车厢内二氧化碳浓度监测系统及其控制方法与流程

本发明涉及空气质量检测领域，具体地，涉及一种车厢内二氧化碳浓度监测系统及其控制方法。

背景技术：

当前，汽车已经成为人们日常生活的一部分，随着汽车技术的进步和发展，车厢的密封性能越来越好，这样的密封性同时也阻碍了车厢内外空气的流通，使得车厢在车门紧闭时形成相对密闭的空间，导致车厢内二氧化碳浓度升高、空气质量下降，影响乘员的身心健康，甚至令人窒息，威胁生命安全。

目前市场上的绝大多数汽车空调的开启都需要人为干预，无法对车内空气质量进行监测，也不能根据车厢内的空气质量状况运行，更不能判断车厢内是否有人员(特别是儿童)滞留，这些不足直接影响到驾乘的舒适性和安全性。同时密闭车厢会使二氧化碳浓度快速上升，致使驾驶人员精神萎靡、注意力不集中，间接导致交通频发。鉴于当前汽车空调的不足，人们迫切需要具备空气质量监测和控制功能的汽车空调。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种车厢内二氧化碳浓度监测系统及其控制方法。

根据本发明提供的车厢内二氧化碳浓度监测系统，包括：测试模块、控制模块以及执行模块，其中：

所述测试模块用于实时监测车厢内的二氧化碳浓度，得到二氧化碳浓度测试值，并将所述二氧化碳浓度测试值传输至控制模块；

所述控制模块判断二氧化碳浓度测试值的大小是否超过指定阈值，并根据判断结果生成相应的控制指令后发送至执行模块；

所述执行模块根据控制指令执行开启车内空调或者报警动作。

优选地，所述测试模块包括：二氧化碳浓度传感器、AD转换器以及车门锁传感器；

所述二氧化碳浓度传感器实时监测车厢内的二氧化碳浓度值，所述二氧化碳浓度值为模拟信号；

所述车门锁传感器检测车门的状态，并将检测结果反馈至控制模块；

所述AD转换器用于将二氧化碳浓度传感器测量的模拟信号转换为数字信号后传输至控制模块。

优选地，所述执行模块包括：汽车空调和车载报警器。

优选地，所述控制模块包括：空调系统ECU和电子系统ECU，并通过CAN总线与测试模块和执行模块进行通信，所述空调系统ECU内存储有设定的二氧化碳阈值。

根据本发明提供的车厢内二氧化碳浓度监测系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：在空调系统ECU存储器中设定好二氧化碳浓度的阈值；

步骤2：每次汽车启动、停车时，将电子系统ECU中计数器的数值设置为1；

步骤3：实时测试车厢内二氧化碳的浓度，得到二氧化碳的浓度测试值；

步骤4：将二氧化碳的浓度测试值与空调系统ECU存储器设定的阈值进行对比，如果二氧化碳的浓度测试值小于阈值，则执行步骤5；否则，执行步骤6；

步骤5：关闭空调外循环，返回执行步骤3；

步骤6：检测车门是否锁紧，如果车门没有锁紧，则开启空调外循环，如果车门锁紧，则执行步骤7；

步骤7：读取电子系统ECU计数器的计数值，如果计数值不等于2，则执行步骤8；否则，执行步骤9；

步骤8：开启空调，且电子系统ECU计数器的数值自增1，返回执行步骤3；

步骤9：开启车载报警系统；

步骤10：判断车门是否开启，如果未开启，则返回执行步骤9，如果车门开启，则结束流程。

优选地，所述步骤8中：开启空调是指：开启空调外循环3分钟后停4分钟。

优选地，步骤1中设定好二氧化碳浓度的阈值为1000ppm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够实时监测车厢内二氧化碳浓度，在浓度超过阀值时，利用汽车空调外循环进行通风换气，保证车厢内空气质量。

2、本发明能够识别在车门锁紧时车内是否有滞留人员，减小因人员被遗忘在车内而引发窒息的可能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为二氧化碳浓度监测系统结构图；

图2为监测系统控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明通过提供车厢内空气质量监测系统及其控制方法，利用测试系统实时检测空气中二氧化碳浓度，利用控制系统将采集到的二氧化碳浓度与人体健康和舒适性要求的标准浓度进行对比，以此来判断空气质量的好坏和车内是否有滞留人员。当浓度大于标准浓度时，控制系统控制执行系统工作，对车厢进行通风，甚至直接触发报警系统，以此来降低车厢内二氧化碳浓度或提醒车厢滞留人员，从而解决因车厢密闭对人体的健康和生命造成威胁的问题。

具体地，本发明提供的车厢内空气质量监测系统，包含测试系统、控制系统、执行系统。测试系统由二氧化碳浓度传感器、AD转换器和车门锁传感器组成，控制系统由执行系统的电子控制单元ECU(Electronic Control Unit)通过CAN总线连接，执行系统包括汽车空调和车载报警器。上述测试系统连接控制系统的输入端，控制系统的输出端连接执行系统，根据车况和二氧化碳浓度相应的自动执行开启空调和报警的任务。

以人体身心健康和舒适度标准值设定二氧化碳浓度在车厢内的阈值，当二氧化碳浓度传感器测量值大于空调系统ECU内存储的阈值时，空调系统将开启；如果车门为锁紧状态，则汽车空调自动开启为外循环模式，将车厢内空气二氧化碳浓度的浓度降到阈值以下后关闭空调一段时间，如果二氧化碳浓度再次上升并超过阈值，则说明车厢内有滞留生物，此时立即开启报警系统，以提示经过的路人和车主，直至车门被打开检查后报警方解除。

本发明提供的车厢二氧化碳浓度监测系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：在控制系统的存储器中设定好二氧化碳浓度的阈值；

步骤2：每次汽车启动、停车时，自动对控制系统进行初始化，将计数器的数值设置为1；

步骤3：实时测试车厢内二氧化碳的浓度，得到测试值；

步骤4：将步骤3的测试值与存储器内的阈值进行对比，如果测试浓度小于阈值，则执行步骤5；否则，执行步骤6；

步骤5：关闭空调外循环，返回执行步骤3；

步骤6：测试车门是否锁紧，如果没有锁紧，则开启空调外循环，如果锁紧，则执行步骤7；

步骤7：读取计数器的计数值，如果计数值不等于2，则执行步骤8；否则，执行步骤9；

步骤8：启动ECU内部计时器，开启空调外循环3分钟后停4分钟，且开启计数器，使计数增加1，返回执行步骤3；

步骤9：开启车载报警系统；

步骤10：判断车门是否开启，如果未开启，则返回执行步骤9，如果车门开启，则结束流程。

车内二氧化碳含量升高会是驾乘人员赶到头晕，加剧疲劳感，降低驾乘的舒适性，长时间处于二氧化碳浓度较高的环境中，甚至能够窒息死亡，直接威胁生命安全。对于驾驶员而言，二氧化碳浓度较高引起的疲劳和头晕能够间接引发交通事故。同时，车厢也是一个相对密闭的空间，近年来，儿童滞留车厢内引发的悲剧时有发生，这是因为将儿童长时间遗忘在车厢内引起车厢内二氧化碳浓度上升，如果不能及时发现和通风，悲剧就不能够避免。因此本监测系统和控制方法能够实时监测车厢内部二氧化碳浓度，并能够自动开启空调通风换气，在停车的情况下也能够自动预警车内滞留人员，提高驾乘舒适性和安全性，减少生命财产损失。

具体地，通过测试车厢内空气的二氧化碳浓度来判断车厢内空气对人体的影响，将测试信号反馈给控制系统中的空调ECU，并与空调ECU中存储的二氧化碳浓度阈值进行比较，该阈值为不影响人体舒适性和安全性的二氧化碳浓度值，此处定为1000ppm，如果该浓度值大于阈值，则空调ECU控制空调系统进行外循环工作。此处的外循环工作也必须结合车门传感器反馈的信息执行不同的任务，如果车门锁传感器反馈给电器系统ECU的信号是车门未锁，则直到二氧化碳浓度低于阈值，空调方停止工作；如果车门紧锁，则同时触发空调ECU的计时功能，使空调外循环工作3分钟，然后停4分钟，如果二氧化碳浓度降了下来，说明车内无人，则关闭空调外循环，否则将信号反馈给电器系统ECU，使其触发车载报警系统，预警车内可能滞留人员，提醒驾驶员对车厢内部再次进行检查。监测系统中控制系统的ECU之间是通过CAN总线连接，并进行信号传输和交换。

更进一步地，空调外循环工作3分钟，然后停4分钟是通过大量实验确定的，实验发现，在空调开启外循环三分钟后，车厢内无论几个人，汽车空调都能够在3分钟之内使车厢内二氧化碳浓度下降到阈值以下。而即使车厢内只有一个人，密闭车厢内的二氧化碳浓度也会在4分钟内超过阈值。因此，空调外循环工作3分钟和停4分钟的时候，如果出现二氧化碳浓度在阈值上下波动的情况，那么车内必定存在人员滞留。此处时间的确定，属于数据标定过程，对于不同的车型和场合，该时间数据需要重新标定。

如图2中实施例的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：在控制系统的空调ECU存储器中设定好二氧化碳浓度的阈值为1000ppm；

步骤S2：每次启动和停车，自动进行初始化，并触发空调ECU的计数功能，将计数器的数值值设置为1；

步骤S3：利用二氧化碳浓度传感器，将测量到的模拟信号传输给AD转换器，AD转换器再将模拟信号传给后续空调的ECU；

步骤S4：根据AD转换器传来的数字信号，在ECU中对应着一个二氧化碳浓度值，该值与存储器内的阈值进行比较，如果测试浓度小于阈值，则说明车厢内二氧化碳浓度不超标，那么无需对车厢进行换气通风，但仍需要对车厢内二氧化碳浓度进行检测，即执行步骤S5；否则，二氧化碳浓度超标，则需要采取相应的措施，即步骤S6；

步骤S5：当浓度不超标的时候，就无需开启空调外循环通风换气，但此时仍需对车厢内二氧化碳浓度进行检测，以便达到实时监测的目的；

步骤S6：车厢内二氧化碳浓度超标时，需要考虑的是开启外循环通风，还是触发车载报警系统，这就需要根据车辆是否停车进行判断，而车门是否锁上是停车、主要人员离开的一个很明显特征。车门锁传感器将信号传递给电器系统ECU，以此来判断车门是否锁紧。并通过CAN总线将信号传递给空调ECU，如果没有锁紧，则开启空调外循环，如果锁紧，则执行步骤S7；

步骤S7：读取计数器计数值，如果计数器等于2，则说明监测系统已经执行过步骤S8的命令，那么就直接执行步骤S9；如果计数值不等于2，则执行步骤S8；

步骤S8：启动空调ECU内部计时器，开启空调外循环3分钟，为了防止人员刚撤离车厢时车内二氧化碳浓度仍然较高，导致系统的误判的情况，需先开空调3分钟，将车厢内二氧化碳浓度降到阈值一下，再关闭外循环4分钟，并让计数器加1，作为该步骤的执行记录，然后再次测量车厢内二氧化碳浓度；

步骤S9：步骤S7中，如果计数器的数值为2，则说明车厢内二氧化碳浓度在4分钟之内从安全值上升到大于阈值的水平，这足以说明车厢内部是有人滞留的，至少存在着生命的迹象，从而应该通过空调ECU将信号传递给电器系统ECU，并触发车载报警系统，提醒驾驶员车内有滞留人员。

步骤S10：当驾驶员发现报警后，应及时打开车门检查，当车门开启之时，车门锁传感器将信号传递给电器系统ECU，并控制车载报警系统关闭，即执行的是步骤S11的动作；如果不能及时打开车门检查，则车载报警系统将继续工作，以此来引起驾驶员和路人的注意，即执行步骤S9的动作。

步骤S11：当车门被打开后，报警随之解除。

上述二氧化碳浓度的阈值是根据人体的标准设定的，且开关空调的时间也是针对普通三厢轿车而言，在实际应用中，要根据应用对象和应用场合的不同作相应的调整。

本申请中的车厢二氧化碳浓度检测系统及其控制方法，能够实时监测车厢二氧化碳浓度，并根据不同的工况自动执行空调外循环换气和报警的任务，能够实时保持车厢内空气的新鲜，同时减小人员滞留车厢的几率，从而大大提高了驾乘人员的舒适性和安全性。可见本发明设计合理，实际应用价值较高。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。