CN111186277A - 车内空气质量监控方法及监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了车内空气质量监控方法，包括：获取车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外。获取车内的温度参数和湿度参数，依据温度参数和湿度参数计算露点差值T。依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换，使得车内空气质量为优或者车内空气质量优于车外空气质量，并且避免玻璃起雾。本发明还揭示了执行上述方法的车内空气质量监控装置，包括：车内空气质量传感器、车外空气质量传感器、空调控制器、空气质量滤芯、鼓风机和风门电机。本发明能够根据车内外空气质量、温度和湿度，及时对内外循环进行调整。在保证车内的空气质量的同时也能降低二氧化碳浓度过高或者玻璃起雾的风险。

Description

车内空气质量监控方法及监控装置
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车车内空气质量的监测及控制方法。
背景技术
对于车内驾驶员和乘客而言，车内空气质量是影响驾乘舒适性的重要指标。在车窗开启时，车内空间与车外空间相通，此时车内空气质量等同于车外空气质量。在车窗关闭时，车内形成封闭的空间。这时，车上的空调系统通过外循环和内循环的切换使得车内空气与车外相通或者相隔离。在空调系统切换至外循环时，车内空气与车外空气相通。在空调系统切换至内循环时，车内空气与车外空气相隔离。
内循环和外循环的切换原则主要是考虑以下几个方面：车内的二氧化碳浓度是否过高引起驾乘人员不适；车内空气质量和车外空气质量；车内湿度和温度是否存在玻璃起雾的风险。
目前阶段，对于内循环和外循环切换的时机并不是根据实际数据进行切换，主要是依靠车内人员人工控制或者按照设定的周期进行切换。比如：在车内人员感到头晕时，可能是二氧化碳浓度较高，此时会切换至外循环。如果车外空气较差，导致进入车内的空气有异味，可以切换到内循环。发现车窗有起雾的情况，切换至外循环。又或者，设定每隔20分钟切换一次外循环并保持5-10分钟，然后继续回到内循环继续运行20分钟。
无论是哪一种方式，都不是根据实际情况进行实时切换，因此都存在引起车内驾乘人员不适的可能性。
发明内容
本发明旨在提出一种车内空气质量的监控方法和监控装置，能够根据车内空气质量、温度和湿度的实际状况，及时对内外循环进行调整。
根据本发明的一实施例，提出一种车内空气质量监控方法，包括：
获取车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外；
获取车内的温度参数和湿度参数，依据温度参数和湿度参数计算露点差值T；
依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换，使得车内空气质量为优或者车内空气质量优于车外空气质量，并且避免玻璃起雾。
在一个实施例中，依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换包括：
S1、判断车外空气质量指数Q外是否满足优的标准，若Q外≤优的标准G，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；若Q外>优的标准G，则进入步骤S2；
S2、判断车外空气质量指数Q外是否满足良的标准，若Q外≤良的标准Y，则进入步骤S3；若Q外>良的标准Y，则进入步骤S6；
S3、比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S4；
S4、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S5；
S5、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外以及露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；
S6、车外空气质量指数Q外不满足良的标准，比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S7；
S7、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至完全内循环，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S8；
S8、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1。
在一个实施例中，在步骤S4中，优的标准G<Q外≤良的标准Y，露点差值T>区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*100％。
在一个实施例中，在步骤S5中，优的标准G<Q外<良的标准Y，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*(T/(W-V))*100％。
在一个实施例中，在步骤S8中，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(T/(W-V))*100％。
在一个实施例中，车内空气质量指数Q内由车内空气质量传感器检测，车内空气质量传感器安装在靠近驾驶员头部的位置；车外空气质量指数Q外由车外空气质量传感器检测，车外空气质量传感器安装在外循环进风口处；温度参数和湿度参数由温湿度传感器检测，温湿度传感器安装在玻璃内侧，温湿度传感器检测车内温度、玻璃温度和车内湿度，依据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T。
根据本发明的一实施例，提出一种车内空气质量监控装置，执行前述的车内空气质量监控方法，该车内空气质量监控装置包括：车内空气质量传感器、车外空气质量传感器、空调控制器、空气质量滤芯、鼓风机和风门电机。车内空气质量传感器检测车内空气质量指数Q内。车外空气质量传感器检测车外空气质量指数Q外。温湿度传感器检测车内温度、玻璃温度和车内湿度。空调控制器连接到车内空气质量传感器、车外空气质量传感器和温湿度传感器，根据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T，依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T产生控制信号。空气质量滤芯安装在进风口处，对进入车内的空气进行过滤。鼓风机紧贴空气质量滤芯设置，鼓风机根据空调控制器输出的控制信号工作，将经过空气质量滤芯的空气导入车内。风门电机连接到安装在进风口的风门，风门电机根据空调控制器输出的控制信号调节风门，在内循环和外循环之间转换。
在一个实施例中，车内空气质量传感器安装在靠近驾驶员头部的位置。车外空气质量传感器安装在外循环进风口处。温湿度传感器安装在玻璃内侧。
在一个实施例中，车内空气质量传感器通过LIN总线连接到空调控制器。车外空气质量传感器通过LIN总线连接到空调控制器。温湿度传感器通过LIN总线连接到车身控制器，车身控制器通过CAN总线连接到空调控制器。
在一个实施例中，风门电机根据空调控制器输出的控制信号调节风门开度，切换至完全内循环、部分内循环或者完全外循环。
本发明的车内空气质量的监控方法和监控装置能够根据车内外空气质量、温度和湿度的实际状况，及时对内外循环进行调整。一方面保证车内的空气质量，另一方面也能降低二氧化碳浓度过高或者玻璃起雾的风险。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的执行过程。
图2揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是车内外空气质量比较的控制曲线。
图3揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是以车外空气质量为依据的控制曲线。
图4揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是车内露点差值的控制曲线。
图5揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控装置的结构框图。
具体实施方式
本发明的车内空气质量监控方法主要根据以下几个方面的数据来对内循环和外循环进行切换。
第一方面是比较车内外的空气质量：当车外空气质量优于车内空气质量时，优先选择外循环，当车内空气质量优于车外空气质量时，优选选择内循环。图2揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是第一方面即车内外空气质量比较的控制曲线。
车内空气质量指数Q内≤车外空气质量指数Q外，即Q内/Q外的值在0～1之间，选择完全内循环，即100％内循环；
车内空气质量指数Q内>车外空气质量指数Q外，即Q内/Q外的值>1，选择完全外循环，即100％外循环。
由于外循环可以向车内导入新鲜空气，排出二氧化碳和水汽，因此在车外空气质量达标时，外循环是优先的选择。只有当Q内≤Q外时，说明外部空气较差，此时才使用内循环，隔断车外较差的空气进入到车内。
第二方面是判断车外空气质量的状况。前面已经介绍过，在车外空气质量达标时，选择外循环将车外空气引入车内是优先的选择。因此第二方面是以车外空气质量为依据进行控制。当车外空气质量为优时，选择完全外循环。当车外空气质量在优良之间时，选择部分内循环。当车外空气质量比良更差时，选择完全内循环。图3揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是以车外空气质量为依据的控制曲线。
在图3所示的实施例中，车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外以PM2.5的数值作为参考。其中优的标准G参照国家标准可以设置为35μg/m3(国家标准规定的日均浓度值为“优”的上限)，良的标准Y参照国家标准可以设置为75μg/m3(国家标准规定的日均浓度值为“良”的上限)。
若Q外≤优的标准G，则切换至完全外循环，即100％外循环，以将车外优质的新鲜空气导入车内。
优的标准G<Q外≤良的标准Y，则切换至部分内循环，内循环比例与Q外相关，且根据Q外的数值在Y和G之间呈线性变化。
若Q外>良的标准Y，则说明车外空气较差，切换至完全内循环，即100％内循环。
第三方面是判断车内玻璃起雾的风险。车内温度和湿度的变化会引起玻璃起雾，玻璃起雾会阻挡视线引起驾驶风险。长时间的内循环运行会引起玻璃起雾，而预判是否存在玻璃起雾风险时可以使用露点差值这个参数。根据车内温度和车内湿度可以计算当前的露点温度，再获取玻璃温度，依据玻璃温度和露点温度的差就能得到露点差值T这个参数。当露点差值T足够大时，不存在起雾风险。当露点差值T较小时，就存在起雾风险。图4揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的控制逻辑曲线，该曲线是车内露点差值的控制曲线。在图4所示的实施例中，对露点差值T设置了参考区间，区间上限W为6K，区间下限V为2K。
当露点差值T>区间上限W时，表示没有起雾风险，可以使用完全内循环，即100％内循环。
当区间下限V≤露点差值T≤区间上限W时，表示存在一定的起雾风险，需要切换至部分内循环，内循环比例与露点差值T相关，且根据露点差值T的数值在V和W之间呈线性变化。
当露点差值≤区间下限V时，表示存在很大的起雾风险，需要强制切换值完全外循环，即即100％外循环。
上述的三个方面的控制逻辑在实际的应用中是组合应用，因为在实际的情况中，Q内、Q外、露点差值T存在多种组合的可能性，需要综合上述三种控制逻辑。
图1揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控方法的执行过程。参考图1所示，该车内空气质量监控方法包括：
获取车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外。在一个实施例中，车内空气质量指数Q内由车内空气质量传感器检测，车内空气质量传感器安装在靠近驾驶员头部的位置，比如可以放置在车内靠近后视镜的位置。车外空气质量指数Q外由车外空气质量传感器检测，车外空气质量传感器安装在外循环进风口处。
获取车内的温度参数和湿度参数，依据温度参数和湿度参数计算露点差值T。在一个实施例中，温度参数和湿度参数由温湿度传感器检测，温湿度传感器安装在玻璃内侧，比如可以设置在前挡风玻璃内侧的边缘处，比如上边缘或者下边缘处。温湿度传感器检测车内温度、玻璃温度和车内湿度，依据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T。具体而言，是根据车内温度和车内湿度可以计算当前的露点温度，然后再获取玻璃温度，依据玻璃温度和露点温度的差就能得到露点差值T这个参数。
依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换，使得车内空气质量为优或者车内空气质量优于车外空气质量，并且避免玻璃起雾。在一个实施例中，依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换这个步骤包括：
S1、判断车外空气质量指数Q外是否满足优的标准，若Q外≤优的标准G，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；若Q外>优的标准G，则进入步骤S2。
S2、判断车外空气质量指数Q外是否满足良的标准，若Q外≤良的标准Y，则进入步骤S3；若Q外>良的标准Y，则进入步骤S6。
S3、比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S4。
S4、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S5。在步骤S4中，优的标准G<Q外≤良的标准Y，露点差值T>区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*100％，在图中标记为部分内循环模式A。
S5、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外以及露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1。在步骤S5中，优的标准G<Q外<良的标准Y，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*(T/(W-V))*100％，在图中标记为部分内循环模式B。
S6、车外空气质量指数Q外不满足良的标准，比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S7。
S7、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至完全内循环，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S8。
S8、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1。在步骤S8中，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(T/(W-V))*100％，在图中标记为部分内循环模式C。
本发明还提出一种车内空气质量监控装置，该车内空气质量监控装置执行前述的车内空气质量监控方法。，图5揭示了根据本发明的一实施例的车内空气质量监控装置的结构框图。如图5所示，该车内空气质量监控装置包括：车内空气质量传感器102、车外空气质量传感器104、温湿度传感器106、空调控制器108、空气质量滤芯110、鼓风机112和风门电机114。
车内空气质量传感器102检测车内空气质量指数Q内，车内空气质量传感器102安装在靠近驾驶员头部的位置，比如可以放置在车内靠近后视镜的位置。
车外空气质量传感器104检测车外空气质量指数Q外，车外空气质量传感器104安装在外循环进风口处。
温湿度传感器106检测车内温度、玻璃温度和车内湿度。在一个实施例中，温湿度传感器106检测车内温度、玻璃温度和车内湿度。温湿度传感器安装在玻璃内侧，比如可以设置在前挡风玻璃内侧的边缘处，比如上边缘或者下边缘处。
空调控制器108连接到车内空气质量传感器102、车外空气质量传感器104和温湿度传感器106。空调控制器108根据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T，具体而言，是根据车内温度和车内湿度可以计算当前的露点温度，然后再获取玻璃温度，依据玻璃温度和露点温度的差就能得到露点差值T这个参数。空调控制器108依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T产生控制信号。空调控制器108产生控制信号的过程可以参考图1所示的过程。在图示的实施例中，车内空气质量传感器102通过LIN总线连接到空调控制器108、车外空气质量传感器104通过LIN总线连接到空调控制器108、温湿度传感器106通过LIN总线连接到车身控制器(BCM)116，车身控制器(BCM)116再通过CAN总线连接到空调控制器108。
空气质量滤芯110安装在进风口处，对进入车内的空气进行过滤。
鼓风机112紧贴空气质量滤芯110设置，在一个实施例中，鼓风机112可以设置在空气质量滤芯110的下方。鼓风机112根据空调控制器108输出的控制信号工作，将经过空气质量滤芯的空气导入车内。
风门电机114连接到安装在进风口的风门，风门电机114根据空调控制器输出的控制信号调节风门，在内循环和外循环之间转换。参考图1所示的控制过程，风门电机114根据空调控制器108输出的控制信号调节风门开度，以在下述几种状态之间进行切换：完全内循环、完全外循环、部分内循环模式A、部分内循环模式B或者部分内循环模式C。
本发明的种车内空气质量的监控方法和监控装置能够根据车内外空气质量、温度和湿度的实际状况，及时对内外循环进行调整。一方面保证车内的空气质量，另一方面也能降低二氧化碳浓度过高或者玻璃起雾的风险。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种车内空气质量监控方法，其特征在于，包括：
获取车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外；
获取车内的温度参数和湿度参数，依据温度参数和湿度参数计算露点差值T；
依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换，使得车内空气质量为优或者车内空气质量优于车外空气质量，并且避免玻璃起雾。
2.如权利要求1所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，所述依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T调节风门，在内循环和外循环之间转换包括：
S1、判断车外空气质量指数Q外是否满足优的标准，若Q外≤优的标准G，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；若Q外>优的标准G，则进入步骤S2；
S2、判断车外空气质量指数Q外是否满足良的标准，若Q外≤良的标准Y，则进入步骤S3；若Q外>良的标准Y，则进入步骤S6；
S3、比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S4；
S4、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S5；
S5、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与Q外以及露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；
S6、车外空气质量指数Q外不满足良的标准，比较车内空气质量指数Q内和车外空气质量指数Q外，如果Q内>Q外，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1；如果Q内≤Q外，则进入步骤S7；
S7、判断露点差值T是否高于区间上限，如果露点差值T>区间上限W，则切换至完全内循环，并再次进入步骤S1；如果露点差值T≤区间上限W，则进入步骤S8；
S8、判断露点差值T是否低于区间下限，如果露点差值T≥区间下限V，则切换至部分内循环，风门的开启大小与露点差值T相关，并再次进入步骤S1；如果露点差值T<区间下限V，则切换至完全外循环，并再次进入步骤S1。
3.如权利要求2所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，在步骤S4中，优的标准G<Q外≤良的标准Y，露点差值T>区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*100％。
4.如权利要求2所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，在步骤S5中，优的标准G<Q外<良的标准Y，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(Q外/(Y-G))*(T/(W-V))*100％。
5.如权利要求2所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，在步骤S8中，区间下限V≤露点差值T≤区间上限W，风门的开启大小使得内循环比例为：(T/(W-V))*100％。
6.如权利要求2所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，
车内空气质量指数Q内由车内空气质量传感器检测，车内空气质量传感器安装在靠近驾驶员头部的位置；
车外空气质量指数Q外由车外空气质量传感器检测，车外空气质量传感器安装在外循环进风口处；
温度参数和湿度参数由温湿度传感器检测，温湿度传感器安装在玻璃内侧，温湿度传感器检测车内温度、玻璃温度和车内湿度，依据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T。
7.一种车内空气质量监控装置，执行如权利要求1-5中任一项所述的车内空气质量监控方法，其特征在于，该车内空气质量监控装置包括：
车内空气质量传感器，检测车内空气质量指数Q内；
车外空气质量传感器，检测车外空气质量指数Q外；
温湿度传感器，检测车内温度、玻璃温度和车内湿度；
空调控制器，连接到车内空气质量传感器、车外空气质量传感器和温湿度传感器，根据车内温度、玻璃温度和车内湿度计算露点差值T，依据空气质量指数Q内、车外空气质量指数Q外和露点差值T产生控制信号；
空气质量滤芯，安装在进风口处，对进入车内的空气进行过滤；
鼓风机，紧贴空气质量滤芯设置，鼓风机根据空调控制器输出的控制信号工作，将经过空气质量滤芯的空气导入车内；
风门电机，连接到安装在进风口的风门，风门电机根据空调控制器输出的控制信号调节风门，在内循环和外循环之间转换。
8.如权利要求7所述的车内空气质量监控装置，其特征在于，
所述车内空气质量传感器安装在靠近驾驶员头部的位置；
所述车外空气质量传感器安装在外循环进风口处；
所述温湿度传感器安装在玻璃内侧。
9.如权利要求8所述的车内空气质量监控装置，其特征在于，
所述车内空气质量传感器通过LIN总线连接到空调控制器；
所述车外空气质量传感器通过LIN总线连接到空调控制器；
所述温湿度传感器通过LIN总线连接到车身控制器，车身控制器通过CAN总线连接到空调控制器。
10.如权利要求8所述的车内空气质量监控装置，其特征在于，风门电机根据空调控制器输出的控制信号调节风门开度，切换至完全内循环、部分内循环或者完全外循环。
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