CN200947178Y - 汽车环境控制系统 - Google Patents

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刘鹤
葛程捷
王万波
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Abstract

本实用新型公开了一种汽车环境控制系统，其采用更为强大的MCU作为控制芯片，引入了空气质量传感器和纳米光催化设备，空气质量传感器用于检测车内空气质量，并将采集后的模拟信号传送给A/D处理模块，将其转换成数字信号；MCU控制芯片接收转换后的空气质量数字信号，并进行处理；控制信号驱动模块与MCU控制芯片连接，用于对MCU控制芯片输出的控制信号进行放大，并驱动继电器动作；当空气质量传感器检测的车内空气质量信号大于MCU控制芯片预先设置的设定值时，继电器驱动该纳米光催化设备动作，净化车内空气。这使得该系统在具有温度控制的同时，还可以检测车内的空气质量，并对空气质量进行控制，为用户提供一个良好的环境。

Description

汽车环境控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种汽车设备，尤其涉及一种汽车环境控制系统。
背景技术
纵观如今市场上的汽车环境控制设备，主要通过3种技术手段实现：
第一种是手动控制的汽车空调系统，该系统的控制核心主要由一些机械结构构成，通过钢锁、拉杆、齿轮等机械结构的配合来控制空调的工作，这种控制方法比较粗略，难以达到一个良好的控制效果，而且经过长时间的使用容易损坏。
第二种是半电子半手动的汽车空调控制系统，该系统改进了手动系统的控制部分，通过电子和机械结构的结合来加强系统的可靠性，但是控制精度仍然不理想，控制范围也不全面。
第三种是全自动的汽车空调控制系统，该系统以带有核心控制芯片的电子控制器替代了第二代产品的半电子控制器，系统的所有执行机构都由此控制器来控制，控制范围和控制精度都得到了大大的提高(控制误差在0.05℃)，同时还能显示车内外的温度和空调的工作情况，做到了可测、可知、可控。但是，该系统仅针对单一的温度控制，对控制整个汽车环境而言有局限性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种汽车环境控制系统，该系统在控制车内温度的同时，还可以检测车内的空气质量，并对空气质量进行控制，为用户提供一个良好的环境。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种汽车环境控制系统，该系统包括：
含有空气质量传感器的数据采集模块，该空气质量传感器用于检测车内空气质量，并将采集后的模拟信号传送给A/D处理模块，将其转换成数字信号；
MCU控制芯片，其接收转换后的空气质量数字信号，并进行处理；
控制信号驱动模块，其与MCU控制芯片连接，用于对MCU控制芯片输出的控制信号进行放大，并驱动继电器动作；
纳米光催化设备，当空气质量传感器检测的车内空气质量信号大于MCU控制芯片预先设置的设定值时，继电器驱动该纳米光催化设备动作，净化车内空气。
所述数据采集模块还包括湿度传感器和光照强度传感器。
该系统还包括电源模块，该电源模块将汽车提供的12V直流电压源分成具有不同的地的两部分，一部分作为系统的信号地，为MCU控制芯片供电；另一部分作为模拟地，为外围器件供电。
所述的控制信号驱动模块采用达林顿管作为驱动芯片，在达林顿管出口处有一开关电路。
所述的数据采集模块采用转换频率芯片和普通光耦的电路组合。
本实用新型具有以下有益效果：(1)温度自动控制。(2)车内空气质量自动控制。(3)实时采集环境湿度和光照强度，并指导鼓风机、内外循环电机动作。(4)实时显示车内外温度、空气质量。(5)自动控制出风模式(吹头、吹头脚、吹脚、吹窗)并显示。(6)自动控制送风大小并显示。(7)压缩机自动控制并显示状态。(8)除雾/除霜控制模式及显示。(9)自动控制模式及显示(自动根据当前环境状况选择工作模式)。(10)内、外空气循环控制及状态指示。(11)产品功能自检，并显示错误代码。(12)掉电保存数据，上电后恢复掉电前设置。(13)发动机点火时关闭鼓风机，保证发动机正常点火。(14)强制制冷/强制催化杀菌并显示。(15)根据车内外空气质量情况自动控制纳米光催化杀菌消毒器的工作。(16)有休眠功能，任何键都可以唤醒。(17)监控冷凝器的温度，防止冻结。
附图说明
图1是本实用新型汽车环境控制系统的外围构架示意图；
图2是本实用新型汽车环境控制系统的控制模块示意图；
图3和图4是本实用新型的键盘驱动电路结构示意图；
图5是本实用新型数据采集模块的电路结构示意图；
图6是本实用新型电源模块的电路结构示意图；
图7和图8是本实用新型控制信号驱动模块电路结构之一的示意图；
图9是本实用新型控制信号驱动模块电路结构之二的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型汽车环境控制系统共有外部执行机构13件，其中3个温度传感器车内温度传感器4、车外温度传感器5和除霜温度传感器6分别用来采集车内、车外、制冷蒸发器的温度；1个湿度传感器7采集车内空气湿度；1个光照强度传感器9采集光照强度；1个空气质量传感器8采集车内空气质量；3个电机包括出风模式伺服电机2、冷暖风门伺服电机3和内外循环伺服电机1分别用来控制出风模式风门、冷暖风门、内外循环风门的位置；鼓风机调速模块11、鼓风机继电器10用来控制鼓风机A的开关与运行速度；压缩机继电器12用来控制压缩机B是否可开；纳米光催化器继电器13用来控制纳米光催化设备C的开启和关闭。
如图2所示，本实用新型汽车环境控制系统的核心控制芯片MCU控制芯片为PIC16F917，电源模块负责整个控制电路的供电(不包括执行机构：伺服电机、鼓风机等)；该系统通过数据采集电路来采集模拟信号，并通过MCU(微控制器)的A/D(模拟/数字)处理模块将其转化成数字信号；该系统采用HT1621B作为LCD(液晶显示)驱动芯片，键盘的驱动主要由2个移位寄存器组成，在只占用3单片机I/O(输入/输出)口的情况下驱动12个按键；由于单片机的驱动能力较弱，该系统对输出的控制信号都进行了放大，用以驱动PWM(脉冲宽度调制)调速模块、继电器和伺服电机。整个系统的模拟地和数字地用光耦和DC-DC模块(属于电源模块，是一种直流电压转换器)完全隔开，只有在显示板上才采用单点接地的方法将其连到一起。
如图3和图4所示，本系统中采用了较为新颖的键盘(keyboard)驱动电路，在只占用3单片机I/O口的情况下驱动12个按键，并取得了很好的效果。此驱动模块具有电路简单、占用I/O口少和按键效果好的特点。在此电路中，单片机的普通I/O口占用了3个，分别对应KEY-SCL、KEY-SCAN和KEY，其中KEY-SCL、KEY-SCAN为输出，KEY为输入。KEY-SCL用于给移位寄存器SN74HC164提供一个时基，KEY-SCAN用以送扫描码，每个KEY-SCL的上升沿，74HC164将锁存1位扫描码，在12个上升沿后2个74HC164已经锁存了12个(KEY1～KEY12)扫描码，KEY1～KEY12被发送到键盘电路，被扫描的按键的扫描码为0(其他的按键为1)，如果此时被扫描的按键按下，KEY值就为0，按键也被识别。另外本驱动电路还用74LS00搭建了去抖电路，用来对KEY信号进行处理。
如图5所示，该系统的数据采集模块采用转换频率芯片CD4046和普通光耦的电路组合来替代线性光耦，降低了电路复杂度和产品成本。先由普通光耦采集模拟信号，再将转化后的信号送至CD4046将其变为频率信号，通过实验的方法对应频率和被采集电压的压值，到对应表；最后单片机只要通过读取信号的频率就可以得出被采集电压的压值。
如图6所示，该系统的初始电源是由汽车提供的12V直流电，电源模块采用7805和12S05将他分离成2个5V，其中由12S05分离的5V为单片机，显示芯片等总要器件供电，7805分离的5V为外围器件供电。另外在电源模块中还加入了热敏电阻和压敏电阻，提高了模块的抗干扰能力。
本实用新型的控制信号驱动模块可采用不同的电路结构，如图7、图8所示，该控制信号驱动模块采用电机驱动电路，其中，IN/OUT10、IN/OUT20为被放大信号，IN/OUT1-DVR、IN/OUT2-DVR为放大后信号。当IN/OUT10为低、IN/OUT20为高时，IN/OUT1-DVR为低、IN/OUT2-DVR为高；反之则相反。如图9所示，该控制信号驱动模块采用达林顿管作为驱动芯片，在达林顿管出口处还加了开关电路来提升驱动能力和抗干扰性。
与传统的汽车空调控制器不同，本实用新型立足于整个车内环境的控制，抛开了单一温度控制思想的制约，结合空气质量传感器和纳米光催化杀菌消毒装置，对车内的空气质量进行监控，在提供了合适的驾乘温度的同时也改善了车内的污浊环境，为用户提供了更好的环境。本系统通过增加光照强度传感器、湿度传感器和空气质量传感器来采集车内外的环境情况，并通过控制内外循环风门来控制车内的湿度，通过控制风量和冷暖风门来抵消夏日较强的光照强度，通过控制纳米光催化设备来净化车内空气。
以下的表格为本实用新型与传统汽车环境控制系统的功能性能比较：

Claims (5)

1、一种汽车环境控制系统，其特征在于，该系统包括：
含有空气质量传感器的数据采集模块，该空气质量传感器用于检测车内空气质量，并将采集后的模拟信号传送给A/D处理模块，将其转换成数字信号；
MCU控制芯片，其接收转换后的空气质量数字信号，并进行处理；
控制信号驱动模块，其与MCU控制芯片连接，用于对MCU控制芯片输出的控制信号进行放大，并驱动继电器动作；
纳米光催化设备，当空气质量传感器检测的车内空气质量信号大于MCU控制芯片预先设置的设定值时，继电器驱动该纳米光催化设备动作，净化车内空气。
2、如权利要求1所述的汽车环境控制系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括湿度传感器和光照强度传感器。
3、如权利要求1所述的汽车环境控制系统，其特征在于，该系统还包括电源模块，该电源模块将汽车提供的12V直流电压源分成具有不同的地的两部分，一部分作为系统的信号地，为MCU控制芯片供电；另一部分作为模拟地，为外围器件供电。
4、如权利要求1所述的汽车环境控制系统，其特征在于，所述的控制信号驱动模块采用达林顿管作为驱动芯片，在达林顿管出口处有一开关电路。
5、如权利要求1所述的汽车环境控制系统，其特征在于，所述的数据采集模块采用转换频率芯片和普通光耦的电路组合。
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