專利名稱：一種汽車駕駛室內空氣更新系統及實現方法
技術領域：
本發明涉及汽車裝置領域，特別涉及一種節能環保型汽車駕駛室內空氣更新系統及實現方法。
背景技術：
隨著我國汽車工業的高速發展，汽車逐漸融入到人們的日常生活。車內空氣污染 (尤其是新車車內空氣污染物超標)越來越受到社會的關注。車內空氣污染物不僅會對車內人員身體健康造成危害，而且容易使駕駛員感到疲勞易誘發交通事故。駕駛員在汽車行駛的過程中可以打開車窗或者空調實現換氣，但汽車停止行駛后，這些換氣方式便失效。此夕卜，長時間的戶外停車造成車內溫度較高(可達70°C)，導致車內設備加速老化和駕駛員進入汽車后感到不適，同時加大了空調的工作負荷。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種基于太陽能的節能環保型的駕駛室內空氣更新系統，可以解決汽車停駛時駕駛室內空氣污染和溫度過高的問題。本發明的目的通過下述技術方案實現一種汽車駕駛室內空氣更新系統，包括信號檢測模塊、控制模塊、執行模塊、太陽能供能模塊、儲能模塊；信號檢測模塊的輸出端與控制模塊的輸入端連接，控制模塊的輸出端與執行模塊的輸入端連接，執行模塊的輸入端與太陽能供能模塊的輸出端連接，執行模塊的輸出端與儲能模塊的輸入端連接；所述信號檢測模塊包括防盜系統通斷信號、車內外溫度傳感器、蓄電池狀態信號和汽車空調進風門狀態信號，防盜系統通斷信號從汽車電子控制單元上獲得并送到控制模塊輸入端，車內外溫度傳感器輸出端與控制模塊的輸入端連接，蓄電池狀態信號從執行模塊中的過充保護模塊上獲得并送到控制模塊輸入端，汽車空調進風門狀態信號從空調電子控制單元上獲得并送到控制模塊輸入端；所述執行模塊包括繼電器模塊、汽車空調風機、汽車空調進風門伺服電機和過充保護模塊；其中繼電器模塊、汽車空調風機、汽車空調進風門伺服電機與控制模塊輸出端相連接，繼電器模塊的輸出端與過充保護模塊的輸入端相連接，過充保護模塊的輸出端與儲能模塊的輸入端相連接；所述太陽能供能模塊包括太陽能光電板和穩定太陽能光電板輸出電壓的穩壓模塊；所述太陽能光電板處于汽車頂蓋，覆蓋整個車頂；穩壓模塊的輸出端與繼電器模塊的輸入端相連接；所述儲能模塊包括給控制模塊供電的汽車蓄電池、給汽車空調風機和汽車空調進風門伺服電機供電的備用蓄電池。更進一步的，所述車內外溫度傳感器為熱敏電阻式溫度傳感器，輸出為模擬信號。 車內外溫度傳感器可與汽車空調共用，車內溫度傳感器處于車內，安裝于控制板上。車外溫度傳感器處于進氣格柵附近。更進一步的，所述控制模塊通過光電耦合器U2與汽車空調風機的電源輸入端連接，光電耦合器U2的引腳5與備用蓄電池正極輸出端連接。控制模塊通過光電耦合器TO 與汽車空調進風門伺服電機的電源輸入端連接，光電耦合器TO的引腳5與備用蓄電池正極輸出端連接。更進一步的，所述繼電器模板為五角繼電器；所述控制模塊通過放大三極管Q1、 二極管D2與五角繼電器電磁線圈觸點連接；五角繼電器的常閉端與太陽能供能模塊輸出端連接。更進一步的，所述五角繼電器電磁線圈常閉觸點與汽車蓄電池的過充保護模塊輸入端連接，五角繼電器電磁線圈常開觸點與備用蓄電池的過充保護模塊輸入端連接。更進一步的，所述汽車蓄電池的正極輸出端通過變壓器與控制模塊的數字電路供電端、模擬電路供電端連接，備用蓄電池正極輸出端與汽車空調風機、進風門伺服電機正極輸入端連接。為防止汽車運行中發動機等設備對該系統產生的電磁輻射影響，所述信號檢測模塊、控制模塊、執行模塊上設置有屏蔽裝置并通過屏蔽線連接。本發明從汽車電子控制單元上獲得防盜系統的通斷信號以判斷汽車的工作狀態； 通過監測車內外溫度信號判斷汽車停止時車內外的溫度差，然后根據不同的溫差狀態采用不同的汽車空調風機工作模式，根據兩個蓄電池狀態給汽車蓄電池或者備用蓄電池充電， 并根據控制模塊對防盜系統通斷信號、車內外溫度、蓄電池狀態和汽車空調進氣門狀態信號的監測，在防盜系統開啟的時，若空調進風門關閉，備用蓄電池對進風門伺服電機進行供電使進風門打開，同時對汽車空調風機供電，實現汽車空調風機根據車內外不同的溫差程度選擇不同的工作方式。上述汽車駕駛室內空氣更新系統的實現方法，包括下述步驟Si、初始化設置系統供電正常，各設備工作正常；S2、當防盜系統關閉也就是汽車啟動后，控制模塊中的單片機從汽車電子控制單元獲得防盜系統通斷信號，從車內外溫度傳感器獲得車內外溫度信號，從過充保護模塊獲得蓄電池狀態信號，從汽車空調電子控制單元獲得汽車空調進風門信號，若所有信號正常， 則進入步驟S3 ；否則返回步驟Sl ；S3、處于汽車頂蓋的太陽能光電板開始發電，并把電能儲存在汽車蓄電池上，控制模塊中的單片機實時監測防盜系統通斷信號和蓄電池狀態信號；同時進入S4 ；S4、若汽車蓄電池已被充滿，給備用蓄電池充電；若備用蓄電池被充滿，返回步驟 S2 ；若檢測到防盜系統開啟信號，則進入步驟S5 ；S5、當汽車停止，防盜系統開啟后，單片機監測到防盜系統開啟，單片機把得到的溫度信號進行比較，計算出車內外空氣溫差，并進入步驟S6;若防盜系統關閉，返回步驟 S2 ；S6、開啟風機，并進入步驟S7 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；S7、檢測汽車空調進風門狀態，若汽車空調進風門打開，則進入步驟S8 ；若關閉， 控制模塊中的單片機控制備用蓄電池給汽車空調進風門伺服電機供電；同時進入步驟S8 ； 若風機停止工作，則汽車空調進風門伺服電機停止工作；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；
S8、若車內溫差大于10°C，單片機控制備用蓄電池給汽車空調風機供電，工作方式為工作10分鐘后停止20分鐘，循環工作；若車內溫差小于10°C，則進入步驟S9 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2;S9、若車內溫差小于10°C，單片機控制備用蓄電池給汽車空調風機供電，工作方式為工作10分鐘后停止30分鐘，循環工作。若汽車空調進風門處于關閉狀態，則進入步驟 S6 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2。本發明與現有技術相比具有如下優點和效果(1)本發明通過監測防盜系統通斷信號、車內外溫度、蓄電池狀態信號以及汽車空調進風門狀態信號，在汽車防盜系統關閉的時候對汽車蓄電池和備用蓄電池進行充電；在汽車防盜系統開啟的情況下利用太陽能驅動汽車空調風機使車內外空氣進行交換，從而使得車內空氣得到更新和降溫。(2)本發明在汽車行駛或停止的情況下，都可以把太陽能轉變為汽車用電能。同時，本發明添加了備用蓄電池，防止了汽車蓄電池電量被用光，使得電能得到合理的優化配置。(3)本發明反應靈敏、可靠、結構簡單且成本低。
圖1為本發明汽車駕駛室內空氣更新系統框圖。圖2為本發明汽車駕駛室內空氣更新系統電路圖。圖3為本發明工作程序流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例如圖1所示，汽車駕駛室內空氣更新系統，包括信號檢測模塊1、控制模塊2、執行模塊3、太陽能供能模塊4、儲能模塊5 ；信號檢測模塊1的輸出端與控制模塊2的輸入端連接，控制模塊2的輸出端與執行模塊3的輸入端連接，執行模塊3的輸入端與太陽能供能模塊4的輸出端連接，執行模塊3的輸入端與儲能模塊5的輸入端連接。信號檢測模塊1包括防盜系統通斷信號11、車內溫度傳感器12、車外溫度傳感器 13、蓄電池狀態信號14和汽車空調進風門狀態信號15。執行模塊3包括過充保護模塊31、 過充保護模塊32、汽車空調風機33、繼電器模塊34和汽車空調進風門伺服電機35。太陽能供能模塊4包括太陽能光電板41和穩壓模塊U3。儲能模塊5包括汽車蓄電池51和備用蓄電池52 ；所述汽車蓄電池51為原車載蓄電池，可以給整車用電設備和控制模塊2供電；所述備用蓄電池52為抽風機蓄電池，可以給抽風機供電。更進一步的，信號檢測模塊1的防盜系統通斷信號11從汽車電子控制單元上獲得，車內溫度傳感器12和車外溫度傳感器13皆為熱敏電阻式溫度傳感器，蓄電池狀態信號從過充保護模塊31上獲得，汽車空調進風門狀態信號15直接從汽車空調電子控制單元上獲得。防盜系統通斷信號11、蓄電池狀態信號14和汽車空調進風門狀態信號15直接送到控制模塊2的輸入端，車內溫度傳感器12和車外溫度傳感器13輸出端與控制模塊2的輸入端連接；所述防盜系統通斷信號11、蓄電池狀態信號14和汽車空調進風伺服電機狀態信號15為數字信號，車內溫度傳感器12和車外溫度傳感器13輸出為模擬信號。另外，控制模塊2還包括帶A/D轉換接口的單片機、外部晶振電路。圖2為本發明汽車駕駛室內空氣更新系統的電路圖，包括下述模塊(1)控制模塊2:包括單片機ATMEGEiede^M CRYSTAL、電感Li、電容C2、電容C3、陶瓷電容C4。單片機ATMEGE16的模擬電路供電端口接5V變壓器電源正極，單片機ATMEGE16的模擬電路供電端口接電感Ll的一端，電感Ll的另一端接陶瓷電容C4的一端，陶瓷電容C4 的另一端接地，晶振CRYSTAL的一端接單片機ATMEGE16的XTALl 口，晶振CRYSTAL的另一端接單片機ATMEGE16的XTAL2 口，單片機ATMEGE16的XTALl 口接電容C2的一端，電容C2 的另一端接地，單片機ATMEGE16的XTAL2 口接電容C3的一端，電容C3的另一端接地。單片機ATMEGE16的引腳10接5V變壓器電源正極，單片機ATMEGE16的引腳11與單片機ATMEGE16的引腳31都接地。(2)信號檢測模塊1 包括為防盜系統通斷信號11，車內溫度傳感器12、車外溫度傳感器13、蓄電池狀態信號14和汽車空調進風門伺服電機狀態信號15。防盜系統通斷信號11從汽車電子控制單元上獲得直接送到控制模塊2輸入端，車內溫度傳感器12、車外溫度傳感器13輸出端與控制模塊2輸入端連接，蓄電池狀態信號14從過充保護模塊31上獲得直接送到控制模塊2輸入端，汽車空調進風門狀態信號從汽車空調電子控制單元上獲得直接送到控制模塊 2輸入端。車內溫度傳感器12、車外溫度傳感器13為熱敏電阻式傳感器。所述防盜系統通斷信號11為數字信號接單片機ATMEGE16的PAO 口。所述車內傳感器12、車外傳感器13接到單片機ATMEG E16的PBO和PB3 口。所述蓄電池狀態信號14包括汽車蓄電池狀態信號和備用蓄電池狀態信號，分別送到單片機ATMEGE16的PAl和PA2 口。所述汽車空調進風門狀態信號15送到單片機ATMEGE16的PB7 口。(3)執行模塊3 包括繼電器模塊34、過充保護模塊31、汽車空調風機33和汽車空調進風門伺服電機35，具體到本連接電路上，繼電器模塊34為五角繼電器RLl，過充保護模塊31為12V鉛酸蓄電池雙電平浮充充電器電路模塊，汽車空調風機33為12V汽車空調用風機，其他電路元件還包括光電耦合器U2、光電耦合器TO、放大三極管Q1、二極管D2、電阻R2、電阻R3、電阻R12、電阻R15、電阻R16。電阻R3 —端連接單片機ATMEGE16的PCO 口，電阻R3另一端接三極管Ql基極，三極管Ql發射極連接5V變壓器電源正極，三極管Ql的集電極連接五角繼電器RLl的任一端， 五角繼電器RLl的另一端接地，五角繼電器RLl的引腳1與DC-DC模塊U3的引腳4連接， 五角繼電器RLl的RLA端與汽車蓄電池51的過充保護模塊31的電源輸入端連接，五角繼電器RLl的RLB端與備用蓄電池52的過充保護模塊32的電源輸入端連接。光電耦合器U2的引腳1接電阻R12的一端，電阻R12的另一端接5V變壓器電源正極。光電耦合器U2的引腳2接單片機ATMEGE16的PD6 口。光電耦合器U2的引腳5接備用蓄電池52的正極，光電耦合器U2的引腳4通過R2接汽車空調風機33輸入正極端，汽車空調風機33另一端接地。電耦合器TO的引腳1接電阻R15的一端，電阻R15的另一端接5V變壓器電源正極。光電耦合器TO的引腳2接單片機ATMEGE16的PD5 口。光電耦合器TO的引腳5接備用蓄電池52的正極，光電耦合器U5的引腳4通過電阻R16接汽車空調進風門伺服電機35 輸入正極端，汽車空調進風門伺服電機35另一端接地。過充保護模塊31(32)的正極輸入端接五角繼電器RLl的RLA(RLB)端，過充保護模塊31(32)的比較器LM339輸出端接單片機ATMEGE16的PA1(PA2) 口，過充保護模塊31 的正極輸出端接汽車蓄電池51的正極，過充保護模塊32的正極輸出端接備用蓄電池52的正極。(4)太陽能供能模塊4:包括太陽能光電板41、穩壓模塊U3。太陽能光電板41為DS-30P多晶硅太陽能光電板，穩壓模塊U3為DC-DC模塊，型號為MAX17MEZK50。太陽能光電板41的正極輸出端接DC-DC模塊的引腳1，太陽能光電板41的負極接地，DC-DC模塊的引腳4接五角繼電器引腳1，DC-DC模塊U3的OUT引腳與過充保護模塊 31中的R14 —端連接，R14另一端接比較器LM339輸入端，DC-DC模塊U3的引腳2接地。(5)儲能模塊5:包括汽車蓄電池51和備用蓄電池52。汽車蓄電池51和備用蓄電池52輸出電壓都為12V。汽車蓄電池51正極接過充保護模塊31輸出端和5V變壓器正極，汽車蓄電池51 負極接地。備用蓄電池52正極接過充保護模塊32輸出端與光電耦合器U2的5引腳、光電耦合器U5的5引腳連接，備用蓄電池52負極接地。上述汽車駕駛室內空氣更新系統的具體實現方法，如圖3所示，具體包括以下步驟Si、初始化設置系統供電正常，各設備工作正常；S2、當防盜系統關閉也就是汽車啟動后，單片機從汽車電子控制單元獲得防盜系統通斷信號11，從車內外溫度傳感器12、13獲得車內外溫度信號，從過充保護模塊31獲得蓄電池狀態信號14，從汽車空調電子控制單元獲得汽車空調進風門狀態信號15，若所有信號正常，則進入步驟S3 ；否則返回步驟Sl ；S3、處于汽車頂蓋的太陽能光電板41開始發電，并把電能儲存在汽車蓄電池51 上，單片機實時監測防盜系統通斷信號11和蓄電池狀態信號14 ；同時進入S4 ；S4、若汽車蓄電池51已被充滿，給備用蓄電池52充電。若備用蓄電池52被充滿， 返回步驟S2 ；若檢測到防盜系統開啟信號，則進入步驟S5 ；S5、當汽車停止，防盜系統開啟后，單片機監測到防盜系統開啟，單片機把得到的溫度信號進行比較，計算出車內外空氣溫差，并進入步驟S6;若防盜系統關閉，返回步驟 S2 ；S6、開啟風機33，并進入步驟S7 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；S7、檢測汽車空調進風門狀態，若汽車空調進風門打開，則進入步驟S8 ；若關閉， 單片機控制備用蓄電池52給汽車空調進風門伺服電機35供電；同時進入步驟S8 ；若風機33停止工作，則汽車空調進風門伺服電機35停止工作；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；S8、若車內溫差大于10°C，單片機控制備用蓄電池52給汽車空調風機33供電，工作方式為工作10分鐘后停止20分鐘，循環工作。若車內溫差小于10°C，則進入步驟S9 ； 若防盜系統關閉，返回步驟S2;S9、若車內溫差小于10°C，單片機控制備用蓄電池52給汽車空調風機33供電，工作方式為工作10分鐘后停止30分鐘，循環工作。若汽車空調進風門處于關閉狀態，則進入步驟S6 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2。以上步驟體現了汽車在利用太陽能蓄能并實現車內空氣更新的實際情況，系統根據汽車不同的工作情況下采用不同的工作方式。另外，信號檢測模塊1、控制模塊2、執行模塊3外部設置有屏蔽裝置并通過屏蔽線進行信號連接，具體為集成該系統的相關電路版采用屏蔽盒封裝，以防止汽車運行過程中各種設備產生的電磁輻射對本系統產生的干擾。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于包括信號檢測模塊、控制模塊、執行模塊、太陽能供能模塊、儲能模塊；信號檢測模塊的輸出端與控制模塊的輸入端連接，控制模塊的輸出端與執行模塊的輸入端連接，執行模塊的輸入端與太陽能供能模塊的輸出端連接，執行模塊的輸出端與儲能模塊的輸入端連接；所述信號檢測模塊包括防盜系統通斷信號、車內外溫度傳感器、蓄電池狀態信號和汽車空調進風門狀態信號，防盜系統通斷信號從汽車電子控制單元上獲得并送到控制模塊輸入端，車內外溫度傳感器輸出端與控制模塊的輸入端連接，蓄電池狀態信號從執行模塊中的過充保護模塊上獲得并送到控制模塊輸入端，汽車空調進風門狀態信號從空調電子控制單元上獲得并送到控制模塊輸入端；所述執行模塊包括繼電器模塊、汽車空調風機、汽車空調進風門伺服電機和過充保護模塊；其中繼電器模塊、汽車空調風機、汽車空調進風門伺服電機與控制模塊輸出端相連接，繼電器模塊的輸出端與過充保護模塊的輸入端相連接，過充保護模塊的輸出端與儲能模塊的輸入端相連接；所述太陽能供能模塊包括太陽能光電板和穩定太陽能光電板輸出電壓的穩壓模塊；所述太陽能光電板處于汽車頂蓋，覆蓋整個車頂；穩壓模塊的輸出端與繼電器模塊的輸入端相連接；所述儲能模塊包括給控制模塊供電的汽車蓄電池、給汽車空調風機和汽車空調進風門伺服電機供電的備用蓄電池。
2.根據權利要求1所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述車內外溫度傳感器為熱敏電阻式溫度傳感器，輸出為模擬信號；車內溫度傳感器處于車內，車外溫度傳感器處于進氣格柵附近。
3.根據權利要求1所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述控制模塊通過光電耦合器與汽車空調風機的電源輸入端連接，光電耦合器的輸出端與備用蓄電池正極輸出端連接。控制模塊通過光電耦合器與汽車空調進風門伺服電機的電源輸入端連接，光電耦合器的輸出端與備用蓄電池正極輸出端連接。
4.根據權利要求1所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述繼電器模板為五角繼電器；所述控制模塊通過放大三極管、二極管與五角繼電器電磁線圈觸點連接； 五角繼電器的常閉端與太陽能供能模塊輸出端連接。
5.根據權利要求4所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述五角繼電器電磁線圈常閉觸點與汽車蓄電池的過充保護模塊輸入端連接，五角繼電器電磁線圈常開觸點與備用蓄電池的過充保護模塊輸入端連接。
6.根據權利要求1所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述汽車蓄電池的正極輸出端通過變壓器與控制模塊的數字電路供電端、模擬電路供電端連接，備用蓄電池正極輸出端與汽車空調風機、進風門伺服電機正極輸入端連接。
7.根據權利要求1所述的汽車駕駛室內空氣更新系統，其特征在于所述信號檢測模塊、控制模塊、執行模塊上設置有屏蔽裝置并通過屏蔽線連接。
8.一種汽車駕駛室內空氣更新系統的實現方法，其特征在于包括下述步驟 、初始化設置系統供電正常，各設備工作正常； 、當防盜系統關閉也就是汽車啟動后，控制模塊中的單片機從汽車電子控制單元獲得防盜系統通斷信號，從車內外溫度傳感器獲得車內外溫度信號，從過充保護模塊獲得蓄電池狀態信號，從汽車空調電子控制單元獲得汽車空調進風門信號，若所有信號正常，則進入步驟S3;否則返回步驟Si;.53、處于汽車頂蓋的太陽能光電板開始發電，并把電能儲存在汽車蓄電池上，控制模塊中的單片機實時監測防盜系統通斷信號和蓄電池狀態信號；同時進入S4 ；.54、若汽車蓄電池已被充滿，給備用蓄電池充電；若備用蓄電池被充滿，返回步驟S2； 若檢測到防盜系統開啟信號，則進入步驟S5 ；.55、當汽車停止，防盜系統開啟后，單片機監測到防盜系統開啟，單片機把得到的溫度信號進行比較，計算出車內外空氣溫差，并進入步驟S6 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；.56、開啟風機，并進入步驟S7；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；.57、檢測汽車空調進風門狀態，若汽車空調進風門打開，則進入步驟S8；若關閉，控制模塊中的單片機控制備用蓄電池給汽車空調進風門伺服電機供電；同時進入步驟S8 ；若風機停止工作，則汽車空調進風門伺服電機停止工作；若防盜系統關閉，返回步驟S2 ；.58、若車內溫差大于10°C，單片機控制備用蓄電池給汽車空調風機供電，工作方式為 工作10分鐘后停止20分鐘，循環工作；若車內溫差小于10°C，則進入步驟S9 ；若防盜系統關閉，返回步驟S2;.59、若車內溫差小于10°C，單片機控制備用蓄電池給汽車空調風機供電，工作方式為 工作10分鐘后停止30分鐘，循環工作。若汽車空調進風門處于關閉狀態，則進入步驟S6 ； 若防盜系統關閉，返回步驟S2。
全文摘要
本發明公開了一種汽車駕駛室內空氣更新系統，包括信號檢測模塊、控制模塊、執行模塊、太陽能供能模塊、儲能模塊；信號檢測模塊的輸出端與控制模塊輸入端連接，控制模塊的輸出端與執行模塊輸入端連接，執行模塊的輸入端與太陽能供能模塊的輸出端連接，執行模塊的輸出端與儲能模塊輸入端連接。本發明通過監測防盜系統通斷信號、車內外溫度、蓄電池狀態信號以及汽車空調進風門狀態信號，在汽車防盜系統開啟的情況下利用太陽能驅動汽車空調風機使車內外空氣進行交換，從而使得車內空氣得到更新和降溫。
文檔編號B60H1/00GK102490568SQ20111037787
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者呂恩利, 周曉龍, 李源泉, 楊文武, 楊松夏, 楊洲, 王廣海, 許錦鋒, 郭嘉明, 陸華忠 申請人:華南農業大學