CN209700335U - 一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车载控制技术领域，提供了一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统，包括污染监测模块、模数转换模块、单片机、数模转换模块和执行模块。一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统通过污染监测模块获取当前车内、外污染状况，并且依据污染状况自动控制汽车通风系统运行，使得司机可以专心驾驶，更好的保障了司机的行车安全。同时，该系统可以寻求车内污染和车外污染的平衡点，将污染物对司机的危害程度降到最低，更好地保障司机的健康水平。

Description

一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统

技术领域

本实用新型属于车载控制技术领域，具体涉及一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统。

背景技术

随着经济的发展，汽车也越来越普及，汽车室内环境污染和驾乘人员的健康问题不容忽视。在城市道路交通中，交通阻滞情况时有发生，而此时前车的尾气排放筒又非常靠近后车的新风进气口，污染物会扩散至驾驶室内危害驾乘人员的身体健康。同时，在一些恶劣天气中，室外污染空气同样会通过汽车的通风系统进入驾驶室对司机的身体健康造成危害。如果将汽车的通风系统(车窗和空调)完全关闭，司机呼出的二氧化碳会一直聚集在驾驶室，同样会对司机的身体健康造成害，影响驾驶。此外，一些司机对染污状况的感知仅仅凭借主观感受，当感知到污染的存在，会手动去切换通风方式，而此时会给驾车行驶带来很大的安全隐患。

实用新型内容

基于以上存在的问题，本实用新型提出了一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统和控制方法。

本实用新型的具体技术方案为：

一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统，包括污染监测模块、模数(A/D)转换模块、单片机、数模(D/A)转换模块和执行模块；

所述的污染监测模块，包括车内传感器和车外传感器；其中车内传感器包括二氧化碳(CO₂)传感器和一氧化碳(CO)传感器；车外传感器包括PM_2.5传感器和一氧化碳传感器；所述的污染监测模块与A/D转换模块输入端相连；

所述的A/D转换模块将污染监测模块所监测到的污染物浓度由模拟量转换成数字量；所述的A/D转换模块输出端和单片机输入端相连，所述的D/A转换模块输入端与单片机输出端相连，输出端与执行模块相连；

所述的单片机将所述的污染监测模块所测得的污染物浓度进行运算，明确当前污染状况并且指导执行机构动作；

所述的执行模块包括车窗电机、风门电机和液晶显示器，其中液晶显示模块实时显示当前车内、外污染物浓度值。

所述的一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统的工作过程如下：

步骤1：系统开始工作后，车内传感器实时监测车内CO₂浓度C₁和CO浓度C₂；车外传感器实时监测车外PM_2.5浓度C₃和CO浓度C₄；

步骤2：A/D转换模块将上述污染物浓度C₁、C₂、C₃和C₄由模拟量转换成数字量，传输到单片机；

步骤3：单片机获取的C₁、C₂、C₃和C₄所对应的各自设定的阈值作百分比得到C_p1、C_p2、C_p3和C_p4，并且依据其大小确定污染状况，对执行模块下一步动作发出指令；

步骤4：D/A转换模块将单片机发出的指令转换为模拟量；

步骤5：执行模块根据单片机发出的指令做出相应的动作：液晶显示器实时显示当前车内、外各项污染物浓度值；车内、外污染物浓度均不超标时，执行模块维持当前状态；当车外污染物浓度超标，车内正常时，车窗关闭，空调风门切换成内循环；当车内污染物浓度超标，车外正常时，车窗开启，空调风门切换成外循环；当车内、外污染物浓度均超标时，系统判断车内、外污染物超标率，若车外超标率大于车内超标率，车窗关闭，空调风门切换成内循环；若车内超标率大于车外超标率，车窗开启，空调风门切换成外循环；

重复步骤1-5；直至系统关闭。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统通过污染监测模块获取当前车内、外污染状况，并且依据污染状况自动控制汽车通风系统运行，使得司机可以专心驾驶，更好的保障了司机的行车安全。同时，该系统可以寻求车内污染和车外污染的平衡点，将污染物对司机的危害程度降到最低，更好地保障司机的健康水平。

附图说明

图1是一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统结构示意图。

图2是一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

实施例

一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统包括污染监测模块、模数(A/D)转换模块、单片机、数模(D/A)转换模块和执行模块；

所述的污染监测模块，包括车内传感器和车外传感器；其中车内传感器包括二氧化碳(CO₂)传感器和一氧化碳(CO)传感器；车外传感器包括PM_2.5传感器和一氧化碳传感器；所述的污染监测模块与A/D转换模块输入端相连；

所述的A/D转换模块将污染监测模块所监测到的污染物浓度由模拟量转换成数字量；所述的A/D转换模块输出端和单片机输入端相连，所述的D/A转换模块输入端与单片机输出端相连，输出端与执行模块相连；

所述的单片机将所述的污染监测模块所测得的污染物浓度进行运算，明确当前污染状况并且指导执行机构动作；

所述的执行模块包括车窗电机、风门电机和液晶显示器，其中液晶显示模块实时显示当前车内、外污染物浓度值。

所述的一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统的工作过程如下：

步骤1：系统开始工作后，车内传感器实时监测车内CO₂浓度C₁和CO浓度C₂；车外传感器实时监测车外PM_2.5浓度C₃和CO浓度C₄；

步骤2：A/D转换模块将上述污染物浓度C₁、C₂、C₃和C₄由模拟量转换成数字量，传输到单片机；

步骤3：单片机获取的C₁、C₂、C₃和C₄所对应的各自设定的阈值作百分比得到C_p1、C_p2、C_p3和C_p4，并且依据其大小确定污染状况，对执行模块下一步动作发出指令；

步骤4：D/A转换模块将单片机发出的指令转换为模拟量；

步骤5：执行模块根据单片机发出的指令做出相应的动作：液晶显示器实时显示当前车内、外各项污染物浓度值；车内、外污染物浓度均不超标时，执行模块维持当前状态；当车外污染物浓度超标，车内正常时，车窗关闭，空调风门电机关闭；当车内污染物浓度超标，车外正常时，车窗开启，风门电机开启；当车内、外污染物浓度均超标时，系统判断车内、外污染物超标率，若车外超标率大于车内超标率，车窗关闭，风门电机关闭；若车内超标率大于车外超标率，车窗开启，风门电机开启；

重复步骤1-5；直至系统关闭。

所述的单片机对污染状况的确定方法如下：

单片机首先对C₁、C₂、C₃和C₄所对应的提前设定的阈值Cco₂、C_i,co、C_pm2.5和C_o,co做百分比：

c_p2＝(c₁-c_i,co)/c_i,co×100％；

c_p4＝(c₁-c_o,co)/c_o,co×100％；

得到C_p1、C_p2、C_p3和C_p4；然后依据C_p1、C_p2、C_p3和C_p4的大小判断污染状况，具体过程如下：

(1)若C_p1、C_p2、C_p3和C_p4均小于0

此时车内、外污染物浓度均不超标，单片机发出空指令，执行模块不动作；

(2)若C_p1、C_p2至少一个大于0，C_p3、C_p4小于0

此时车内污染物浓度超标，车外污染物浓度正常；单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗开启，风门切换成外循环；

(3)若C_p1、C_p2小于0，C_p3、C_p4至少一个大于0

此时车外污染物浓度超标，车内污染物浓度正常；单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗关闭，风门切换成内循环；

(4)若C_p1、C_p2至少一个大于0且C_p3和C_p4至少一个大于0

此时车内、外污染物浓度均超标，近一步进行如下判断：

1)若C_p1、C_p2只有一个大于0且C_p3和C_p4只有一个大于0

设C_p1、C_p2中大于0的值为C_p,i，C_p3和C_p4中大于0的值为C_p,o，若C_p,i大于C_p,o，此时车内污染严重程度高于车外污染严重程度，以车内污染物控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗开启，风门切换成外循环；反之，车外污染严重程度高于车内污染严重程度，以车外污染控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗关闭，风门切换成内循环；

2)若C_p1、C_p2只有一个大于0且C_p3和C_p4均大于0

设C_p1、C_p2中大于0的值为C_p,i，C_p3、C_p4两者中较大值为C_p,o，若C_p,i大于C_p,o，此时车内污染严重程度高于车外污染严重程度，以车内污染物控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗开启，风门切换成外循环；反之，车外污染严重程度高于车内污染严重程度，以车外污染控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗关闭，风门切换成内循环；

3)若C_p1、C_p2均大于0且C_p3和C_p4只有一个大于0

设C_p1、C_p2中较大的值为C_p,i，C_p3和C_p4中大于0的值为C_p,o，若C_p,i大于C_p,o，此时车内污染严重程度高于车外污染严重程度，以车内污染物控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗开启，风门切换成外循环；反之，车外污染严重程度高于车内污染严重程度，以车外污染控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗关闭，风门切换成内循环；

4)C_p1、C_p2、C_p3和C_p4均大于0

设C_p1、C_p2中较大的值为C_p,i，C_p3和C_p4中较大的值为C_p,o，若C_p,i大于C_p,o，此时车内污染严重程度高于车外污染严重程度，以车内污染物控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗开启，风门切换成外循环；反之，车外污染严重程度高于车内污染严重程度，以车外污染控制为主，单片机向车窗电机和风门电机发出指令，车窗关闭，风门切换成内循环。

图1是一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统结构示意图，如图1所示，该系统结构中包括车外传感器、车内传感器、A/D转换模块、单片机、D/A转换模块、风门电机、车窗电机和液晶显示模块。其中，车外传感器包括PM_2.5传感器和CO传感器，置于汽车空调进风口，与风门电机相连，时刻获取当前车外污染浓度；车内传感器包括CO₂传感器和CO传感器，置于车内部中间顶棚位置，与车窗电机相连，时刻获取当前车内污染物浓度；A/D转换模块、D/A转换模块、液晶显示器和单片机集成在一个装置内，置于汽车中控台上方，并且通过信号线连接各个传感器模块，液晶显示模块实现显示当前车内、外污染物浓度。单片机内置控制程序，能够判断当前车、外污染严重程度，给出对司机健康危害最小的控制方式，并指导执行机构动作。

图2是一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制工作流程图。如图2所示，系统上电开始工作后，车内传感器实时监测车内CO₂浓度和CO浓度；车外传感器实时监测车外PM2.5浓度和CO浓度；A/D转换模块将上述实测值由模拟量转换成数字量，传输到单片机后，单片机时刻判断此时的污染状况，执行模块根据单片机发出的指令做出相应的动作：D/A转换器将单片机发出的指令转换为模拟量，液晶显示器实时显示当前车内、外各项污染物浓度值；车内、外污染物浓度均不超标时，执行机构维持当前状态；当车外污染物浓度超标，车内正常时，车窗关闭，风门切换成内循环；当车内污染物浓度超标，车外正常时，车窗开启，风门切换成外循环；当车内、外污染物浓度均超标时，系统判断车内、外污染物超标率，若车外超标率大于车内超标率，车窗关闭，风门切换成内循环；若车内超标率大于车外超标率，车窗开启，风门切换成外循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施方式，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本技术领域的技术人员通过简单修改或等效替换等均在本实用新型的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统，其特征在于，所述的基于污染控制和新风需求的车载空气质量控制系统包括污染监测模块、模数转换模块、单片机、数模转换模块和执行模块；

所述的污染监测模块，包括车内传感器和车外传感器；其中车内传感器包括二氧化碳传感器和一氧化碳传感器；车外传感器包括PM_2.5传感器和一氧化碳传感器；所述的污染监测模块与A/D转换模块输入端相连；

所述的A/D转换模块将污染监测模块所监测到的污染物浓度由模拟量转换成数字量；所述的A/D转换模块输出端和单片机输入端相连，所述的D/A转换模块输入端与单片机输出端相连，输出端与执行模块相连；

所述的单片机将所述的污染监测模块所测得的污染物浓度进行运算，明确当前污染状况并且指导执行机构动作；

所述的执行模块包括车窗电机、风门电机和液晶显示器，其中液晶显示模块实时显示当前车内、外污染物浓度值；

系统开始工作后，车内传感器实时监测车内CO₂浓度C₁和CO浓度C₂；车外传感器实时监测车外PM_2.5浓度C₃和CO浓度C₄；A/D转换模块将上述污染物浓度C₁、C₂、C₃和C₄由模拟量转换成数字量，传输到单片机；单片机获取的C₁、C₂、C₃和C₄所对应的各自设定的阈值作百分比得到C_p1、C_p2、C_p3和C_p4，并且依据其大小确定污染状况，对执行模块下一步动作发出指令；D/A转换模块将单片机发出的指令转换为模拟量；执行模块根据单片机发出的指令做出相应的动作：液晶显示器实时显示当前车内、外各项污染物浓度值；车内、外污染物浓度均不超标时，执行模块维持当前状态；当车外污染物浓度超标，车内正常时，车窗关闭，空调风门切换成内循环；当车内污染物浓度超标，车外正常时，车窗开启，空调风门切换成外循环；当车内、外污染物浓度均超标时，系统判断车内、外污染物超标率，若车外超标率大于车内超标率，车窗关闭，空调风门切换成内循环；若车内超标率大于车外超标率，车窗开启，空调风门切换成外循环。