CN111976428A - 一种空气质量调节系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空气质量调节系统及方法，空气质量调节系统包括信息采集单元、控制单元和执行单元，其中，信息采集单元用以采集汽车内外的各种信息；控制单元包括微处理器，用以收集处理所述信息采集单元采集到的信息，并判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；执行单元执行所述控制单元发送的命令，解决了需要人为切换车内空调内循环与外循环的问题，可以根据行车环境自动控制汽车空调的内循环和外循环装置，实现车内空气质量最优控制，进而提高行车安全性、乘坐舒适性和节能经济性。

Description

一种空气质量调节系统及方法

技术领域

本发明涉及空气质量调节技术领域，尤其涉及一种汽车内空气质量调节系统及方法。

背景技术

汽车空调是现代汽车的一种标准配备装置，它既可以对车内温度进行调节，让驾乘人员处于最适宜温度环境，提高乘坐舒适性，同时空调系统可对玻璃进行除霜除雾处理，提高了行车的安全性，除此以外，汽车空调的内循环和外循环装置，可以让空调系统实现节能和补充车内新鲜空气的功能。例如，内循环既可以阻隔车外污浊空气，又可以让车内温度制冷时快速冷却，制热时快速升温，同时耗能相对较少，属于节能状态，但内循环时间过长后，因二氧化碳含量不断升高，容易使得车内空气质量下降；外循环可以及时让车外新鲜空气进入车内，使车内空气质量保持在较高水平，但夏天车外温度太高时容易影响车内制冷效果，而冬天车外温度太低时又影响车内制热效果，另外长时间使用外循环，消耗能量大，使得汽车油耗上升，所以驾驶员会根据实际情况来选择使用内循环或者外循环。但何时切换内循环或者外循环，需要人为判断，很多情况下驾驶员要么忘记切换内/外循环，让原本该有的功能得不到发挥；要么过于专注内循环和外循环的切换，分散驾驶员的注意力，为行车带来安全隐患。

发明内容

本发明公开了一种空气质量调节系统及方法，解决了需要人为切换车内空调内循环与外循环的问题，可以根据行车环境自动控制汽车空调的内循环和外循环装置，实现车内空气质量最优控制，进而提高行车安全性、乘坐舒适性和节能经济性。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种空气质量调节系统，包括信息采集单元、控制单元和执行单元，其中，信息采集单元用以采集汽车内外的各种信息；控制单元用以收集处理所述信息采集单元采集到的信息，并判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；执行单元执行所述控制单元发送的命令。

进一步地，所述信息采集单元包括车内温度传感器、车外温度传感器、车速传感器、测距传感器、高度传感器、粉尘浓度传感器、湿度传感器、计时器、制冷空调启动开关传感器、风机启动开关传感器，其中，车内温度传感器用以采集车内温度；车外温度传感器用以采集车外温度；车速传感器用以采集车速；测距传感器用以采集距离；高度传感器用以采集高度；粉尘浓度传感器用以采集车外粉尘浓度；湿度传感器用以采集车内湿度；计时器用以计时；制冷空调启动开关传感器用以采集制冷空调的开关状态信息；风机启动开关传感器用以采集风机的开关状态信息。

进一步地，所述执行单元包括风门、电机、风机和车内空调组件，其中风门用以控制进风的风向；电机用以驱动所述风门旋转。

进一步地，所述风门位置可变。

进一步地，所述风门处于水平位置时，关闭内循环；所述风门处于垂直位置时，关闭外循环；所述风门处于45°位置时，内循环和外循环均没有完全关闭。

本发明另一方面公开一种空气质量调节方法，包括以下步骤：

信息采集单元采集车内、车外的信息数据，发送至控制单元；

控制单元收集处理所述信息采集单元采集到的信息，判断车辆所属工况，根据工况的优先级判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；

执行单元执行所述控制单元的命令。

进一步地，所述工况包括：

夏季制冷工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到闭合信号，判断空调组件处于制冷状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度小于车外温度，阻隔车外高温空气，使车内快速制冷或保持车内温度恒定；当车内温度大于或等于车外温度时，把车外较冷空气引入车内，使车内快速制冷；

冬季制热工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到断开信号，判断空调组件处于制热状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度大于车外温度，阻隔车外较冷空气，使车内快速制热或保持车内温度恒定；当车内温度小于或等于车外温度，把车外较热空气引入车内，使车内快速制热；

拥堵路段跟车或红灯停车排队工况，通过车速传感器测量车速，当车速低于10km/h时，或者通过测距传感器测得与前车距离小于5米时，保持内循环或从外循环切换成内循环；

进入相对封闭空间行车工况，通过高度传感器测量汽车向上垂直高度小于 10m时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

灰尘较多环境的工况，粉尘浓度传感器检测粉尘浓度大于10毫克/立方米时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

湿度大工况，湿度传感器检测玻璃是否起雾，当玻璃起雾时，应从内循环切换到外循环进行除雾；

长时间保持内循环工况，计时器计时，当处于内循环超过30分钟后，从内循环切换到外循环5分钟，之后再切换回内循环；

春秋季及其它空调关闭工况，当风机开关信号传感器接收到关闭信号时，空调组件保持外循环状态；当湿度传感器检测到湿度过时，保持外循环且风机打开。

进一步地，所述湿度大工况的优先级高于拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况、灰尘较多环境的工况；拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况、灰尘较多环境的工况的优先级高于长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况；长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况优先级高于夏季制冷工况和冬季制热工况。

有益技术效果：

1、本发明公开一种空气质量调节系统，包括信息采集单元、控制单元和执行单元，其中，信息采集单元用以采集汽车内外的各种信息；控制单元包括微处理器，用以收集处理所述信息采集单元采集到的信息，并判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；执行单元执行所述控制单元发送的命令，解决了需要人为切换车内空调内循环与外循环的问题，可以根据行车环境自动控制汽车空调的内循环和外循环装置，实现车内空气质量最优控制，进而提高行车安全性、乘坐舒适性和节能经济性；

2、本发明公开的空气质量调节系统，无需驾乘员手动操作的前提下，自动控制空调组件进气风门的位置，让空调组件根据行车工况的变化适时调整内循环和外循环，让车内空气质量保持最优状态；

3、本发明中，所述风门处于水平位置时，关闭内循环；所述风门处于垂直位置时，关闭外循环；所述风门处于45°位置时，内循环和外循环均没有完全关闭；因此可以控制进气风门处于外循环或内循环位置外，还可以控制风门处于外循环和内循环中间位置，形成混合循环，在保证车内空气质量较优的基础上，兼顾了汽车的行车安全性、乘坐舒适性和节能经济性。

4、本发明公开的空气质量调节系统，适用于汽车空调系统，该空气质量调节系统既适用于新车设计装配，又适用于现有车辆的改装，且该空气质量调节系统安装方便、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明一种空气质量调节系统的结构示意图；

图2为本发明一种空气质量调节系统的具体控制流程图。

其中，1-电机，2-风机，3-风门，4-空调组件，a-内循环，b-外循环，TSI-车内温度传感器，TSO-车外温度传感器，VSS-车速传感器，DMS-测距传感器，AS- 高度传感器，DCS-粉尘浓度传感器，HS-湿度传感器，TIMER-计时器，AC-空调启动开关传感器，AB-风机启动开关传感器。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图对本发明发明的实施方式进行详细说明。

本发明公开一种空气质量调节系统，参见图1，包括信息采集单元、控制单元和执行单元，其中，信息采集单元用以采集汽车内外的各种信息；控制单元包括微处理器，用以收集处理信息采集单元采集到的信息，并判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；执行单元执行控制单元发送的命令，具体地，信息采集单元包括车内温度传感器、车外温度传感器、车速传感器、测距传感器、高度传感器、粉尘浓度传感器、湿度传感器、计时器、制冷空调启动开关传感器、风机启动开关传感器，其中，车内温度传感器用以采集车内温度；车外温度传感器用以采集车外温度；车速传感器用以采集车速；测距传感器用以采集距离；高度传感器用以采集高度；粉尘浓度传感器用以采集车外粉尘浓度；湿度传感器用以采集车内湿度；计时器用以计时；制冷空调启动开关传感器用以采集制冷空调的开关状态信息；风机启动开关传感器用以采集风机的开关状态信息；执行单元包括风门、电机、风机和车内空调组件，其中风门用以控制进风的风向；电机用以驱动所述风门旋转，优选地，风门位置可变，风门处于水平位置时，关闭内循环；风门处于垂直位置时，关闭外循环；风门处于45°位置时，内循环和外循环均没有完全关闭。

本发明另一方面公开一种空气质量调节方法，具体包括以下步骤：

信息采集单元采集车内、车外的信息数据，发送至控制单元；

控制单元收集处理信息采集单元采集到的信息，判断车辆所属工况，根据工况的优先级判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；

执行单元执行控制单元的命令。

作为本发明的一个实施例，本发明将汽车行驶工况分为8种，具体地：

夏季制冷工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到闭合信号，判断空调组件处于制冷状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度小于车外温度，阻隔车外高温空气，使车内快速制冷或保持车内温度恒定；当车内温度大于或等于车外温度时，把车外较冷空气引入车内，使车内快速制冷；

冬季制热工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到断开信号，判断空调组件处于制热状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度大于车外温度，阻隔车外较冷空气，使车内快速制热或保持车内温度恒定；当车内温度小于或等于车外温度，把车外较热空气引入车内，使车内快速制热；

拥堵路段跟车或红灯停车排队工况，通过车速传感器测量车速，当车速低于10km/h时，或者通过测距传感器测得与前车距离小于5米时，保持内循环或从外循环切换成内循环；

进入相对封闭空间行车工况，通过高度传感器测量汽车向上垂直高度小于 10m时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

灰尘较多环境的工况，粉尘浓度传感器检测粉尘浓度大于10毫克/立方米时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

湿度大工况，湿度传感器检测玻璃是否起雾，当玻璃起雾时，应从内循环切换到外循环进行除雾；

长时间保持内循环工况，计时器计时，当处于内循环超过30分钟后，从内循环切换到外循环5分钟，之后再切换回内循环；

春秋季及其它空调关闭工况，当风机开关信号传感器接收到关闭信号时，空调组件保持外循环状态；当湿度传感器检测到湿度过时，保持外循环且风机打开。

对上述八种工况定义控制优先等级，夏季制冷工况和冬季制热工况无论处于内循环还是外循环都是为了快速制冷或制热，较少发动机能耗，属于节能性能；拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况、灰尘较多环境的工况、长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况都是为了使车内空气较为新鲜，保证乘员处于较为环保的环境中，属于健康性能；拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况和灰尘较多环境的工况功能处于内循环，目的为了避免车外污染空气进入车内，其健康等级高于处于外循环的长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况；湿度大工况，空调组件是为了让玻璃不起雾，保证驾驶员的视线，确保行车安全，属于安全性能；因此若几种工况重叠，上述八种工况相冲突时，就按照设定优先级进行控制，本发明设定的内/外循环控制逻辑是，安全性能高于健康性能，健康性能高于节能性能。

本发明一种空气质量调节系统具体的控制过程如下，参见图2：

(1)风门初始位置处于优先级最高的保证安全性的外循环处，即风机处于平位置；

(2)当汽车发动机启动后，首先通过风机启动开关传感器采集的信号，判断空调风扇是否启动，以此判断空调是否启动；

(3)当风机未启动，即空调关闭时，首先判断安全性，即利用湿度传感器检测空气是否潮湿，玻璃是否起雾，当玻璃起雾时，风门保持外循环，控制单元控制风机启动，快速除雾，确保行车安全；如果空气干燥，玻璃没有起雾，那么利用车速传感器、测距传感器、高度传感器和粉尘浓度传感器来判断是否堵车缓行，车外是否多灰尘，是否有污染，若无，行车处于正常工况，则风门保持外循环；否则，控制单元控制风门电机，让风门切换到内循环，即风门切换到垂直位置。此时若同时处于空气潮湿环境，玻璃起雾，那么空调就要处于外循环，为了防止车外污染空气进入车内，空调就要处于内循环，既要除雾又尽量减少污染空气进入车内，兼顾行车安全性能和健康需要，控制单元控制风门处于半开状态，即风门处于45度角位置；

(4)当风机启动，即空调开启，无论是制冷还是制热，首先要判断安全性，利用湿度传感器检测空气是否潮湿，玻璃是否起雾，当玻璃起雾时，为了除雾，风门继续保持外循环位置；如果空气干燥，玻璃不起雾，那么利用车速传感器、测距传感器、高度传感器、粉尘浓度传感器来判断是否堵车缓行，车外是否多灰尘，是否有污染，若是，则控制单元控制风门电机，让风门切换到内循环；若在内循环过程中玻璃起雾，则控制单元控制风门处于半开状态，兼顾行车安全和健康需要；

(5)当空调启动，玻璃不起雾，车外无污染，处于制冷工况时，利用车内温度传感器和车外温度传感器，判断车内温度是否高于车外温度，若是，则保持外循环；否则，风门切换到内循环，以保证节能效果；在此状态下，利用湿度传感器随时检测空气湿度，如玻璃起雾，则控制单元控制风门处于半开状态，兼顾行车安全性能和发动机节能性能；若湿度传感器检测玻璃不起雾，则继续保持内循环；当内循环时间持续超30分钟后，切换到外循环5分钟，进行车内新鲜空气置换，之后自动切换回内循环，并重复此过程；

(6)当空调启动，玻璃不起雾，车外无污染，处于制热工况时，利用车内温度传感器和车外温度传感器，判断车内温度是否低于车外温度，若是，则保持外循环；否则，风门切换到内循环，以保证节能效果；当空调处于内循环时，在此状态下，利用湿度传感器随时检测空气湿度，如玻璃起雾，则控制单元控制风门处于半开状态，兼顾行车安全性能和发动机节能性能；若湿度传感器检测玻璃不起雾，则继续保持内循环；当内循环时间持续超30分钟后，切换到外循环5 分钟，进行车内新鲜空气置换，之后自动切换回内循环，并重复此过程。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种空气质量调节系统，其特征在于，包括：

信息采集单元，用以采集汽车内外的各种信息；

控制单元，所述控制单元包括微处理器，用以收集处理所述信息采集单元采集到的信息，并判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；

执行单元，执行所述控制单元发送的命令。

2.根据权利要求1所述的一种空气质量调节系统，其特征在于，所述信息采集单元包括：

车内温度传感器，用以采集车内温度；

车外温度传感器，用以采集车外温度；

车速传感器，用以采集车速；

测距传感器，用以采集与前车的距离；

高度传感器，用以采集汽车垂直向上的高度

粉尘浓度传感器，用以采集车外粉尘浓度；

湿度传感器，用以采集车内湿度；

计时器，用以计时；

制冷空调启动开关传感器，用以采集制冷空调的开关状态信息；

风机启动开关传感器，用以采集风机的开关状态信息。

3.根据权利要求1所述的一种空气质量调节系统，其特征在于，所述执行单元包括：

风门，用以控制进风的风向；

电机，用以驱动所述风门旋转；

风机；

车内空调组件。

4.根据权利要求3所述的一种空气质量调节系统，其特征在于，所述风门位置可变。

5.根据权利要求4所述的一种空气质量调节系统，其特征在于，所述风门处于水平位置时，关闭内循环；所述风门处于垂直位置时，关闭外循环；所述风门处于45°位置时，内循环和外循环均没有完全关闭。

6.一种空气质量调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

信息采集单元采集车内、车外的信息数据，发送至控制单元；

控制单元收集处理所述信息采集单元采集到的信息，判断车辆所属工况，根据工况的优先级判断内/外循环风门应处位置后，向执行单元发送命令；

执行单元执行所述控制单元的命令。

7.根据权利要求6所述的一种空气质量调节方法，其特征在于，所述工况包括：

夏季制冷工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到闭合信号，判断空调组件处于制冷状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度小于车外温度，阻隔车外高温空气，使车内快速制冷或保持车内温度恒定；当车内温度大于或等于车外温度时，把车外较冷空气引入车内，使车内快速制冷；

冬季制热工况，风机启动开关传感器接收到闭合信号，同时制冷空调启动开关传感器接收到断开信号，判断空调组件处于制热状态，车内温度传感器和车外温度传感器分别测量车内温度和车外温度，当车内温度大于车外温度，阻隔车外较冷空气，使车内快速制热或保持车内温度恒定；当车内温度小于或等于车外温度，把车外较热空气引入车内，使车内快速制热；

拥堵路段跟车或红灯停车排队工况，通过车速传感器测量车速，当车速低于10km/h时，或者通过测距传感器测得与前车距离小于5米时，保持内循环或从外循环切换成内循环；

进入相对封闭空间行车工况，通过高度传感器测量汽车向上垂直高度小于10m时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

灰尘较多环境的工况，粉尘浓度传感器检测粉尘浓度大于10毫克/立方米时，汽车空调组件应保持内循环，或从外循环切换成内循环；

湿度大工况，湿度传感器检测玻璃是否起雾，当玻璃起雾时，应从内循环切换到外循环进行除雾；

长时间保持内循环工况，计时器计时，当处于内循环超过30分钟后，从内循环切换到外循环5分钟，之后再切换回内循环；

春秋季及其它空调关闭工况，当风机开关信号传感器接收到关闭信号时，空调组件保持外循环状态；当湿度传感器检测到湿度过时，保持外循环且风机打开。

8.根据权利要求6所述的一种空气质量调节方法，其特征在于，所述湿度大工况的优先级高于拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况、灰尘较多环境的工况；拥堵路段跟车或红灯停车排队工况、进入相对封闭空间行车工况、灰尘较多环境的工况的优先级高于长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况；长时间保持内循环工况和春秋季及其它空调关闭工况优先级高于夏季制冷工况和冬季制热工况。

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