CN202581664U - 一种微型汽车自动空调控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种微型汽车自动空调控制器，涉及一种汽车空调控制器，通过电路分别与微型汽车电源及发动机ECU连接，该空调控制器包括空调ECU和壳体，其中空调ECU包括单片机、键盘、键盘电路、温度传感器模块、LCD驱动电路、LCD显示屏、LED驱动电路、LED指示灯、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路。需要开启空调或通风时，通过键盘向空调ECU发送信号，经过空调ECU处理后由发动机ECU、模式风门舵机、温度风门舵机、循环风门舵机、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路执行相关任务，本实用新型具有温度控制精度高、舒适度好、操作简便、应用广泛等优点。

Description

一种微型汽车自动空调控制器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车空调控制器，特别是一种微型汽车空调控制器。

背景技术

目前，大部分微型汽车通常采用冷暖一体式空调系统，如五菱荣光汽车空调系统布置型式主要是将蒸发器、暖风散热器、鼓风机、操纵机构等组装在一起，称为空调器总成。空调器总成的控制系统包括手动机械控制、手动电气控制和发动机ECU控制。手动空调控制器总成由仪表盘上的控制面板、旋钮开关机构、按键、拨杆机构、拉线机构、热水阀和风门机构组成。顶蒸发器风量调节开关独立安装在顶蒸发器面板上。

空调电气控制系统仅对鼓风机、冷凝风机、压缩机电磁离合器、后蒸发器风机共四个电器进行控制，其中压缩机和冷凝风机还受发动机ECU控制。而车内外循环、送风模式、热水阀、车内温度则采用手动机械式控制。控制电路如图3所示，包括点火开关11、A/C开关、压缩机电磁离合器15、鼓风机调速开关21、调速电阻器、蒸发器温度传感器、高低压开关、继电器等。控制原理：点火开关11接通之后，各电器装置进入待机状态，鼓风机电机18受鼓风机调速开关21控制，后蒸发器风机电机20受后蒸发器风机调速开关19控制，此时即可进行风量调节，而不受发动机ECU16控制。冷凝风机14、压缩机的运行受点火开关11、鼓风机调速开关21、A/C开关、P压力开关和蒸发器温度传感器17以及发动机ECU16控制。在点火开关、鼓风机调速开关接通的情况下，按下A/C开关，向发动机ECU16发出空调请求，此时发动机ECU检测端口B87脚的电位和蒸发器温度传感器17信号正常，而且蒸发器温度传感器17测得蒸发器表面温度大于等于5℃时，发动机ECU16端口A10、A41脚搭铁，压缩机正常开机，同时冷凝风机运转；若B87脚不正常，或者蒸发器温度传感器测得蒸发器表面温度小于等于2℃时，发动机ECU端口A10、A41脚为高电位，压缩机不能开机，同时冷凝风机也不工作。在压缩机正常工作过程中，发动机ECU检测到B87脚不正常，或者蒸发器温度传感器测得蒸发器表面温度小于等于2℃时，此时发动机ECU端口A10、A41脚置为高电位，压缩机即刻故障停机或保护停机，同时冷凝风机14也不工作了。

这种空调控制系统其存在以下不足之处是：（1）空调手动控制器属于手动机械和电气控制，容易出现操作不够灵活、机械部件磨损、旋钮失灵等问题，面临更新换代；（2）手动控制面板显得档次低，影响到车内的整体配置效果；（3）车内温度靠空气混合风门和热水阀来调节，而且没有车内温度传感器，因而车内温度调节精度低，降低了空调的舒适性；（4）无法显示空调运行状态及其参数，全凭驾驶员的感觉操作，给空调系统控制操作带来不便；（5）鼓风机、后蒸发器风机的工作用调速开关采用大电流直接控制，存在一定的安全隐患，会导致控制器件接触不良的后果；（6）顶蒸发器风机控制开关安装在顶蒸发器面板上，极不方便驾驶员操控。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种温度控制精度高、舒适度好、同时增加温度和空调基本运行状态显示功能、增强整车空调系统控制的自动化、操作简便、提升车内配置档次、便于故障维修的微型汽车自动空调控制器。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案是：一种微型汽车自动空调控制器，通过电路分别与微型汽车电源及发动机ECU连接，其特征在于，该空调控制器包括空调ECU和壳体，其中空调ECU包括单片机、键盘、键盘电路、温度传感器模块、LCD驱动电路、LCD显示屏、LED驱动电路、LED指示灯、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路；单片机的输入端通过电路分别与键盘电路、温度传感器模块的输出端连接，单片机的输出端通过电路分别与模式风门舵机、温度风门舵机、循环风门舵机、LCD驱动电路、LED驱动电路、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路、发动机ECU的相应控制端口连接；LCD驱动电路的输出端与LCD显示屏的输入端连接；LED驱动电路的输出端与LED指示灯的输入端连接；鼓风机调速电路的输出端与鼓风机电机的输入端相连接；顶蒸风机调速电路的输出端与顶蒸风机电机的输入端相连接。

其中所述空调控制器的壳体包括主壳体和面板壳体，面板壳体上设有操作面板，所述键盘、LCD显示屏、LED指示灯设置在操作面板上。

其中所述单片机为89C5xRC/RD+系列或STC12C5A60S2系列单片机。

由于采用了上述方案，本实用新型微型汽车自动空调控制器与现有其它同类技术相比较具有如下有益效果：

1．采用以单片机为核心的空调ECU控制车内温度，温度控制精度高，提高了空调的舒适性；

2．采用按键式操作面板，操控简便，控制功能齐全，显得空调档次高，从而提高了车内配饰的档次；

3.开机与关机操作简便，在发动机正常工作状态下，按任意键（除关机键和温度设置键之外），空调控制器即开始工作，按关机键，空调系统结束工作；

4.设置自动运行模式，空调系统能够自动调节风量与车内温度，提高空调操控的便捷性；

5.具有上一次运行模式的记忆功能，当空调停机之后再次开机时，只要按任意键（除关机键和温度设置键之外）一次，空调控制器即可按照上一次运行模式进行工作，而不必重新设置空调工作模式，实现“一键”操作的便捷性；

6.具有温度与空调基本运行状态的液晶显示和空调系统工作LED指示，一目了然，更加便于驾驶员对空调系统的操控；

7.由于空调ECU可以通过顶蒸风机调速电路控制顶蒸风机电机，并将控制顶蒸风机的按键设置在操作面板上，便于驾驶员集中控制；

8.在LCD显示屏上显示四种常见空调系统故障代码，便于故障维修；

9.因采用舵机作为各种风门的驱动元器件，减少了相应的驱动电路，从而使空调控制电路更加简洁，降低了电路制作成本；

10.采用本实用新型空调控制器无需改变微型汽车的原有执行元器件、被控制元器件及其安装位置，因此可以用于微型汽车系列新车的空调自动控制，也可用于旧微型汽车手动空调控制改造为自动空调控制，应用广泛。

下面结合附图和实施例对本实用新型微型汽车自动空调控制器作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型微型汽车自动空调控制器安装在汽车电路上的电路原理图；

图2是本实用新型微型汽车自动空调控制器的内部结构及与相关构件的连接方框图；

图3是现有技术微型汽车空调控制电路原理图。

主要元件标号说明：11-点火开关，12-冷凝风机继电器，13-压缩机继电器，14-冷凝风机，15-压缩机电磁离合器，16-发动机ECU，17-蒸发器温度传感器，18-鼓风机电机，19-后蒸发器风机调速开关,20-后蒸发器风机电机，21-鼓风机调速开关，22-顶蒸风机电机，23-空调ECU，24-温度风门舵机，25-循环风门舵机，26-模式风门舵机，27-模式风门，28-温度风门，29-热水阀，30-循环风门。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型微型汽车自动空调控制器，通过电路分别与微型汽车电源及发动机ECU16连接，该空调控制器包括空调ECU23和壳体（图中未示出），ECU（Electronic Control Unit）即电子控制单元。

空调ECU23包括单片机、键盘、键盘电路、温度传感器模块、LCD驱动电路、LCD显示屏、LED驱动电路、LED指示灯、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路。单片机的输入端通过电路分别与键盘电路、温度传感器模块的输出端连接，单片机为89C5xRC/RD+系列或STC12C5A60S2系列单片机。单片机的输出端通过电路分别与模式风门舵机26、温度风门舵机24、循环风门舵机25、LCD驱动电路、LED驱动电路、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路、发动机ECU16的相应控制端口连接。

键盘与键盘电路的输入端连接，键盘用于输入操作信号或设置参数，键盘输入的操作信号或设置参数通过键盘电路传给单片机。温度传感器模块是将温度传感器和温度传感器电路集成于一体的模块，温度传感器模块设置于车内的空调风道回风口位置，感应车内温度，并将温度信号处理转换为电压信号传给单片机。LCD驱动电路的输出端与LCD显示屏的输入端连接，LCD显示屏可显示设定温度、当前车内温度、送风模式等。LED驱动电路的输出端与LED指示灯的输入端连接，LED指示灯用于指示空调的工作状态。

模式风门舵机26、温度风门舵机24、循环风门舵机25均为集自动控制电路与电机于一体的自动控制装置，模式风门舵机26接到空调ECU23单片机的控制信号用于控制模式风门27工作，温度风门舵机24接到空调ECU23单片机的控制信号用于控制温度风门28及热水阀29工作，循环风门舵机25接到空调ECU23单片机的控制信号用于控制循环风门30工作。鼓风机调速电路的输出端与鼓风机电机18的输入端相连接，用于控制鼓风机工作。顶蒸风机调速电路的输出端与顶蒸风机电机22的输入端相连接，用于控制顶蒸风机工作。

所述空调控制器的壳体采用ABS注塑成型，壳体包括主壳体和面板壳体，面板壳体上设有操作面板，所述键盘、LCD显示屏、LED指示灯设置在操作面板上。键盘包括FAN键、AUTO 键、内外循环键、OFF键、A/C键、REAR键、TEMP键、MODE键。空调控制器还包括一些用于与单片机和空调控制器中其它元件（各输入和执行单元）之间传输信号的外部线束插接器，因不是本实用新型的发明点而图中未示出，外部线束插接器要求可靠牢固，插接方便，并预留扩展位。鼓风机电机18、顶蒸风机电机22、发动机ECU16、模式风门27、温度风门28、循环风门30、热水阀29是原车配置的元器件，其结构和位置均无需改动。模式风门舵机26、温度风门舵机24、循环风门舵机25可直接外购。

工作时，点火开关11接通之后，空调ECU23自动进行点火检测，各电器装置进入待机状态，按控制面板上的任意按键（除关机键和温度设置键之外），向空调ECU23发送信号，经过空调ECU23处理后执行相关任务。

自动运行模式：按下AUTO键，LED指示灯点亮，空调ECU23的单片机接到信号，单片机控制鼓风机调速电路驱动鼓风机电机18开始工作，空调ECU23的单片机同时控制各风门电机自动工作，根据车内温度自动调节出风口和风量；需要设置温度时，按下TEMP键，可以在16-30℃范围内设定温度，设定温度值将在LCD显示屏左侧显示，车内实时温度显示在LCD显示屏右侧显示，此时，空调ECU23将自动依照车内温度传感器检测到的车内当前温度和设定温度比较，向发动机ECU16发出空调请求。若满足开机条件，则发动机ECU16自动调整压缩机和冷凝风机14的工作状态，空调ECU23的鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路接到单片机的控制指令分别控制鼓风机电机18及顶蒸风机电机22工作，空调ECU23的模式风门电机驱动电路、温度风门电机驱动电路、循环风门电机驱动电路接到单片机的控制指令分别控制模式风门电机26、温度风门电机24、循环风门电机25工作，达到自动调节风量大小，尽快达到所设定的温度值，实现制冷或制热功能。同时，空调ECU23的LCD驱动电路、LED驱动电路接到单片机的控制指令，在LCD显示屏相应位置显示设定温度值、实时温度值、风量图标、送风模式图标和AUTO图标，相应按键上LED指示灯显示空调工作状态。

手动制冷模式：按风量调节键（FAN键），鼓风机开始工作，设定所需风量（有8档切换），LCD显示屏上相应风量图标点亮；按下空调制冷开关，LED指示灯点亮，空调ECU23向发动机ECU16发出空调请求；若满足开机条件，压缩机开始工作，实现制冷、除湿功能；调节温度设定键，可以在16-30℃范围内设定所需温度。在制冷过程中空调ECU23的控制工作原理与自动运行模式中制冷时的控制原理相同，在此不在重复描述。

通风模式：在空调控制器待机状态下，按下风量调节键（FAN键），空调ECU23指示车内自然通风，连续按下该键，可以调节风量大小（有8档切换），同时LCD显示屏上相应图标点亮；若空调ECU23检测到设定温度大于车内温度，则空调ECU23执行制热程序，空调ECU23的控制工作原理与自动运行模式中鼓风机的控制原理相同，在此不在重复描述。

送风模式：按下送风模式键（MODE键），空调ECU23的模式风门电机驱动电路接到单片机的控制指令控制模式风门电机26工作，模式风门电机26控制模式风门27工作，操作面板上的相应LED指示灯点亮，可调整各种风门的送风角度；连续按下送风模式键（MODE键），送风角度依次循环；同时，LCD显示屏上的相应送风模式图标点亮。

内外循环模式：按下内外循环键，空调ECU23的循环风门电机驱动电路接到单片机的控制指令控制循环风门电机25工作，循环风门电机25控制循环风门30工作，操作面板上的相应LED指示灯点亮，LCD显示屏上外循环图标点亮；再次按下该开关，指示灯熄灭，将关闭循环风门30，开启循环风门将转换到内循环状态，LCD显示屏上内循环图标点亮。

除霜模式：按下除霜键，相应的指示灯点亮，同时LCD显示屏上前除霜图标点亮；用于前挡风玻璃的除雾功能，不管送风模式开关处于何种工作状态，只对前挡风玻璃除雾。

顶蒸发器工作模式：按下顶蒸键，空调ECU23的顶蒸风机调速电路接到单片机的控制指令控制顶蒸风机电机22工作，相应的指示灯点亮；顶蒸风机开始工作。

故障代码显示：当空调控制器出现以下故障时，故障代码将在显示屏的设定温度显示区显示：1.过电压故障，代码E1；2.压力开关故障，代码E2；3.蒸发器温度传感器故障，代码E3；4.车内温度传感器故障，代码E4。单片机自动检测相应的端口电信号，若某个端口信号不正常，即出现故障，此时单片机指令显示屏显示相应故障代码。

上述实施例仅是本实用新型的最佳实施例，本实用新型并不局限于上述实施例所列举的形式，只要在本实用新型的范围内所做的变换均属于本实用新型的范畴，作为本实用新型的变换形式，操作面板的式样及单片机的型号等均可根据实际需要做适当变换。

Claims (3)

1.一种微型汽车自动空调控制器，通过电路分别与微型汽车电源及发动机ECU连接，其特征在于，该空调控制器包括空调ECU和壳体，其中空调ECU包括单片机、键盘、键盘电路、温度传感器模块、LCD驱动电路、LCD显示屏、LED驱动电路、LED指示灯、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路；单片机的输入端通过电路分别与键盘电路、温度传感器模块的输出端连接，单片机的输出端通过电路分别与模式风门舵机、温度风门舵机、循环风门舵机、LCD驱动电路、LED驱动电路、鼓风机调速电路、顶蒸风机调速电路、发动机ECU的相应控制端口连接；LCD驱动电路的输出端与LCD显示屏的输入端连接；LED驱动电路的输出端与LED指示灯的输入端连接；鼓风机调速电路的输出端与鼓风机电机的输入端相连接；顶蒸风机调速电路的输出端与顶蒸风机电机的输入端相连接。

2.如权利要求1所述的一种微型汽车自动空调控制器，其特征在于，所述空调控制器的壳体包括主壳体和面板壳体，面板壳体上设有操作面板，所述键盘、LCD显示屏、LED指示灯设置在操作面板上。

3.如权利要求1所述的一种微型汽车自动空调控制器，其特征在于，所述单片机为89C5xRC/RD+系列或STC12C5A60S2系列单片机。

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