CN112706590A - 一种基于can线的车载制氧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于CAN线的集成式车载制氧系统，更具体地说是属于汽车设计及其制造领域，用以解决基于CAN线的车载制氧问题。一种基于CAN线的车载制氧系统，包括能源与控制器组块、进气组块、分子筛组块、驾驶室人机交互组块。所述的能源与控制器组块和进气组块为原车载动力总成、行车电脑和进气系统；所述的分子筛组块是通过分子筛在特定压强下分离空气中氮气和氧气，进而制取氧气；所述驾驶室人机交互组块为驾驶室内人机控制面板、氧浓度传感器。本发明的一种基于CAN线的车载制氧系统，提供了人、车、制氧设备三方互联的解决方案，可在保证车辆正常行驶工况的前提下，实时监控和调整氧气释放量及驾驶室氧气浓度，实现制氧设备智能化控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于CAN线的集成式车载制氧系统，更具体地说是属于汽车设计及其制造领域，用以解决基于CAN线的车载制氧问题。
背景技术
车载制氧设备是车载制取氧气的一类机器，人们通常使用车载制氧机释放氧气提高驾驶室内氧气含量。提高驾驶室内氧气含量对驾驶员健康有利，特别是对于长途车驾驶司机，能有效帮助其驱散困意，保持清新头脑驾驶车辆，避免车祸的发生。目前采用比较广泛的制氧方法是分子筛制氧法，通过分子筛压力吸附，分离空气中的氧气和氮气。
传统车载制氧机通常采用外接整套独立分子筛制氧设备，如压缩机、吸附塔、电磁阀、控制器等，用来给车辆或车上人员供氧。外接设备的各个器件均通过车载电瓶取电，车载电瓶电压往往无法满足制氧设备中压缩机的高功率电源需求，导致制氧效果不佳，且车载电瓶长时间超负荷工作易存在安全隐患。此外，外接制氧设备自带的独立控制模块仅能被动接受驾驶员操作指令，无法做到根据氧浓度智能化调控，并且易与原车机系统产生电磁兼容问题。因此，为了实现高效制氧、智能化控制等功能，需要设计基于原车CAN总线的集成式车载制氧系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：1.解决车载制氧机的电源供给问题；2.解决车载制氧机与原车数字信号的通信问题；3.解决车载制氧机与车内人员的人机交互问题。对此面向整车设计及其制造领域，提供一种基于CAN线的集成式车载制氧系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
所述一种基于CAN线的车载制氧系统，包括能源与控制器组块、进气组块、分子筛组块、驾驶室人机交互组块；所述能源与控制组块为原车载电脑控制模组(ECU)、发动机、压缩机以及相关必备环境件组成的车载行车电脑控制器与发动机总成；所述进气组块为原车载进气系统，包含空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、进气歧管、电子分流器等组件；所述分子筛组块为制氧系统执行机构，包含储气罐、电磁阀组件、吸附塔A、吸附塔B、压力传感器、稳流计；所述驾驶室人机交互组块为制氧系统的氧气出风口和人机交互端，其中所述人机交互端包含氧浓度传感器、人机控制面板等。
进一步的，所述能源与控制器组块包含原车载ECU、发动机、压缩机等，所述ECU通过接收各类传感器的数字信号以及驾驶员的操作指令，即时监控和调整车辆行驶情况和制氧量；所述发动机接收ECU信号即时调整发动机转速，以满足各类工况的功率要求；所述压缩机接收ECU信号即时调整输出压力。
进一步的，所述进气组块为原车载进气系统，包含空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、进气歧管、电子分流器等组件。外部空气通过空气滤清器等组件清理空气中杂质，得到干净空气；所述ECU实时监控空气流量计、进气压力传感器等数据，调整进气量；所述电子分流计接收ECU信号即时调整进入储气罐的空气流量。
进一步的，所述分子筛组块为制氧系统执行机构，包含储气罐、电磁阀组件、吸附塔A、吸附塔B、压力传感器、稳流计。所述ECU输出控制信号使储气罐的空气进入吸附塔中；ECU通过所述控制电磁阀组件中各阀体的开闭，调整空气进入所述吸附塔A或所述吸附塔B，完成氧气和氮气分离；ECU通过所述压力传感器实时监控吸附塔A和吸附塔B内压强，即时调整压缩机压力输出；ECU对所述稳流计输出控制信号，实现出风口端持续排出等压纯净氧气。
进一步的，所述驾驶室人机交互组块为制氧系统的氧气出风口和人机交互端，包含氧浓度传感器、人机控制面板。所述人机控制面板为原车载控制面板；ECU通过所述氧浓度传感器实时监控驾驶室氧气浓度，即时调整分子筛组块的制氧量，同时在所述人机控制面板显示氧气浓度数据；驾驶员通过操作人机交互面板给ECU输入指令，可即时调整制氧系统的制氧量。
与现有技术比较，本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于CAN线的车载制氧系统适用于搭载集成式制氧模块的整车设计方案，布局合理，功能全面，安全可靠，避免了外部器件接入及安装引起的安全风险，同时便于统筹进行整车认证及电磁兼容等安全性试验。本发明的一种基于CAN线的车载制氧系统，提供了人、车、制氧设备三方互联的解决方案，可在保证车辆正常行驶工况的前提下，实时监控和调整氧气释放量及驾驶室氧气浓度，实现制氧设备智能化控制。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解。本发明的附图与具体实施例只是共同构成对技术方案的进一步描述，而不能作为本发明保护范围的一种限制。
附图是本发明的结构单元原理框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的一些实施方式进行详细介绍，以清楚地描述本发明的技术特征及其实现方法，但本发明有多种不同的方式实现，而不仅仅限于下述的优选实施例。
一种基于CAN线的车载制氧系统，包括能源与控制器组块、进气组块、分子筛组块和驾驶室人机交互组块。CAN线属于现场总线范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，本专利提供一种接入CAN线的车载制氧系统实施方案，ECU通过CAN线监测和控制制氧系统各组块的运行情况，实现车辆上各组块与行车电脑(ECU)高效连接及实时发送控制指令。
能源与控制器组块包含原车载ECU、发动机、压缩机等。发动机是车辆动力的来源，本专利介绍的发动机提供能量输出中，有一部分作为本制氧系统的动力来源，直接驱动压缩机做功。ECU通过接收各类传感器的数字信号以及驾驶员的操作指令，即时监控和调整车辆行驶情况和制氧量；发动机接收ECU信号即时调整发动机转速，以满足各类工况的功率要求；压缩机接收ECU信号即时调整输出压力。
进气组块为原车载进气系统，包含空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、进气歧管、电子分流器等组件。外部空气通过空气滤清器等组件清理空气中杂质，得到干净空气；ECU实时监控空气流量计、进气压力传感器等数据，调整进气量；电子分流计接收ECU信号即时调整进入储气罐的空气流量。
分子筛组块为制氧系统执行机构，包含储气罐、电磁阀组件、吸附塔A、吸附塔B、压力传感器、稳流计。ECU输出控制信号使储气罐的空气进入吸附塔中；ECU通过控制电磁阀组件中各阀体的开闭，调整空气进入吸附塔A或吸附塔B，完成氧气和氮气分离；ECU通过压力传感器实时监控吸附塔A和吸附塔B内压强，即时调整压缩机压力输出；ECU对稳流计输出控制信号，实现出风口端持续排出等压纯净氧气。
驾驶室人机交互组块为制氧系统的出风口和人机交互端，包含氧浓度传感器、人机控制面板。人机控制面板为原车载控制面板；ECU通过氧浓度传感器实时监控驾驶室氧气浓度，即时调整分子筛组块的制氧量，同时在人机控制面板显示氧气浓度数据；驾驶员通过操作人机交互面板给ECU输入指令，可即时调整制氧系统的制氧量。
当驾驶员在驾驶室开启出氧按键时，驾驶员的控制指令被ECU监测到并作出以下指令：1.发动机转速升高，输出功率相应提高；2.压缩机启动，进气系统中部分经处理后的纯净空气进入储气罐，在特定压强下进而进入吸附塔；3.电磁阀组件按程序完成各个阀体开闭过程，吸附塔A和吸附塔B轮流工作，持续不断输出氧气；4.纯净氧气经稳流计后，从氧气出风口释放进入驾驶室；5.驾驶室内氧气浓度传感器持续监测室内氧气浓度实时反馈给ECU，进而主动控制室内氧气浓度维持在特定值。
掌握本发明所述技术领域普通知识的人员将能够理解，可以在不改变本发明的技术思想或必备特征的情况下以其他具体方式实施本发明的技术方案。因此，应当理解，以上说明的实施例在任何方面都是举例性的，而不是限制性的。本发明的真正的保护范围应当由所附的权利要求书确定，而非以上详细说明，在解释本发明的保护范围时，应将权利要求范围以及从等同概念出发导出的所有对本发明进行的修改及修改而成的形式包括在内。
Claims (9)
1.一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于包括能源与控制器组块、进气组块、分子筛组块、驾驶室人机交互组块；所述的能源与控制组块为原车载电脑控制模组(ECU)、发动机、压缩机以及相关必备环境件组成的车载行车电脑控制器与发动机总成；所述的进气组块为原车载进气系统，包含空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、进气歧管、电子分流器等组件；所述的分子筛组块为制氧系统执行机构，包含储气罐、电磁阀组件、吸附塔A、吸附塔B、压力传感器、稳流计；所述的驾驶室人机交互组块为制氧系统的氧气出风口和人机交互端，其中所述人机交互端包含氧浓度传感器、人机控制面板。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述ECU通过接收各类传感器的数字信号以及驾驶员的操作指令，能实时监控车辆行驶情况，自动调整发动机转速，进而控制制氧量。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述压缩机接收ECU信号能够即时调整输出压力满足制氧系统的压力输入。
4.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述ECU实时监测和控制空气流量计、进气压力传感器、电子分流计等数据，调整进气量。
5.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述ECU通过控制电磁阀组件中各阀体的开闭，控制高压空气进入吸附塔，进而完成氧气和氮气分离。
6.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述ECU通过压力传感器实时监控吸附塔A和吸附塔B内压强。
7.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述ECU通过氧浓度传感器实时监控驾驶室氧气浓度。
8.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，所述人机控制面板显示氧气浓度数据。
9.根据权利要求1所述的一种基于CAN线的车载制氧系统，其特征在于，驾驶员通过操作人机交互面板给ECU输入指令，可即时调整制氧系统的制氧量。
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