CN212148303U - 一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪。它包括多点温度采集系统和工控机，多点温度采集系统与工控机相连接，多点温度采集系统包括STM32微控制器、服务保障模块、电源处理模块、I/O输入输出模块、时钟处理模块、USB通信处理模块、数字温度传感器模块和N路温度采集传感器检测模块；本实用新型利用工控机和多点温度采集系统对新能源汽车内部环境温度变化通过多点温度采集系统采样并进行智能数据处理比较，将内部环境温变数据通过智能控制系统输出给新能源汽车空调中控系统进而优化压缩机工作状态及风口调节系统机构，来减少和防止空调系统空间位置温差及温变差异幅度过大的情况发生，从而有效提高新能源汽车乘用环境的舒适性。

Description

一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪

技术领域

本实用新型涉及一种汽车空调测试技术领域，尤其涉及一种新能源汽车空调测试技术领域，特别是涉及一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪。

背景技术

近年来，随着新能源汽车的推广和应用，电池系统的能量密度及续航里程大幅提高，更高的续航里程使乘车人在车上的时间相对增加，因而，车内环境的好坏将直接影响乘车人的感受，特别是车内空气质量和温度的恒定能给人舒适的感觉，如果车内温度忽高忽低，会直接影响人员的乘车感受。因而，汽车空调的恒温控制就显得非常关键和必要。在中国发明专利说明书CN102023098B中公开了一种用于汽车空调系统的测试装置及其测试方法，测试装置包括中间连接工装，中间连接工装的一端与压力传感器的一端连接，压力传感器的另一端与数据记录仪连接，数据记录仪通过压力传感器和温度探头采集汽车空调系统的压力和温度信号；中间连接工装的另一端与连接整车管路的快充接头连接，中间连接工装为“十”字形结构，轴向为通孔结构，且中间位置的内孔直径小于两端位置处的内孔直径，中间连接工装与压力传感器连接的一端的内孔直径小于中间连接工装与快充接头连接的一端的内孔直径。具有上述结构的该种用于汽车空调系统的测试装置可以实时的采集到汽车空调系统的相关重要参数指标，从而能够非常客观的、实时的评价空调系统的性能。但是，目前，汽车空调工作过程中动态系统温度变化的精准控制缺乏系统管理的有效途径和工艺方法，达不到根本性的改变。因此，有必要对现有的空调测控系统做进一步的改进，从而优化空调温度控制的管理模式，在空调系统工作过程中动态系统温度变化的精准测量是优化管理模式的关键，汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪就是针对车内动态系统温度变化的精准测量设计的一款在线式多点温变实时比较记录仪。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种有效且智能化的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪。它具有结构简单、智能化程度高和工作安全可靠等特点。能有效解决新能源汽车空调系统由于温度传感系统问题导致的温度失恒的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪。它包括多点温度采集系统和工控机，多点温度采集系统与工控机相连接，多点温度采集系统包括STM32微控制器、服务保障模块、电源处理模块、I/O输入输出模块、时钟处理模块、USB通信处理模块、数字温度传感器模块和N路温度采集传感器检测模块；工控机用于接收、存储、处理多点温度采集系统的温度数据，并显示相应的实时温度曲线；服务保障模块、电源处理模块、I/O输入输出模块、时钟处理模块、USB通信处理模块、数字温度传感器模块和N路温度采集传感器检测模块分别与STM32微控制器通过数据总线相连接；STM32微控制器用于对多路温度参数的处理；数据转换和与工控机的数据通讯；服务保障模块用于服务保障工控机和STM32微控制器工作；电源处理模块用于给系统供电；I/O输入输出模块用于信息的输入和输出；时钟处理模块用于设置系统的时间；USB通信处理模块用于系统之间的通信；数字温度传感器模块用于测量空调系统内部环境定点温度正常工作情况下温度数据，进而绘制保存标准曲线，利用标准曲线进行环境温变状态监测比较，标准温度曲线可以对每个传感器进行定点设置，在进行比较时方便调用；N路温度采集传感器检测模块用于对各定点环境区域的温度参数的采集和传输。

所述工控机通过服务保障模块与STM32微控制器通过数据总线连接。

N路温度采集传感器模块，N可以取1、2、3、4、...自然数，N路温度采集传感器模块分别通过各自集成数字传感探头完成对定点环境区域进行温度参数的采集和传输，极大的扩展了测量的范围和取点的方便性。

与现有技术相比，本实用新型产生的有益效果是：由于采用了上述结构，本实用新型通过多点温度采集系统和工控机对新能源汽车内部环境温度变化通过多点温度采集系统采样并进行智能数据比较，并可将内部环境温变数据通过智能控制系统输出给新能源汽车空调中控系统，优化压缩机工作状态及风口自动调节系统机构，以减少和防止空调系统空间位置温差及温变差异幅度过大的情况发生，从而有效提高新能源汽车乘用环境的舒适性。与常规测量方法相比本实用新型实现了利用数字温度传感器测量、绘制、保存空调系统内部环境定点温度正常工作情况下温度标准曲线，利用标准曲线进行环境温变状态监测比较。同时，标准温度曲线可以对每个温度传感器进行定点设置，在进行比较时方便调用，并可实时进行温度测试，根据实际情况接入一定数量的温度传感器，实时测试当前的温度，并显示到工控机界面上。利用实时温变参数曲线进行数据分析，根据实时温变参数判定压缩机在工作过程中的状态变化，以便于进行对压缩机进行工作状态管理。同时，根据温度测定设置调整风口位置分布和走向，加快整车设计进度。其同时具有标准曲线清除功能，可以根据测量需要将保存的标准曲线进行清除和重新建立。

附图说明

图1为本实用新型工作原理结构示意图；

图2为本实用新型8路温度实测曲线示意图；

图３为本实用新型接口电路原理示意图；

图4为本实用新型工作原理各分解电路原理示意图；

图中：1－工控机、2－服务保障模块、3－电源处理模块、4－I/O输入输出模块、5－时钟处理模块、6－USB通信处理模块、7－STM32微控制器、8－数字温度传感器模块、9－1号温度采集传感器检测模块、10－2号温度采集传感器检测模块、11－3号温度采集传感器检测模块、12－4号温度采集传感器检测模块、13－5号温度采集传感器检测模块、14－6号温度采集传感器检测模块、15－7号温度采集传感器检测模块、16－8号温度采集传感器检测模块和n－N号温度采集传感器检测模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1至图4示出了本实用新型各种结构示意图。如图1至图4所示，本实用新型提供了一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪。它包括多点温度采集系统和工控机1，多点温度采集系统与工控机1相连接，多点温度采集系统包括STM32微控制器7、服务保障模块2、电源处理模块3、I/O输入输出模块4、时钟处理模块5、USB通信处理模块6、数字温度传感器模块8和N路温度采集传感器检测模块；工控机1用于接收、存储、处理多点温度采集系统的温度数据，并显示相应的实时温度曲线；服务保障模块2、电源处理模块3、I/O输入输出模块4、时钟处理模块5、USB通信处理模块6、数字温度传感器模块8和N路温度采集传感器检测模块分别与STM32微控制器7通过数据总线相连接,STM32微控制器7用于对多路温度参数的处理，数据转换和与工控机1的数据通讯；服务保障模块2用于服务保障工控机1和STM32微控制器7工作；电源处理模块3用于给系统供电；I/O输入输出模块4用于信息的输入和输出；时钟处理模块5用于设置系统的时间；USB通信处理模块6用于系统之间的通信；数字温度传感器模块8用于测量空调系统内部环境定点温度正常工作情况下温度数据，进而绘制保存标准曲线，利用标准曲线进行环境温变状态监测比较，标准温度曲线可以对每个传感器进行定点设置，在进行比较时方便调用；N路温度采集传感器检测模块用于对各定点环境区域的温度参数的采集和传输。

所述工控机1通过服务保障模块2与STM32微控制器7通用数据总线连接。

所述N路温度采集传感器模块，N可以取1、2、3、4、...自然数，N路温度采集传感器模块分别通过各自集成数字传感探头完成对定点环境区域进行温度参数的采集和传输，极大的扩展了测量的范围和取点的方便性。

图2为本实用新型8路温度实测曲线示意图；如图2所示，当N为8时，8路温度采集传感器模块（9－1号温度采集传感器检测模块9、10－2号温度采集传感器检测模块10、11－3号温度采集传感器检测模块11、12－4号温度采集传感器检测模块12、13－5号温度采集传感器检测模块13、14－6号温度采集传感器检测模块14、15－7号温度采集传感器检测模块15和16－8号温度采集传感器检测模块16）通过各自集成数字传感探头完成对定点环境区域进行温度参数的采集和传输；并通过STM32微控制器7完成对8路温度参数的处理，数据转换和与工控机1的数据通讯。

在STM32微控制器7和工控机1中，对接收到的数据进行处理和图形显示；具有数据处理和图形曲线输出功能，采集存储标准数据曲线，利用实时测试数据形成即时数据曲线和时间-温变数据曲线，并保存成相关数据文件，以备查询和进行数据分析。

本实用新型通过USB通信处理模块6在整个系统当中完成STM32微控制器7（单片机）与工控机1之间的通信,同时负责整个系统的控制命令的传输,通过计算机的串口来收发数据。图３为本实用新型接口电路原理示意图；如图3所示，串口通信的主要步骤是先配置串口的参数然后初始化串口,接下来打开串口开始监听串口,对超过设定的缓冲区大小的数据启动接收程序,并送入通讯协议处理函数进行协议解析和对异常处理函数做相应的处理。协议解析程序主要是把从串口收到的数据按照通讯协议的数据段定义的格式一段一段的解码,解码后得到相关的信息,完成对传感器传输的数据进行处理。如果解码过程当中出现任何错误则立刻丢弃这段数据返回并重新开始接收数据, 以保证数据的正确性。

图4为本实用新型SMT32微处理器电路原理示意图；本实用新型具体工作过程为：

（1）STM32微控制器7系统进行初始化。包括配置系统时钟、定时器及其中断、外部中断、USB通信模式和相关I/O输入输出端口。

（2）STM32微控制器7检测每个数字温度传感器是否接入系统。如果接入系统则对该温度传感器进行初始化；如果没有接入系统，则在下一步的温度采集过程中忽略该接口。

（3）STM32微控制器7检测是否与工控机1通过USB方式进行了有效的连接。如果连接成功，执行工控机1发送的各种命令；如果没有建立有效的连接，在微控制器系统内进行显示，提示重新连接。

（4）STM32微控制器7获取接入系统的每一个温度传感器的传输数据，先对数据进行滤波处理，然后对处理过的数据按照一定方式进行转换和编码。STM32微控制器7作为数据采集卡获取接入系统的每一个数字温度传感器的传输数据，对数据利用加权平均滤波算法进行处理,以解决适应不同位置温度变化存在平滑度和灵敏度之间的矛盾。其算法原理是对连续N次采样值分别乘上不同的加权系数之后再求累加，加权系数采取先小后大，各个加权系数均小于1，且满足总和等于1的结束条件。以突出后面若干采样的效果，提高采样值变化的灵敏度。加强系统温度由连续变化到突变升温过程对参数变化趋势的反应适应性，克服因偶然因素造成的波功干扰，然后对滤波过后的有效数据按照与计算机确定的通信协议进行转换、编码与加密处理。在算法处理过程中，对因偶然因素造成的波功干扰处理过程中，由于现场干扰及各种偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲干扰,根据系统需求,要在很短的时间内对设定位置温升变化进行探测,因而，实际应用中还利用了改进的数字滤波算法，主要借鉴滑动平均值滤波算法与算术平均值滤波法以及防脉冲干扰平均滤波法。改进的数字滤波算法就是先建立队列实现实时输出,每进来一个数据就会马上输出一个数据,这样可以保证数据的实时性和快速性，通过计算后输出一个经过滤波后的数据。

本实用新型的所述N路温度采集传感器检测模块包括N路温度传感器，采用N路温度传感器进行温度采集，所述N路温度传感器均为数字温度传感器，由于新能源汽车乘用空间位置和风口位置分布不均的特点，位置不同温度表现就不同，为了保证测量温度的均匀性和准确性，就有必要采取N路温度传感器进行密集布点采样，N路温度传感器均密集设于车箱内，从而保证温度数据采集的精准性和全面性。

（5）STM32微控制器7将处理过的温度数据通过USB实时传输给工控机1，由工控机1系统完成数据的存储和图形显示输出。

本实用新型为保证N路温度传感器温度采集数据参数的传输和数据兼容性的处理，多点温度采集系统还可以包括数据接口扩展模块，且设置STM32微控制器7（单片机）处理模块连接数据接口扩展模块，对数据输入端口容量可根据实际测量需要实现按2ⁿ（2¹、2²、2³┄）数扩容，并能够自动检测识别处理，将有效接入的传感器传输的数据上传至工控机1，生成N+1（1是标准数据曲线，N是有效接入的传感器路数）条数据曲线，由曲线显示系统显示并进行实时数据比较分析处理。

本实用新型中所述STM32微控制器7、服务保障模块2、电源处理模块3、I/O输入输出模块4、时钟处理模块5、USB通信处理模块6、数字温度传感器模块8和N路温度采集传感器检测模块均为现有技术，其具体的结构、元件型号、电路及连接方式均为现有技术，故均不再详述。

本实用新型汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪还可以作为纯电动汽车动力锂电池包组多点温变实时比较记录仪使用。由于纯电动汽车最大的风险就是动力电池的安全性，分析锂电池安全事故产生的原因，相当部分与锂电池热失控有关。在电池模组设计方面，只有通过加强温控设计，才能改变在高温环境下电动汽车电池内部温度升高或者单体电池之间温度不均匀，以及充电过度引起的电池发热造成的安全隐患。因而，电池包组工作过程中动态系统温度变化的精准控制缺乏系统安全管理的有效途径和工艺方法，是目前电动汽车动力电池安全性达不到根本性改变的关键所在。因此，对电池包组工作过程中动态系统温度变化的精准测量和数据精细化处理就是优化管理模式的关键。通过多点温度采集系统和工控机对新能源汽车动力电池的内部化学反应环境通过系统采样进行智能数据比较，将电池模组内部环境温变数据通过智能控制系统输出给新能源汽车中央控制系统（汽车电脑ECU）,调整整车运行参数来优化动力电池电极工作状态，防止极端化学反应发生，实现电池包组快速加热和冷却，并可在电池故障条件下自动启动，迅速降低电池温度，从而减少和防止电池爆燃事故的发生，有效提高新能源汽车动力电池使用安全。

本实用新型工作原理为：该比较记录仪通过标样定位技术对车内环境设置精准环境温度取样装置(N路温度传感器)，通过系统和优化算法，生成多点环境温度变化和最佳工作状态模型温度实时对比曲线，实时监测压缩机在不同的电压、电流以及外负载瞬变情况下环境的温度变化数据，系统通过N路温度传感器的传感技术数据及实时监测的环境动态变化参数，使全车温变状态控制系统通过数据总线启动空调管理系统控制端，进行工作干预，同时，通过智能控制系统协调管理整车电力使用和输出控制，优化建立温控系统工作靠近最佳工作状态模型，从而提高设计效率，进而提高新能源汽车整车舒适性能和安全性能。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其做出种种变化。

Claims (6)

1.一种汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：它包括多点温度采集系统和工控机（1），多点温度采集系统与工控机（1）相连接，多点温度采集系统包括STM32微控制器（7）、服务保障模块（2）、电源处理模块（3）、I/O输入输出模块（4）、时钟处理模块（5）、USB通信处理模块（6）、数字温度传感器模块（8）和N路温度采集传感器检测模块；工控机（1）用于接收、存储、处理多点温度采集系统的温度数据，并显示相应的实时温度曲线；服务保障模块（2）、电源处理模块（3）、I/O输入输出模块（4）、时钟处理模块（5）、USB通信处理模块（6）、数字温度传感器模块（8）和N路温度采集传感器检测模块分别与STM32微控制器（7）通过数据总线相连接；STM32微控制器（7）用于对多路温度参数的处理，数据转换和与工控机（1）的数据通讯；服务保障模块（2）用于服务保障工控机（1）和STM32微控制器（7）工作；电源处理模块（3）用于给系统供电；I/O输入输出模块（4）用于信息的输入和输出；时钟处理模块（5）用于设置系统的时间；USB通信处理模块（6）用于系统之间的通信；数字温度传感器模块（8）用于测量空调系统内部环境定点温度正常工作情况下温度数据，进而绘制保存标准曲线，利用标准曲线进行环境温变状态监测比较，标准温度曲线对每个传感器进行定点设置，在进行比较时方便调用；N路温度采集传感器检测模块用于对各定点环境区域的温度参数的采集和传输。

2.如权利要求1所述的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：所述工控机（1）通过服务保障模块（2）与STM32 微控制器（7）通过数据总线连接。

3.如权利要求1所述的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：所述N路温度采集传感器模块，N取1、2、3、4、...自然数，N路温度采集传感器模块分别通过各自集成数字传感探头完成对定点环境区域进行温度参数的采集和传输。

4.如权利要求1所述的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：所述N路温度采集传感器检测模块包括N路温度传感器，采用N路温度传感器进行温度采集，N路温度传感器均为数字温度传感器，采取N路温度传感器进行密集布点采样，N路温度传感器均密集设于车箱内。

5.如权利要求1所述的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：所述多点温度采集系统包括数据接口扩展模块，且设置STM32微控制器（7）处理模块连接数据接口扩展模块。

6.如权利要求1所述的汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪，其特征在于：所述汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪还作为纯电动汽车动力锂电池包组多点温变实时比较记录仪使用。

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