CN103448507B - 一种节能型的汽车空调控制*** - Google Patents

一种节能型的汽车空调控制*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种节能型的汽车空调控制***，包括微处理器、用户输入模块、车载电池能量监测模块、传感器模块、半导体制冷模块及压缩机和蒸发器制冷模块，所述的微处理器分别与用户输入模块、车载电池能量监测模块、传感器模块、半导体制冷模块及压缩机和蒸发器制冷模块连接。本发明通过微处理器对需要的制冷量进行监测，同时对车载电瓶当前的电量进行监测，来选择是使用半导体制冷模式还是使用压缩机蒸发器的制冷模式，从而可以提高车用空调的工作效率，降低启动压缩机和蒸发器工作时所消耗的大量能量，降低了汽车的油耗。

Description

一种节能型的汽车空调控制***
技术领域
本发明涉及一种汽车空调控制***，特别是一种是以节能为目标的汽车空调控制***。
背景技术
汽车空调相对于传统的建筑空调在工作模式和工作环境上有很大的差异，建筑空调所使用的电源供电稳定，而且建筑使用的空调获取电能十分方便。但车用空调所有电能都来自于发动机产生的电能，目前传统的汽车空调制冷模式都是采用车载压缩机。利用压缩机以及制冷剂与蒸发器之间的热交换实现制冷的目的，传统的制冷***所需要的电能通过汽车发动机转换而来，当汽车运行过程中由于发动机转速的改变会导致空调压缩机的转速随机改变，从而导致车用空调一直处在一个不稳定的工作状态；而且当汽车处于怠速模式时，此时启用车用空调对汽车的油耗消耗非常大，从而导致汽车油耗明显增加。因此针对汽车空调的应用，若需要提高汽车空调的工作效率和降低能耗则必须对车用空调的控制***进行更科学合理的设计，根据不同的制冷目标和汽车所处的工作状态采用更科学合理的制冷模式以提高制冷***的综合工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种节能型的汽车空调控制***，该控制***可提高车用空调的工作效率，降低汽车的油耗。
解决上述技术问题的技术方案是：一种节能型的汽车空调控制***，包括微处理器、用户输入模块、车载电池能量监测模块、传感器模块、半导体制冷模块及压缩机和蒸发器制冷模块，所述的微处理器实现对车用空调控制过程中主要的计算和控制任务，所述的用户输入模块供用户输入信息，所述的车载电池能量监测模块用以监测车载电池的能量，所述的传感器模块用以监测车内的温湿度状况，所述的半导体制冷模块通过对输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的压缩机和蒸发器制冷模块实现制冷***工作状态的调节和改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的，所述的微处理器分别与用户输入模块、车载电池能量监测模块、传感器模块、半导体制冷模块及压缩机和蒸发器制冷模块连接。
本发明的进一步技术方案是：所述的微处理器是型号为S3C210A、芯片为32位的微处理器。
所述的用户输入模块包括输入显示屏，所述的输入显示屏通过用户操作接口与微处理器连接。
所述的车载电池能量监测模块包括车载电池和车载电池能量监测电路，所述的车载电池通过车载电池能量监测电路与微处理器连接。
所述的传感器模块包括温度传感器和湿度传感器，所述的温度传感器和湿度传感器分别与微处理器连接。
所述的半导体制冷模块包括半导体制冷芯片和电源控制电路，所述的半导体制冷模块通过对半导体制冷芯片的输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的半导体制冷芯片通过电源控制电路与微处理器连接。
所述的压缩机和蒸发器制冷模块包括蒸发器的风机调速、压缩机转速调速机、温度门的开度和发动机调速电磁器，所述的蒸发器的风机调速、压缩机转速调速机、温度门的开度和发动机调速电磁器分别通过驱动电路与微处理器连接，所述的微处理器通过驱动电路对蒸发器的风机调速器、压缩机转速调速机器、温度门的开度和发动机调速电磁器的控制实现制冷***工作状态的调节改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的。
所述的驱动电路与微处理器之间连接有数据锁存芯片和译码芯片。
所述的半导体制冷芯片与可调电阻并联后与固定电阻串联在输出电压上，通过改变可调电阻的电阻值来改变输入半导体制冷芯片的电流强度，实现制冷温度的调节。
所述的可调电阻的电阻值为0-20K，所述的固定电阻的电阻值为5或10K，所述的输出电压的输出值为10-15V。
由于采用上述技术方案，本发明之一种节能型的汽车空调控制***，具有以下有益效果：
1.为了提高汽车的工作效率需要设计汽车空调的控制***，使得汽车空调工作过程能够得到动态的控制，本发明可以根据制冷的目的改变空调压缩机的转速以及空调***内部制冷剂的动态流量，以实现对制冷量的动态控制。除此之外，本发明还将根据汽车空调的制冷目的预测所消耗的能量，当汽车空调所需要的制冷量不高时，可以使用车载电瓶，通过半导体制冷芯片来实现制冷目的，这将大幅减少汽车在怠速模式下制冷所消耗的能量。
2.本发明在制冷模式上，除了使用压缩机蒸发器的制冷模式还引入了半导体制冷技术，通过半导体制冷技术非常适合在一些小制冷量的应用环境，尤其是在汽车怠速情况下使用半导体芯片实现制冷目的可以有效地降低汽车的油耗。本发明的核心是微处理器，通过微处理器对接收用户输入的空调制冷目的，并对用户所设定的制冷目的预估所需要的制冷量，同时对车载电瓶当前的电量进行监测。如果用户所需的制冷量不高时，而且车载电瓶电量也非常充足，此时启动半导体制冷芯片，完成制冷的目的以降低启动压缩机和蒸发器工作时所消耗的大量能量，降低了汽车的油耗。
3.在制冷过程中，如果半导体芯片制冷不能满足需求，则微处理器会启动压缩机和蒸发器实现制冷目的，在启动压缩机和蒸发器工作过程中，通过车内的温度传感器和湿度传感器对当前车内的温湿度状况进行采样。通过微处理器进行计算和预测，得出相关的控制参数，从微处理器输入的控制参数经过数据锁存芯片以及译码芯片将微处理器产生的控制信号送到驱动电路上，由驱动电路将信号进行放大分别送入蒸发器的风机调速、压缩机转速调速机、温度门的开度、发动机调速电磁器等部件上，实现对压缩机转速、温度门的开度和发动机的转速进行调节，从而使用压缩机和蒸发器的控制实现制冷目的，提高车用空调的工作效率。
4.本发明设计的汽车空调控制***可以对车内温度和湿度两种信息分别进行测量，并通过微处理器设计的控制程序实现对制冷***的精确控制。监测蒸发器是否出现结霜的现象，即通过蒸发器表面的温度传感器探测蒸发器表面是否出现结霜的现象，如果出现结霜现象则改变蒸发器的制冷剂流量避免蒸发器出现结霜影响其正常的工作性能，保证蒸发器一直处于正常的工作状态。
下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种节能型的汽车空调控制***的技术特征作进一步的说明。
附图说明：
图1：为节能型的汽车空调控制***组成结构框图，
图2：为半导体制冷芯片控制电路，
图3：为温湿度采样芯片SHT10与微处理器的连接原理图。
在上述附图中，各标号说明如下：
1-微处理器，2-用户输入模块，21-输入显示屏，22-用户操作接口，3-车载电池能量监测模块，31-车载电池，32-车载电池能量监测电路，4-传感器模块，41-温度传感器，42-湿度传感器，5-半导体制冷模块，51-半导体制冷芯片，52-电源控制电路，6-压缩机和蒸发器制冷模块，61-蒸发器的风机调速器，62-压缩机转速调速机，63-温度门的开度，64-发动机调速电磁器，7-驱动电路，8-数据锁存芯片，9-译码芯片，10-可调电阻，11-固定电阻。
具体实施方式：
    一种节能型的汽车空调控制***，包括微处理器1、用户输入模块2、车载电池能量监测模块3、传感器模块4、半导体制冷模块5及压缩机和蒸发器制冷模块6，所述的微处理器1是型号为S3C210A、芯片为32位的微处理器。所述的微处理器1实现对车用空调控制过程中主要的计算和控制任务，所述的用户输入模块2供用户输入信息，所述的车载电池能量监测模块3用以监测车载电池的能量，所述的传感器模块4用以监测车内的温湿度状况，所述的半导体制冷模块5通过对输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的压缩机和蒸发器制冷模块6实现制冷***工作状态的调节和改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的，所述的微处理器1分别与用户输入模块2、车载电池能量监测模块3、传感器模块4、半导体制冷模块5及压缩机和蒸发器制冷模块6连接，其中，所述的用户输入模块2的输出端与微处理器1的输入端连接，所述的传感器模块4的输出端与微处理器1的输入端连接，所述的车载电池能量监测模块3的输出端与微处理器1的输入端连接，所述的微处理器1的输出端与车载电池能量监测模块3的输入端连接，所述的微处理器1的输出端分别与半导体制冷模块5及压缩机和蒸发器制冷模块6的输入端连接。所述的用户输入模块2包括输入显示屏21，所述的输入显示屏21为触摸液晶屏，所述的输入显示屏21通过用户操作接口22与微处理器1连接。所述的车载电池能量监测模块3包括车载电池31和车载电池能量监测电路32，所述的车载电池31通过车载电池能量监测电路32与微处理器1连接。所述的传感器模块4包括温度传感器41和湿度传感器42，所述的温度传感器41和湿度传感器42分别与微处理器1连接。所述的半导体制冷模块5包括半导体制冷芯片51和电源控制电路52，所述的半导体制冷模块5通过对半导体制冷芯片的输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的半导体制冷芯片51通过电源控制电路52与微处理器1连接。所述的压缩机和蒸发器制冷模块6包括蒸发器的风机调速61、压缩机转速调速机62、温度门的开度63和发动机调速电磁器64，所述的蒸发器的风机调速61、压缩机转速调速机62、温度门的开度63和发动机调速电磁器64分别通过驱动电路7与微处理器1连接，所述的微处理器1通过驱动电路对蒸发器的风机调速器61、压缩机转速调速机器62、温度门的开度63和发动机调速电磁器64的控制实现制冷***工作状态的调节改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的。所述的驱动电路7与微处理器1之间连接有数据锁存芯片8和译码芯片9。
所述的半导体制冷芯片51与电阻值为0-20K的可调电阻10并联后与电阻值为5K的固定电阻11串联在输出电压值为12V的输出电压上，通过改变可调电阻10的电阻值来改变输入半导体制冷芯片51的电流强度，实现制冷温度的调节。
下面将通过本发明的空调控制***典型的工作过程进行分析，进一步阐述本发明所具有的特征：
1.使用本发明时，当***启动之后，用户可以通过***提供的用户操作接口22，由用户通过触摸液晶屏设定空调的工作模式以及要调节的目标温度。
2.设定好之后，微处理器1接受用户设定的相关控制信息对车内当前的温湿度状况进行采样测量，根据采样得到的数据以及用户输入的温度调节目标，估计空调***完成这一目标所需要的能量，并对车载电池31所储备的能量进行检测，由微处理器1判断使用哪一种制冷工作模式。
3.如果由微处理器1判断使用压缩机蒸发器的制冷模式则此时启动压缩机和蒸发器制冷模块6，压缩机和蒸发器制冷模块6中的制冷压缩机开始对车内的温湿度进行调节，在进行温湿度调节过程中，通过部署在车内的温度传感器41和湿度传感器42实施采样，从而监控当前的车内温湿度状况。
4.根据实际的制冷效果调节制冷***中的蒸发器的风机调速器61、压缩机转速调速机62、温度门的开度63和发动机调速电磁器64，当车内的温度达到预期的设定目标时，此时关闭制冷***并保持温度传感器41和湿度传感器42处于正常工作状态。一旦监测到车内的温湿度发生了改变，不在用户设定的目标范围之内，再次启动制冷***，如此一直处于循环往复的过程。
5.如果通过微处理器1（MCU）决定使用半导体制冷技术则通过电源控制电路对半导体制冷芯片51施加相应强度的电流，实现制冷的功能，在进行制冷的过程中同样通过车内的温度传感器42监测温度的变化。
6.在使用半导体制冷时还将时刻监测车载电瓶所储备的电能情况，如果车内的温度达到预期目标，则可以关闭半导体制冷***。如果在车内温度还没有达到预期目标时，车载电瓶所储备的电量降低到预警线的时候，则此时关闭半导体制冷***，启动发动机以及通过压缩机蒸发器的制冷模式完成制冷目标。这将避免汽车空调***连续的使用半导体制冷模块导致车载电量耗尽的现象。

Claims (10)

1.一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：包括微处理器（1）、用户输入模块（2）、车载电池能量监测模块（3）、传感器模块（4）、半导体制冷模块（5）及压缩机和蒸发器制冷模块（6），所述的微处理器（1）实现对车用空调控制过程中主要的计算和控制任务，所述的用户输入模块（2）供用户输入信息，所述的车载电池能量监测模块（3）用以监测车载电池的能量，所述的传感器模块（4）用以监测车内的温湿度状况，所述的半导体制冷模块（5）通过对输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的压缩机和蒸发器制冷模块（6）实现制冷***工作状态的调节和改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的，所述的微处理器（1）分别与用户输入模块（2）、车载电池能量监测模块（3）、传感器模块（4）、半导体制冷模块（5）及压缩机和蒸发器制冷模块（6）连接。
2.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的微处理器（1）是型号为S3C210A、芯片为32位的微处理器。
3.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的用户输入模块（2）包括输入显示屏（21），所述的输入显示屏（21）通过用户操作接口（22）与微处理器（1）连接。
4.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的车载电池能量监测模块（3）包括车载电池（31）和车载电池能量监测电路（32），所述的车载电池（31）通过车载电池能量监测电路（32）与微处理器（1）连接。
5.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的传感器模块（4）包括温度传感器（41）和湿度传感器（42），所述的温度传感器（41）和湿度传感器（42）分别与微处理器（1）连接。
6.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的半导体制冷模块（5）包括半导体制冷芯片（51）和电源控制电路（52），所述的半导体制冷模块（5）通过对半导体制冷芯片的输入电流强度的改变实现制冷温度的调节，所述的半导体制冷芯片（51）通过电源控制电路（52）与微处理器（1）连接。
7.根据权利要求1所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的压缩机和蒸发器制冷模块（6）包括蒸发器的风机调速（61）、压缩机转速调速机（62）、温度门的开度（63）和发动机调速电磁器（64），所述的蒸发器的风机调速（61）、压缩机转速调速机（62）、温度门的开度（63）和发动机调速电磁器（64）分别通过驱动电路（7）与微处理器（1）连接，所述的微处理器（1）通过驱动电路对蒸发器的风机调速器（61）、压缩机转速调速机器（62）、温度门的开度（63）和发动机调速电磁器（64）的控制实现制冷***工作状态的调节改变制冷量的生成，实现温湿度调节的目的。
8.根据权利要求7所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的驱动电路（7）与微处理器（1）之间连接有数据锁存芯片（8）和译码芯片（9）。
9.根据权利要求6所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的半导体制冷芯片（51）与可调电阻（10）并联后与固定电阻（11）串联在输出电压上，通过改变可调电阻（10）的电阻值来改变输入半导体制冷芯片（51）的电流强度，实现制冷温度的调节。
10.根据权利要求9所述的一种节能型的汽车空调控制***，其特征在于：所述的可调电阻（10）的电阻值为0-20K，所述的固定电阻（11）的电阻值为5或10K，所述的输出电压的输出值为10-15V。
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