度传感器2。其中，空调控制器5包括处理器51，以及分别连接处理器51的控制器温度检测模块53和低功耗处理模块52，整车低压电源4连接控制器温度检测模块53和低功耗处理模块52。空调控制器5还包括电源处理模块54、CAN模块55、LIN模块56、执行器接口57和传感器接口58。低功耗处理模块52和控制器温度检测模块53均通过电源处理模块54连接整车低压电源4。处理器51和电源处理模块54均连接CAN模块55。制冷设备1连接执行器接口57，该执行器接口57通过LIN模块56分别连接处理器51和低功耗处理模块52。车内温度传感器2连接传感器接口58，该传感器接口58分别连接低功耗处理模块52和处理器51。

本实施例中处理器51采用飞思卡尔9S12XEG128的单片机。处理器51满足低压供电范围7～18VDC供电范围要求，采用CAN与整车进行通讯，支持CAN网络远程唤醒，波特率为500kbps，整车上电状态作为空调控制器的本地时间唤醒信号。

制冷设备1主要由压缩机及相关制冷部件组成，位置布置于汽车的前舱部位，通过位于乘客舱的空调箱部件为乘客舱进行降温处理。压缩机与空调控制器5采用LIN通讯方式，通讯波特率：19200bps。

车内温度传感器2安装在乘客舱内，空调控制器5通过检测该传感器温度反馈结果来控制车内温度。车内温度传感器2采用的是热电阻式温度传感器。由于其阻值特征为负温度系数，采集中还需要满足实际使用范围的检测精度，实际设计电路通过电阻分压方式采集获取温度值信息，所以导致满足处理器休眠电流要求的前提下，就无法做到车内温度实时监测。本实施例通过周期唤醒处理器的方式来进行温度检测，通过周期唤醒的平均功耗方式来降低空调控制器5整体的功耗。车内温度传感器2采用分段拟合函数的方法将检测到的热电阻电压值换算成温度结果。

整车高压电源3为新能源汽车的主动力电池，电池电压范围为240～450VDC，该电池为制冷系统压缩机提供动力电源。

如图2和图3所示，控制器温度检测模块53采用MAXIM公司的MAX6509芯片，它是一种通过外接一个电阻来设定温度阈值的温度开关芯片。该模块功能是满足低功耗的前提下实时检测空调控制器周边实际温度，当检测的温度结果超过开关阈值时输出为低电平，该电平用于唤醒休眠中的处理器。控制器温度检测模块53实际工作消耗电流仅32uA，满足实际低功耗的要求。

该模块具体模块外接温度设定电阻的计算公式如下：

R30＝((8.38×10^4)/T)－211.36+((1.3×10^5)/T^2)单位(kΩ)

式中，T为绝对温度(即设定温度t℃+273℃)。本实施例要求为70℃时电路产生输出信号唤醒处理器51，电阻R30选择34kΩ。

图3为MAX_6509输出的状态变化时序图，其中，迟滞HYSTERESIS＝10℃，设定温度Tth＝70℃。当控制器处于休眠情况下，当控制器温度高于70℃，TEMP_WAKE_UP输出为低电平，用于唤醒处理器，再当控制器温度下降至60℃产生高电平。

图4为传感器接口58的电路示意图，VCC_5V_A为低功耗处理模块52输出的5V电压，休眠是该电压停止输出达到低功耗目的，TEMP_IN为车内温度传感器2输入信号，电压信号经过滤波处理后有MCU_TEMP_IN输入至处理器51进行计算处理。

如图5所示，电源处理模块54采用L5150BN的芯片，满足低压供电范围7～18VDC供电范围要求，处理器51通过检测B+_A模拟电压值进行电源管理，VCC_5V为处理器51、CAN模块55、控制器温度检测模块53的供电电源。

如图6所示，CAN模块55采用带网络唤醒的CAN接口芯片TJA1040，CAN_STB为CAN接口模块的休眠控制端，当该脚为低电平CAN接口模块进入正常工作状态；当该脚为高电平或悬空，在处理器51休眠时如果整车CAN网络上有报文发出，CAN1_RXD将会唤醒处理器51。

如图7所示，LIN模块56采用TJA1020芯片电路，当处理器51进入休眠通过处理器51将供电电源VCC_5V_A关断，已达到低功耗的目的。

图8为低功耗处理模块52的电路示意图，当处理器51进入休眠时会5V_CON输出悬空，Q1截止温度检测模块与LIN接口模块停止供电，用以减少静态电流消耗。当处理器51唤醒后5V_CON输出低电平，VCC_5V_A输出电压，相应电路正常供电，当处理器51进入休眠时B+_CON输出悬空，Q2、Q3截止制冷设备的压缩机控制器电源停止供电，用以减少静态电流消耗。当处理器51唤醒后B+_CON输出高电平，B+_B输出12V电压为压缩机控制电路供电。

如图9所示，本车内超温控制系统的控制方法包括以下步骤：

步骤S1、控制器温度检测模块53检测空调控制器5周边的温度数据，此时处理器51处于休眠状态；

步骤S2、控制器温度检测模块53检测空调控制器5周边的温度是否大于第一设定值，若是，则控制器温度检测模块53唤醒处于休眠状态的处理器51，执行步骤S3，若否则执行步骤S1；处理器51被唤醒的同时，低功耗处理模块52启动实现相关接口电路的通电。

步骤S3、，处理器51通过车内温度传感器3判断车内温度是否大于第二设定值，若是，则执行步骤S5；若否，则执行步骤S6；

步骤S4、处理器51开启周期性唤醒模式，即处理器51每休眠一段时自动唤醒一次，唤醒后处理器51通过车内温度传感器检测车内温度数据，执行步骤S3；

步骤S5、控制制冷设备运行，并且判断车内温度是否小于第三设定值，若是，则执行步骤S6，若否，则循环执行步骤S5；

步骤S6、控制器温度检测模块53检测空调控制器5周边的温度数据，判断空调控制器5周边的温度数据是否小于第四设定值，若是，则执行步骤S1；若否，则执行步骤S4。

进一步地，周期性唤醒模式的间隔时间一般为60～300秒，本实施例使用180秒。

进一步地，第一设定值为70℃，第二是设定值为40℃，第三设定值为30℃，第四设定值为60℃。

本实施例能够实时检测车内温度变化，当车内温度超限后，空调控制器5自动开启制冷设备1对车内环境温度进行降温处理，车内温度恢复到正常设定下限值后再次进入整车休眠状态。解决了直接使用车内温度传感器2自身电路消耗电流超过低功耗要求的弊端，休眠电流保持在0.2mA以下，满足整车对单个控制器低功耗标准要求。最终实现了实时低功耗检测车内温度的目的。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车内超温控制系统的控制方法，所述控制系统包括制冷设备、车内温度传感器、整车高压电源、整车低压电源和空调控制器，所述的整车低压电源连接空调控制器，所述的整车高压电源连接制冷设备，所述的空调控制器分别连接制冷设备和车内温度传感器，其特征在于，所述的空调控制器包括处理器，以及分别连接处理器的控制器温度检测模块和低功耗处理模块，所述的整车低压电源连接控制器温度检测模块和低功耗处理模块；

当处理器处于休眠状态时，整车低压电源给控制器温度检测模块供电用于实时检测空调控制器周边的温度数据，当空调控制器周边的温度大于第一设定值时，控制器温度检测模块唤醒处于休眠状态的处理器，处理器通过车内温度传感器检测车内温度数据，当车内温度大于第二设定值时，处理器控制制冷设备运行；

控制方法包括以下步骤：

S1、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度数据，此时处理器处于休眠状态；

S2、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度是否大于第一设定值，若是，则控制器温度检测模块唤醒处于休眠状态的处理器，执行步骤S3，若否则执行步骤S1；

S3、判断车内温度是否大于第二设定值，若是，则执行步骤S5；若否，则执行步骤S6；

S4、处理器开启周期性唤醒模式，即处理器每休眠一段时自动唤醒一次，唤醒后处理器通过车内温度传感器检测车内温度数据，执行步骤S3；

S5、控制制冷设备运行，并且判断车内温度是否小于第三设定值，若是，则执行步骤S6，若否，则循环执行步骤S5；

S6、控制器温度检测模块检测空调控制器周边的温度数据，判断空调控制器周边的温度数据是否小于第四设定值，若是，则执行步骤S1；若否，则执行步骤S4。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的空调控制器还包括电源处理模块，所述的低功耗处理模块和控制器温度检测模块均通过电源处理模块连接整车低压电源。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的空调控制器还包括LIN模块、执行器接口和传感器接口，所述的制冷设备连接执行器接口，该执行器接口通过LIN模块分别连接处理器和低功耗处理模块，所述的车内温度传感器连接传感器接口，该传感器接口分别连接低功耗处理模块和处理器。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，制冷设备布置在车前舱，通过位于乘客舱空调箱部件为乘客舱进行降温处理。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的处理器为单片机。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述的控制器温度检测模块采用MAX6509温度开关芯片。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，周期性唤醒模式的间隔时间为60～300秒。