專利名稱：一種汽車空調智能控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車空調控制，特別是與一種汽車空調智能控制方法和裝置有關。
背景技術：
現有汽車空調電氣控制行業大致具有兩種現狀一、目前汽車空調電氣控制形式基本都是采用十幾根控制線束，通過空調控制面 板手動操作和溫度控制來對空調控制盒(繼電器盒)進行控制，達到對空調蒸發風機、冷凝 風機、壓縮機離合器的控制。這種控制線束質量重、可能出現的故障點多、線束成本高、安裝 空調時不方便，控制面板和控制線束出現故障時空調不能使用。二、目前少量汽車空調采用總線形式的控制方式的也存在下述問題1、采用的總線屬于開環控制，不能真實反映空調系統的運行狀態，甚至可能造成 系統失控；2、采用的CAN通訊協議不是客車流行的SAE J1939協議(汽車標準化串行協議)， 無法與車內其他系統的CAN模塊實現資源共享和信息互通，例如統一的故障診斷。基于汽車行業中采用的SAE J1939協議，本發明人設計出一種汽車空調智能控制 方法和裝置，來解決上述存在的問題，本案由此產生。
發明內容
本發明的目的在于提供一種汽車空調智能控制方法和裝置，采用一個符合SAE J1939協議的控制器來控制汽車空調的運作，形成閉環控制，可以與車內其他系統的CAN模 塊進行資源共享和信息互通。為了實現上述目的，本發明的解決方案是一種汽車空調智能控制方法，包括以下步驟1、在汽車中設置帶有第一單片機的空調控制模塊和帶有第二單片機的空調控制 面板兩大部件，配合CAN總線收發驅動電路，空調控制模塊和空調控制面板以CAN總線形式 進行數據交換；2、在空調控制面板輸入空調控制信息，該信息送入第一單片機，由第一單片機轉 化成控制指令向CAN總線發送；3、空調控制模塊接收到控制指令后，由第二單片機將控制指令轉化成相應的執行 命令給繼電器控制輸出電路，由繼電器控制輸出電路執行空調繼電器工作，從而實現空調 狀態變化；4、第二單片機同時向CAN總線反饋空調變化信息；5、第一單片機收到空調變化的反饋信息后，通過顯示電路予以顯示。所述第2步中，在對空調控制面板停止操作5秒鐘后，第一單片機才將由輸入的空 調控制信息轉化而成的控制指令發送到CAN總線。所述第1步中的第一單片機實時監測車輛控制新風信號輸入，當檢測到該信號，通過CAN總線向空調控制模塊發送新風命令，空調控制模塊接收到此命令以后打開汽車上 的新風裝置。所述第1步中，第二單片機在空調冷凝風機有輸出時開始向CAN總線發出提高怠 速請求信號，第一單片機接收到該請求信號，向汽車發動機發出提高怠速命令。所述的第二單片機中設置有應急步驟，當在空調正常運行過程中出現CAN總線通 信故障，第二單片機自動控制繼電器控制輸出電路控制空調進入自動模式；當在空調開機 前出現CAN總線通信故障，長按空調控制模塊中的應急按鍵1秒，啟動汽車空調系統，并進 入自動模式下運行。所述的第二單片機通過溫度采集電路采集車輛內空調回風口位置的溫度，自動控 制車輛內部的溫度；當檢測到車輛內部溫度> 2°C設定溫度時，空調自動進入制冷狀態；經 過一段時間的制冷，當檢測到車輛內部溫度<設定溫度時，空調自動進入停止制冷狀態。所述的第二單片機通過電壓采集電路采集電源電壓和空調發電機電壓，當車輛電 源電壓彡32V或< 16V持續5S時，空調控制面板會自動停止所有輸出；當車輛電源電壓 ^ 21V持續5S時，空調控制面板會自動停止制冷輸出。一種汽車空調智能控制裝置，包括空調控制面板和空調控制模塊，其中空調控制 面板包括鍵盤電路，以按鍵的方式采集輸入的空調控制信息；第一單片機，其輸入端連接面板設置鍵盤電路，輸出端連接顯示電路，同時輸出端 連接第一 CAN總線收發驅動電路，與汽車CAN總線進行數據交換；顯示電路，包括IO控制驅動芯片、移位寄存器芯片、數碼管、光條、發光二極管；IO 控制驅動芯片、移位寄存器芯片連接第二單片機，同時以動態掃描法方式連接驅動數碼管、 光條和發光二極管；空調控制模塊包括第二單片機，其輸入端連接有第二 CAN總線收發驅動電路，與CAN總線進行數據交 換，其輸出端與繼電器控制輸出電路連接；繼電器控制輸出電路，包括與第二單片機連接的繼電器驅動電路，和與汽車繼電 器連接的繼電器輸出電路，控制汽車繼電器工作狀體。所述的空調控制面板還包括車輛控制新風信號輸入電路，采集汽車中新風信號的 輸入，將新風信號通過CAN總線向空調控制模塊發送。所述的空調控制面板還包括與第一單片機連接的怠速提升控制電路。所述的空調控制面板還包括鍵盤背光電路，與第一單片機連接，為鍵盤電路提供 背光顯示。所述的空調控制模塊還包括溫度采集電路，采集汽車車輛空調回風口處、空調蒸發器翅片左出風口處、空調蒸 發器翅片右出風口處的溫度，將其轉化成溫度信號輸送給第二單片機；電壓采集電路，采集汽車供電電源電壓、空調發電機的電壓，將其轉化成電壓信號 輸送給第二單片機；開關量輸入電路，采集空調控制模塊的應急按鈕信號、空調蒸發器內部的高壓管 道上的高壓開關信號、空調蒸發器內部的低壓管道上的低壓開關信號，并將上述三種開關量信號輸送至第二單片機。指示燈電路，從第二單片機上接出發光二極管，以顯示電源狀態、CAN總線通信狀 態、高低壓狀態、蒸發狀態、新風狀態以及制冷制熱狀態。采用上述方案后，本發明具有以下有益效果首先，本發明是基于汽車本省的CAN總線形式進行數據傳輸，可靠性非常高，十分 適合汽車環境。同時，符合CAN2. OB協議，完全兼容已有的SAE J1939協議，真正形成閉環 控制，可以與車內其他系統的CAN模塊進行資源共享和信息互通。采用CAN總線形式通信， 可以減少現有空調控制技術中80%的線束，大大降低線束成本，減少安全隱患。其次，本發明中其余功能齊全，可以結合汽車空調系統實現汽車發動機的怠速控 制，具有除霜溫度兩路查看功能，另外還具有車輛電源和空調發電機電壓查看功能，及時了 解車輛的狀況。另外，本發明中還具有諸多人性化設計，比如鍵盤背光電路，使得在光線不足的地 方也能看清鍵盤，又比如多種指示燈電路，可以清楚顯示空調工作狀態，方便司機及時掌握。說明書附1是本發明較佳實施例模塊示意圖；圖2是本發明較佳實施例中空調控制面板的電路圖；圖3是本發明較佳實施例中空調控制模塊的電路圖。
具體實施例方式結合附圖，對本發明做進一步詳細解釋。如
圖1所示，本發明中包括兩大主要部件，空調控制面板1和空調控制模塊2，兩者 之間采用汽車CAN通訊總線連接。其中空調控制面板1中包括第一單片機11，以及與它連接的鍵盤電路12、顯示電 路13、第一 CAN總線收發電路14、車輛控制新風信號輸入電路15、怠速提升控制電路16。空調控制模塊2包括第二單片機21，以及與它連接的第二總線CAN收發電路22、 溫度采集電路23、電壓采集電路24、開關量輸入電路25、指示燈電路26、繼電器輸出電路 27。如圖2所示，第一單片機11選用美國Microchip公司的PIC18F2580，共有28個管 腳，工作電壓是+5V，配有一個電源電路17，將汽車上+24V的直流電壓轉換成+5V的工作電 壓，為第一單片機11供電。鍵盤電路12是采用6個按鍵并聯連接而成，分別連接在第一單片機11上的其中 Pin25、26、21、22、14、15上，采集使用者對空調的操作按鍵信息給第一單片機11中。為了使 得鍵盤按鍵在光線不足時都能清楚表示，本實施例中同時配有鍵盤背光電路18，采用6條 支路為每個按鍵提供背光，其中每條支路由兩只發光二極管串聯形成，背光明亮。第一 CAN總線收發電路14是采用CAN收發器形成的電路，CAN收發器的Pinl、4連 接在第一單片機11的Pin23、24上，CAN收發器的Pin6、7接入汽車CAN總線。第一 CAN總 線收發電路14就是使得第一單片機11與第二單片機21能以汽車CAN總線形式進行數據 交換。
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顯示電路13具有驅動單元131和顯示單元132，驅動單元131由IO控制驅動芯片 U4、移位寄存器芯片U6構成，顯示單元132包括數碼管TO、光條U3、8個發光二極管。IO控 制驅動芯片U4的7個輸入管腳連接第一單片機11的Pinll、7、6、5、4、3、2、l，移位寄存器芯 片U6的數據輸入端和時鐘輸入端分別連接第一單片機11的Pinl3和Pinl2，IO控制驅動 芯片U4的7個輸出管腳分配4個連接數碼管U5的4個驅動輸入管腳、IO控制驅動芯片U4 的2個輸出管腳連接光條U3的輸入管腳，IO控制驅動芯片U4的1個輸出管腳連接8個發 光二極管的共陰極。移位寄存器芯片U6的8位數據輸出端同時連接數碼管U5的數據輸出 端、光條U3的數據輸出端和發光二極管的陽極。本顯示電路13中，采用動態掃描的方式驅 動數碼管U5、光條U3、8個發光二極管，顯示精確，工作穩定。車輛控制新風信號輸入電路15從在汽車前副儀表臺的部位接入到第一單片機11 中第28引腳普通I/O端口，通過光耦檢測方式檢測輸入信號。當空調處于關閉狀態時，如 果汽車天窗排風機開關打開，則新風控制信號輸入。當有新風信號輸入時，將光電耦合器會 啟電路導通，產生信號輸送至第一單片機11中，然后第一單片機11接收到該信號后，則將 此信號發送到CAN總線，空調控制模塊2接收到此命令以后打開汽車上的新風裝置。怠速提升控制電路16連接在第一單片機11的第27引腳普通I/O端口，同時連接 汽車發動機上的控制端，第二單片機21在空調冷凝風機有輸出時開始向CAN總線發出提高 怠速請求信號，當第一單片機11接收到請求信號后，就怠速提升控制電路16中的繼電器， 產生怠速提升的控制信號給汽車發動機，使得發動機提升怠速，發動機轉速會提升至700 多轉/分鐘左右(根據不同汽車廠家數據不同)。因為空調制冷量與車輛發動機轉速有關， 使空調制冷量有一點提高，使空調發電機轉速提高，滿足空調用電器的用電量。結合圖3，第二單片機21是與第一單片機11相同的芯片構成，同樣也配有電源電 路28，為第二單片機21提供工作電壓。同時，為了使得空調控制模塊2的CAN總線通信，以 第一單片機11同樣的方式連接有第二 CAN總線收發電路22。電壓采集電路24和溫度采集電路23是以電阻分壓的方式采集汽車+24V供電電 源電壓、Mot Volt點的電壓(即空調發電機的電壓)、Temp-IN(車輛空調回風口處)溫度、 Temp-DFl (除霜溫度1 空調蒸發器翅片左出風口處)溫度和Temp-DF2 (除霜溫度2 空調 蒸發器翅片右出風口處)溫度，將采集的信號傳送給第二單片機21，這樣可以全方位了解 汽車狀態，隨時掌握動向，對車內情況進行智能控制。當檢測到車輛內部溫度>設定溫度時，空調自動進入制冷狀態；經過一段時間的 制冷，當檢測到車輛內部溫度<設定溫度時，空調自動進入停止制冷狀態。當車輛電源電壓彡32V或者彡16V時(持續5S)，空調控制面板會自動停止所有輸 出；當車輛電源電壓S21V時(持續5S)空調控制面板會自動停止制冷輸出(冷凝風機、壓 縮機離合器輸出)。這樣做的目的是為了防止以下不良現象當電源電壓> 32V時，空調用 電器(冷凝風機、蒸發風機、壓縮機離合器等)電流比較大，容易造成用電器壽命降低。當 電源電壓< 21V時，壓縮機離合器的吸合力不夠容易造成離合器摩擦而產生高溫，使離合 器線圈燒毀。當電源電壓< 16V時，繼電器線圈的吸合力不夠容易造成繼電器觸點打火，造 成繼電器損壞。開關量輸入電路25是三路光耦檢測電路構成，分別采集的是應急按鍵的開關量 信號、空調蒸發器內部的高壓管道上的高壓開關量信號、空調蒸發器內部的低壓管道上的低壓開關量信號。當有上述三類信號時，光電耦合器閉合產生信號，輸送到第二單片機21 中。收到應急按鍵的開關量信號時，第二單片機21自動控制空調進入自動模式中作為應急 措施。接收到高壓和低壓開關量信號后，由第二單片機21進行軟件冗余處理，處理后如果 信號有效則進入高低壓故障報警處理流程，即關閉空調系統壓縮機。若是高壓故障，冷凝 風機在壓縮機關閉后延遲10秒關閉；若是低壓故障，冷凝風機在壓縮機關閉后延遲2秒關 閉。所以為了保證空調系統壓力安全正常工作，達到制冷目的，而分別在空調系統中設計了 高壓開關和低壓開關。如果空調系統壓力太高，會造成制冷效果不佳，更主要是會造成空調 系統不安全因素。如果空調系統壓力太低，會造成壓縮機損壞。繼電器輸出電路27包括繼電器驅動單元271和繼電器單元272，繼電器驅動單元 271是采用16管腳的ULN2003，是高耐壓、大電流達林頓陣列，由七個硅NPN達林頓管組成， 用于將第二單片機21中輸出的繼電器控制信號放大，繼電器驅動單元271的輸入管腳連接 第二單片機21的繼電器輸出端上，其輸出端連接到繼電器單元272的6個繼電器支路上，6 個繼電器的啟閉控制汽車空調上繼電器的工作狀態。指示燈電路26是一個多個發光二極管并聯形成的支路，包括通信燈、高壓燈、低 壓燈、新風燈、蒸發低燈、蒸發中燈、蒸發高燈、制冷燈、制熱燈、電源燈等。指示燈電路26就 是為了將各個工作狀態明確表示。本發明的對汽車的控制方法如下首先在鍵盤電路12上輸入想要設置的控制信號，然后輸送給第一單片機11中，產 生相應指令給CAN總線，通過CAN總線傳輸，第二單片機21接收到該指令后，轉化成具體的 操作命令給繼電器輸出電路27，然后通過繼電器輸出電路27控制汽車空調改變，同時第二 單片機21發送一個完成信號給第一單片機11，第一單片機11收到該反饋信號后，在顯示電 路13上加以顯示，形成一個閉環控制系統。為了防止在汽車環境下按鍵誤差，當對鍵盤電路12操作停止5秒后，第一單片機 11才會將相應指令發送給CAN總線。這個措施有效避免空調在設置過程中的誤動作，大大 減少總線負擔。同時，在第一單片機11上實時監測汽車新風信號輸入，當空調處于關狀態時，產 生新風信號，此信號由第一單片機11上發送到CAN總線，空調控制模塊2接收到此命令以 后打開汽車上的新風裝置。在第二單片機21在有冷凝風機輸出時會產生一個怠速提升請求，然后將該請求 信號發送給第一單片機11中，第一單片機11產生信號給怠速提升控制電路16，由此控制發 動機怠速的提高。第二單片機21采集汽車+24V供電電源電壓、Mot Volt點的電壓(即空調發電機的 電壓)、Temp-IN(車輛空調回風口處)溫度、Temp-DFl (除霜溫度1 空調蒸發器翅片左出風 口處)溫度和Temp-DF2(除霜溫度2 空調蒸發器翅片右出風口處)溫度，將采集的信號傳送 給第二單片機21，這樣可以全方位了解汽車狀態，隨時掌握動向，對車內情況進行智能控制。另外，本發明中還設有應急措施，在空調控制模塊2中設立應急按鍵，當在空調運 行過程中，CAN總線通信產生故障，則通信燈閃爍，然后第二單片機21自動控制空調進入自 動模式中。當在空調開機前出現CAN總線通信故障，長按空調控制模塊2中的應急按鍵1 秒，啟動汽車空調系統，并進入自動模式下運行。應急措施靈活，適應各類突發事件。
權利要求
一種汽車空調智能控制方法，其特征在于包括以下步驟①、在汽車中設置帶有第一單片機的空調控制模塊和帶有第二單片機的空調控制面板兩大部件，配合CAN總線收發驅動電路，空調控制模塊和空調控制面板以CAN總線形式進行數據交換；②、在空調控制面板輸入空調控制信息，該信息送入第一單片機，由第一單片機轉化成控制指令向CAN總線發送；③、空調控制模塊接收到控制指令后，由第二單片機將控制指令轉化成相應的執行命令給繼電器控制輸出電路，由繼電器控制輸出電路執行空調繼電器工作，從而實現空調狀態變化；④、第二單片機同時向CAN總線反饋空調變化信息；⑤、第一單片機收到空調變化的反饋信息后，通過顯示電路予以顯示。
2.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述第2步中，在對 空調控制面板停止操作5秒鐘后，第一單片機才將由輸入的空調控制信息轉化而成的控制 指令發送到CAN總線。
3.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述第1步中的第 一單片機實時監測車輛控制新風信號輸入，當檢測到該信號，通過CAN總線向空調控制模 塊發送新風命令，空調控制模塊接收到此命令以后打開汽車上的新風裝置。
4.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述第1步中，第二 單片機在空調冷凝風機有輸出時開始向CAN總線發出提高怠速請求信號，第一單片機接收 到該請求信號，向汽車發動機發出提高怠速命令。
5.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述的第二單片機 中設置有應急步驟，當在空調正常運行過程中出現CAN總線通信故障，第二單片機自動控 制繼電器控制輸出電路控制空調進入自動模式；當在空調開機前出現CAN總線通信故障， 長按空調控制模塊中的應急按鍵1秒，啟動汽車空調系統，并進入自動模式下運行。
6.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述的第二單片機 通過溫度采集電路采集車輛內空調回風口位置的溫度，自動控制車輛內部的溫度；當檢測 到車輛內部溫度> 2°C設定溫度時，空調自動進入制冷狀態；經過一段時間的制冷，當檢測 到車輛內部溫度 < 設定溫度時，空調自動進入停止制冷狀態。
7.如權利要求1所述的一種汽車空調智能控制方法，其特征在于所述的第二單片機 通過電壓采集電路采集電源電壓和空調發電機電壓，當車輛電源電壓> 32V或< 16V持續 5S時，空調控制面板會自動停止所有輸出；當車輛電源電壓< 21V持續5S時，空調控制面 板會自動停止制冷輸出。
8.一種汽車空調智能控制裝置，其特征在于包括空調控制面板和空調控制模塊，其 中空調控制面板包括鍵盤電路，以按鍵的方式采集輸入的空調控制信息；第一單片機，其輸入端連接面板設置鍵盤電路，輸出端連接顯示電路，同時輸出端連接 第一 CAN總線收發驅動電路，與汽車CAN總線進行數據交換；顯示電路，包括IO控制驅動芯片、移位寄存器芯片、數碼管、光條、發光二極管；IO控制 驅動芯片、移位寄存器芯片連接第二單片機，同時以動態掃描法方式連接驅動數碼管、光條和發光二極管；空調控制模塊包括第二單片機，其輸入端連接有第二 CAN總線收發驅動電路，與CAN總線進行數據交換， 其輸出端與繼電器控制輸出電路連接；繼電器控制輸出電路，包括與第二單片機連接的繼電器驅動電路，和與汽車繼電器連 接的繼電器輸出電路，控制汽車繼電器工作狀體。
9.如權利要求8所述的一種汽車空調智能控制裝置，其特征在于所述的空調控制面 板還包括車輛控制新風信號輸入電路，采集汽車中新風信號的輸入，將新風信號通過CAN總線 向空調控制模塊發送；與第一單片機連接的怠速提升控制電路； 鍵盤背光電路，與第一單片機連接，為鍵盤電路提供背光顯示。
10.如權利要求8所述的一種汽車空調智能控制裝置，其特征在于所述的空調控制模 塊還包括溫度采集電路，采集汽車車輛空調回風口處、空調蒸發器翅片左出風口處、空調蒸發器 翅片右出風口處的溫度，將其轉化成溫度信號輸送給第二單片機；電壓采集電路，采集汽車供電電源電壓、空調發電機的電壓，將其轉化成電壓信號輸送 給第二單片機；開關量輸入電路，采集空調控制模塊的應急按鈕信號、空調蒸發器內部的高壓管道上 的高壓開關信號、空調蒸發器內部的低壓管道上的低壓開關信號，并將上述三種開關量信 號輸送至第二單片機；指示燈電路，從第二單片機上接出發光二極管，以顯示電源狀態、CAN總線通信狀態、高 低壓狀態、蒸發狀態、新風狀態以及制冷制熱狀態。
全文摘要
本發明中主要公開一種汽車空調智能控制方法及其裝置，包括空調控制模塊和空調控制面板兩大部件，配合CAN總線收發驅動電路，空調控制模塊和空調控制面板以CAN總線形式進行數據交換。在空調控制面板輸入空調控制信息，送入第一單片機，向CAN總線發送；空調控制模塊接收到控制指令后，將控制指令轉化成相應的執行命令給繼電器控制輸出電路，由繼電器控制輸出電路執行空調繼電器工作，從而實現空調狀態變化。第二單片機同時向CAN總線反饋空調變化信息給第一單片機，通過顯示電路予以顯示。本發明采用符合SAE J1939協議的控制器來控制汽車空調的運作，形成閉環控制，可以與車內其他系統的CAN模塊進行資源共享和信息互通。
文檔編號F24F11/00GK101949572SQ20101029159
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者彭國輝, 徐斌, 方浩斌, 楊洲, 王久生, 謝洪志, 邵丁成 申請人:廈門金龍汽車空調有限公司