基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统及控制方法与流程

本发明涉及车载空调技术领域，具体地说是一种基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统及控制方法。

背景技术：

当前汽车的舒适性越来越重要，而车载空调通风系统在很大程度上影响着乘坐的舒适性。传统汽车空调送风方式及风向的控制主要通过电机驱动风门到不同的位置来实现，例如空调系统温度控制，由温度旋钮控制电位器阻值的变化来实现温度的选择，温度的控制通过控制混合风门的电机位置来实现，不同的风门位置代表不同的温度，风量通过几处集中通风口进入车内。虽然风速、风向经过空调控制器采用舒适性算法以进行优化调节。但由于出风大且位置固定，避免不了冷热风直吹造成的乘员舒适性下降以及风量大时产生的吹风噪音。

技术实现要素：

本发明为克服现有技术的不足，提供一种基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统及控制方法，基于记忆合金控制阀气泵技术的车载空调微风系统对车载空调通风系统进一步智能动态调节。通过控制布置在车内的微风管路把空调风根据运行模式动态分配从而避免了车内出风口强风直吹。记忆合金控制阀气泵是一种通过精准控制金属形变的方式来控制通风阀门的开启与关闭的技术。相对于传统电磁式阀门，记忆合金控制阀气泵具有体积小、噪音小、电磁干扰少且易于精准控制的优点，更适合于空调微风系统的设计。

为实现上述目的，设计基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统，包括记忆合金控制阀气泵、单片机、can控制器、晶体管驱动模块、车载空调出风系统，其特征在于：记忆合金控制阀气泵中的控制板通过线路连接单片机，单片机通过线路连接can控制器；车载空调出风系统出风口连接若干记忆合金控制阀气泵的进气口，若干记忆合金控制阀气泵的出风口分别连接若干微风管路；所述的can控制器分别连接can总线及lin总线；所述的若干微风管路分别嵌设在汽车内饰内；所述的控制板内包含晶体管驱动模块。

所述的系统的电路包括单片机、can控制器、微波电路、晶体管驱动模块、电源芯片、滤波电路，电源芯片的一端接地，电源芯片的另一端连接滤波电路的一端，滤波电路的另一端分别连接二极管一及二极管二的阴极，二极管一及二极管二的阳极分别连接电池连接器及点火信号连接器，二极管一及二极管二之间连接二极管三；单片机的点火唤醒中断端口分别连接电阻一及电阻二的一端，电阻二的另一端接地，电阻一的另一端分别连接二极管二的阴极及电阻三的一端，电阻三的另一端分别连接单片机的点火采集具有模拟转数字的ad端口及电阻四的一端，电阻四的另一端接地；单片机的模拟端口一连接电阻五的一端，电阻五的另一端分别连接电阻六、电阻七及电容一的一端，电阻六的另一端连接5v电压，电阻七及电容一的另一端合并接地；单片机的模拟端口二连接电阻八的一端，电阻八的另一端分别连接电阻九、电阻十及电容二的一端，电阻九的另一端连接5v电压，电阻十及电容二的另一端合并接地；单片机的模拟端口三连接电阻十一的一端，电阻十一的另一端分别连接电阻十二、电阻十三及电容三的一端，电阻十二的另一端连接5v电压，电阻十三及电容三的另一端合并接地；单片机的io端口分别连接电阻十四及电阻十五的一端，电阻十四的另一端连接5v电压，电阻十五的另一端连接二极管四的阳极，二极管四的阴极连接数字量开关；所述的can控制器一通过rx及tx端口连接can收发器一的一端，can收发器一的另一端连接lin总线连接器；所述的can控制器二通过rx及tx端口连接can收发器二的一端，can收发器二的另一端连接can总线连接器；单片机的脉宽调制端口连接电阻二十的一端，电阻二十的另一端分别连接电阻二十一及晶体管驱动模块的一端，电阻二十一的另一端接地；晶体管驱动模块的另一端通过记忆合金控制阀气泵。

所述的电源芯片的型号为4275；所述的单片机的型号为s32k144；can收发器一的型号为tja1021；can收发器二的型号为tja1044。

所述的记忆合金控制阀气泵包括气泵、上盖、外壳，气泵的顶部连接设有外壳，位于外壳中央的气流通道的顶部设有膜片，外壳的上方连接设有上盖；所述的上盖与外壳直接设有控制板；所述的控制板包括电路板、插针、卡扣、弹簧片、形状记忆合金丝、密封垫，电路板的前侧连接设有弹簧片，弹簧片的一侧连接密封垫，位于密封垫下方的弹簧片上连接形状记忆合金丝的一端，形状记忆合金丝的另一端通过卡扣与电路板连接；位于弹簧片后侧的电路板上设有若干插针。

所述的上盖包括上盖板、外壳腔室、膜片保护罩、插针保护机构，上盖板上设有外壳腔室，外壳腔室的后侧设有插针保护机构；位于外壳腔室与插针保护机构之间的上盖板上设有膜片保护罩；所述的弹簧片呈z型结构，弹簧片的一端位于电路板前部上方，弹簧片的另一端上方设有密封垫；所述的形状记忆合金丝的一端与弹簧片的另一端底部连接，形状记忆合金丝的另一端与卡扣连接；所述的形状记忆合金丝为跑道形结构，并且形状记忆合金丝的两端为圆弧状结构。

控制方法具体流程如下：

（1）初始化流程；

（2）记忆合金控制阀气泵内的控制板发送给can或者lin的收发器进行信号初始化；

（3）判断车内空调控制器是否返回初始化，是则记忆合金控制阀气泵内的控制板进入成功状态，否则结束；

（4）记忆合金控制阀气泵内的控制板进入成功状态；

（5）记忆合金控制阀气泵内的控制板准备就绪；

（6）判断是否为微风模式1，是则记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式，否则判断是否为微风模式n；

（7）记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式；

（8）判断是否超时60秒，是则判断是否为微风模式n，否则进出步骤（7）；

（9）判断是否为微风模式n，是则记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式，否则进行步骤（6）；

（10）记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式；

（11）判断是否超时60秒，是则判断是否停止运行，否则进行步骤（10）；

（12）判断是否停止，是则成功退出，否则继续步骤（5）；

（13）结束。

本发明同现有技术相比，提供一种基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统及控制方法，基于记忆合金控制阀气泵技术的车载空调微风系统对车载空调通风系统进一步智能动态调节。通过控制布置在车内的微风管路把空调风根据运行模式动态分配从而避免了车内出风口强风直吹。记忆合金控制阀气泵是一种通过精准控制金属形变的方式来控制通风阀门的开启与关闭的技术。相对于传统电磁式阀门，记忆合金控制阀气泵具有体积小、噪音小、电磁干扰少且易于精准控制的优点，更适合于空调微风系统的设计。

附图说明

图1为本发明模块连接结构图。

图2为本发明电路连接图。

图3为本发明软件流程图。

图4为记忆合金控制阀气泵结构示意图。

图5为图4中控制板的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，基于记忆合金控制阀气泵的车载空调微风系统，包括记忆合金控制阀气泵、单片机、can控制器、晶体管驱动模块、车载空调出风系统，其特征在于：记忆合金控制阀气泵中的控制板通过线路连接单片机，单片机通过线路连接can控制器；车载空调出风系统出风口连接若干记忆合金控制阀气泵的进气口，若干记忆合金控制阀气泵的出风口分别连接若干微风管路；所述的can控制器分别连接can总线及lin总线；所述的若干微风管路分别嵌设在汽车内饰内；所述的控制板内包含晶体管驱动模块。

如图2所示，系统的电路包括单片机、can控制器、微波电路、晶体管驱动模块、电源芯片、滤波电路，电源芯片u1的一端接地，电源芯片u1的另一端连接滤波电路的一端，滤波电路的另一端分别连接二极管一d1及二极管二d2的阴极，二极管一d1及二极管二d2的阳极分别连接电池连接器及点火信号连接器，二极管一d1及二极管二d2之间连接二极管三d3；单片机u2的点火唤醒中断端口wakeup分别连接电阻一r1及电阻二r2的一端，电阻二r2的另一端接地，电阻一r1的另一端分别连接二极管二d2的阴极及电阻三r3的一端，电阻三r3的另一端分别连接单片机u2的点火采集具有模拟转数字的ad端口ignad及电阻四r4的一端，电阻四r4的另一端接地；单片机u2的模拟端口一ad1连接电阻五r5的一端，电阻五r5的另一端分别连接电阻六r6、电阻七r7及电容一c1的一端，电阻六r6的另一端连接5v电压，电阻七r7及电容一c1的另一端合并接地；单片机u2的模拟端口二ad2连接电阻八r8的一端，电阻八r8的另一端分别连接电阻九r9、电阻十r10及电容二c2的一端，电阻九r9的另一端连接5v电压，电阻十r10及电容二c2的另一端合并接地；单片机u2的模拟端口三ad3连接电阻十一r11的一端，电阻十一r11的另一端分别连接电阻十二r12、电阻十三r13及电容三c3的一端，电阻十二r12的另一端连接5v电压，电阻十三r13及电容三c3的另一端合并接地；单片机u2的io端口io1分别连接电阻十四r14及电阻十五r15的一端，电阻十四r14的另一端连接5v电压，电阻十五r15的另一端连接二极管四d4的阳极，二极管四d4的阴极连接数字量开关；所述的can控制器一t1通过rx及tx端口连接can收发器一p1的一端，can收发器一p1的另一端连接lin总线连接器；所述的can控制器二t2通过rx及tx端口连接can收发器二p2的一端，can收发器二p2的另一端连接can总线连接器；单片机u2的脉宽调制端口pwm1连接电阻二十r20的一端，电阻二十r20的另一端分别连接电阻二十一r21及晶体管驱动模块的一端，电阻二十一r21的另一端接地；晶体管驱动模块的另一端通过记忆合金控制阀气泵。

电源芯片u1的型号为4275；所述的单片机u2的型号为s32k144；can收发器一p1的型号为tja1021；can收发器二p2的型号为tja1044。

如图4，图5所示，记忆合金控制阀气泵包括气泵、上盖、外壳，气泵5的顶部连接设有外壳4，位于外壳4中央的气流通道的顶部设有膜片3，外壳4的上方连接设有上盖1；所述的上盖1与外壳4直接设有控制板2；所述的控制板2包括电路板、插针、卡扣、弹簧片、形状记忆合金丝、密封垫，电路板2-1的前侧连接设有弹簧片2-3，弹簧片2-3的一侧连接密封垫2-4，位于密封垫2-4下方的弹簧片2-3上连接形状记忆合金丝2-6的一端，形状记忆合金丝2-6的另一端通过卡扣2-2与电路板2-1连接；位于弹簧片2-3后侧的电路板2-1上设有若干插针2-5。

上盖1包括上盖板、外壳腔室、膜片保护罩、插针保护机构，上盖板9上设有外壳腔室8，外壳腔室8的后侧设有插针保护机构7；位于外壳腔室8与插针保护机构7之间的上盖板9上设有膜片保护罩6；所述的弹簧片2-3呈z型结构，弹簧片2-3的一端位于电路板2-1前部上方，弹簧片2-3的另一端上方设有密封垫2-4；所述的形状记忆合金丝2-6的一端与弹簧片2-3的另一端底部连接，形状记忆合金丝2-6的另一端与卡扣2-2连接；所述的形状记忆合金丝2-6为跑道形结构，并且形状记忆合金丝2-6的两端为圆弧状结构。

如图3所示，控制方法具体流程如下：

（1）初始化流程；

（2）记忆合金控制阀气泵内的控制板发送给can或者lin的收发器进行信号初始化；

（3）判断车内空调控制器是否返回初始化，是则记忆合金控制阀气泵内的控制板进入成功状态，否则结束；

（4）记忆合金控制阀气泵内的控制板进入成功状态；

（5）记忆合金控制阀气泵内的控制板准备就绪；

（6）判断是否为微风模式1，是则记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式，否则判断是否为微风模式n；

（7）记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式；

（8）判断是否超时60秒，是则判断是否为微风模式n，否则进出步骤（7）；

（9）判断是否为微风模式n，是则记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式，否则进行步骤（6）；

（10）记忆合金控制阀气泵进行微风阀门系统模式；

（11）判断是否超时60秒，是则判断是否停止运行，否则进行步骤（10）；

（12）判断是否停止，是则成功退出，否则继续步骤（5）；

（13）结束。

本专利通过实现汽车空调通风系统与记忆合金控制阀气泵的通风阀门系统的集成，控制微风管路阀门的开启与关闭，把车内风速和风向动态调节，重新分配空气流动。在车载环境把空调通风调节功能与记忆合金控制阀气泵的阀门控制的微风管路对接，实时动态分配风向与风速。

本系统由微风管路系统与记忆合金控制阀气泵的通风阀门控制器组成。微风管路系统布置在车内，通过外接出风口送出可变风速的微风，如图1所示。微风管路出气口结合汽车通风的设计需求并考虑内饰的布置均匀的分布在车内。微风管路嵌入在汽车内饰内，布置微风管路时应保证管路的保温效果。

记忆合金控制阀气泵的阀门控制器的进气口接空调通风系统主风路，风量经由记忆合金控制阀气泵的阀门分配至微风管路。通气阀门系统采用记忆合金控制阀气泵组成的阀门来对接微风管路的入气口。根据实际效果阀门控制器可连接多路微风管路。

记忆合金控制阀气泵的7阀门控制器采用基于汽车标准的控制芯片，通过can或lin总线与车内总线相接，接收空调系统或中控系统控制命令。控制芯片采用pwm方式控制直接驱动mosfet芯片，mosfet的通断转化为控制记忆合金控制阀气泵的电流用以精准控制阀门开关位置。

如图2所示，本系统采用车载微控制器mcu芯片，通过车载总线汽车总线相接，为了自适应不同厂家的总线通讯协议，硬件上集成了can总线、lin线总线物理接口。

集成电源管理模块采用ldo电源系统，通过mcu对功耗进行管理。电源管理分为深度睡眠与轻度睡眠两种情况，极大的降低了终端的静态功耗，完全通过汽车低功耗的认证。

集成在模块上的mosfet驱动电路直接驱动记忆合金控制阀气泵的阀门，采用pwm调制方式，把记忆合金丝控制数字化，以十分精准的方式控制阀门开启与关闭，从而达到能吹出柔和微风的效果。同时为了系统可靠性，电路上增加短路与开路检测功能。

空调主通风管路与记忆合金控制阀气泵的阀门对接，系统根据舒适度算法智能打开不同气阀，使风量经由微风管路吹到车内。舒适度算法在原有车内通风系统的基础上结合记忆合金控制阀气泵的通风阀门精准控制的特点，实时动态调节微风阀门开启与关闭，在车内形成舒适的微风体验感。

本专利建立了采用记忆合金控制阀气泵的阀门为微风控制系统的车载微风系统。将汽车空调通风经由微风管路进一步细化控制，达到增强车载汽车空调舒适体验感功能。