一种汽车柴油加热智能控制系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种汽车柴油加热智能控制系统及方法，包括电池电压采集电路和温度采集电路，实时分别对电池电压信号和油箱油温的温度信号进行采集；主控电路，耦接电池电压采集电路和温度采集电路；智能功率输出电路，耦接主控电路，根据工作信号使加热元件启动或关断；当电池电压信号低于欠压阈值或高于过压阈值时，加热元件停止加热；当高于第一预设值并满足温度信号低于温度下限阈值时，加热元件开始加热；当低于第二预设值并满足温度信号在低于温度下限阈值时，加热元件重新加热。该控制系统实现对汽车柴油进行加热控制、故障诊断及安全管理的智能控制，以保证柴油车的低温正常启功及运行全过程的柴油供油的安全加热。
【专利说明】
一种汽车柴油加热智能控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种汽车柴油加热智能控制系统及方法。
【背景技术】
[0002]以柴油为发动机燃料的汽车，若使用低标号柴油经常会因为周围环境温度过低而出现柴油变稠、结蜡，进而滤网、油管被堵塞的现象，致使车辆启动困难、行车中突然熄火等故障，从而给用户带来一系列的麻烦和经济损失。若使用较好标号的柴油不但油价增高，动力性也随之降低，从而增加用户的运输成本。为解决低温环境下低标号油因黏度增加而流动性变差甚至结蜡这一现象，人们通常直接用热水浇淋或用火烤油箱及吸油管附近促使燃油液化，该方法有时会使燃油箱局部过热发生危险而造成人员伤害。有人提出应用电加热的方法，其加热系统大都对加热元件的控制存在缺陷，不能将温度控制在一定范围内，仅仅依靠个人的经验对整个系统进行加热，控制方式过于简单，可靠性差，安全隐患大。
[0003]目前市场上大多数的加热控制系统采用继电器的通断控制加热元件的通断，以此达到对燃油加热的控制，而继电器的控制信号由装在驾驶室内的翘板开关手动控制。因此仅仅依靠个人的经验对整个系统进行加热，对系统运行过程中燃油的实时温度、环境的温度、加热元件的运行时间及状态等参数无法准确掌握，只能依靠加热元件自身的过热保护及手动控制切断加热，存在较大的安全隐患。在车辆初次启动时，有可能出现电瓶溃电的情况，导致加热元件启动后加快电能的消耗，如果该现象频繁出现，会对电池的使用寿命有很大影响。在车辆运行中，如果需要手动控制启动加热，有可能分散驾驶员注意力，存在驾驶安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种汽车柴油加热智能控制系统及方法，目的在于实现对汽车柴油进行加热控制、故障诊断及安全管理的智能控制，以保证柴油车的低温正常启功及运行全过程的柴油供油的安全加热。
[0005]为解决上述问题，本发明实施例提供一种汽车柴油加热智能控制系统，包括，
[0006]电池电压采集电路，实时采集当前电池电压信号；
[0007]温度采集电路，所述温度采集电路连接温度传感器，通过温度传感器实时对油箱油温进行温度信号采集；
[0008]主控电路，耦接所述电池电压采集电路和所述温度采集电路，设定欠压阈值、第一预设值、过压阈值、第二预设值、温度上限阈值和温度下限阈值，将温度信号与温度上限阈值和温度下限阈值进行比较，通过比较输出相应的工作信号；
[0009]智能功率输出电路，耦接所述主控电路，根据工作信号使加热元件启动或关断；
[0010]当电池电压信号低于欠压阈值时，加热元件停止加热；当高于第一预设值并满足温度信号低于温度下限阈值时，加热元件开始启动加热，若温度信号高于温度上限阈值，加热元件停止加热；当电池电压信号高于过压阈值时，加热元件停止加热；当低于第二预设值并满足温度信号低于温度下限阈值时，加热元件重新启动加热，若温度信号高于温度上限阈值，加热元件停止加热。
[0011]作为一种实施方式，还包括电流采集电路，耦接所述主控电路和所述智能功率输出电路，实时采集智能功率输出电路输出的电流信号，通过电流信号监控加热元件的输出功率，所述主控电路设定过流阈值，当电流信号大于过流阈值，则停止加热元件输出。
[0012]作为一种实施方式，还包括数据存储电路，耦接所述主控电路，用于该系统运行参数及故障信息的存储。
[0013]作为一种实施方式，还包括蜂鸣电路，耦接所述主控电路，用于该系统发生故障时，通过不同声音提示不同故障信息。
[0014]作为一种实施方式，还包括显示电路，耦接主控电路，用于该系统运行时各参数的集中显示。
[0015]作为一种实施方式，还包括若干保护电路，其中一个所述保护电路耦接电池电压采集电路的输出端，其中一个所述保护电路耦接温度采集电路的输出端。
[0016]作为一种实施方式，所述智能功率输出电路的数量为两个，其中一个智能功率输出电路耦接至少一个设于油箱内的加热元件，另一个智能功率输出电路耦接至少一个设于油管内的加热元件。
[0017]本发明实施例提供一种汽车柴油加热智能控制方法，包括以下步骤:
[0018]检测电池电压信号，根据电池电压信号、欠压阈值、过压阈值判断当前电池是否处于欠压状态、过压状态或正常工作状态；
[0019]若所述电池处于欠压状态或过压状态，则不允许加热元件加热或停止加热；
[0020]若所述电池处于正常工作状态，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值；
[0021]若是，则进入自动加热运行模式。
[0022]作为一种实施方式，所述若所述电池处于正常工作状态，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值，具体包括以下步骤:
[0023]检测电池电压信号是否高于第一预设值并低于过压阈值或低于第二预设值并高于欠压阈值；
[0024]若是，则根据温度信号判断油箱油温是否在温度上限阈值和温度下限阈值的范围内。
[0025]作为一种实施方式，当汽车控制系统为12V系统:
[0026]当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于IIV时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至12V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，则进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于16V时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至15V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。
[0027]当汽车控制系统为24V系统:
[0028]当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于21V时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至22V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于30V时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至29V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。
[0029]本发明相比于现有技术的有益效果在于:实现对汽车柴油进行加热控制、故障诊断及安全管理的智能控制，以保证柴油车的低温正常启功及运行全过程的柴油供油的安全加热；在加热时，优先检测电池电压信号，若电池处于欠压或过压状态，则不予加热元件加热，只有当电池处于正常工作状态并且满足加热的温度条件时，才允许加热元件加热，避免了电瓶溃电情况下加快电能的消耗。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的汽车柴油加热智能控制系统的框图；
[0031]图2为本发明的主控电路的电路图；
[0032]图3为本发明的供电电源电路和电池电压采集电路的电路图；
[0033]图4为本发明的温度采集电路的电路图；
[0034]图5为本发明的智能功率输出电路的电路图；
[0035]图6为本发明的显示电路的电路图；
[0036]图7为本发明的数据存储电路的电路图；
[0037]图8为本发明的蜂鸣电路的电路图。
[0038]附图标注:1、电池电压采集电路;2、温度采集电路;3、电流采集电路;4、显示电路；41、显示驱动电路;5、数据存储电路;6、智能功率输出电路;61、智能功率芯片驱动电路;7、蜂鸣电路;71、蜂鸣器驱动电路;8、主控电路;9、供电电源电路；
【具体实施方式】
[0039]以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。
[0040]如图1所示，一种汽车柴油加热智能控制系统及方法，包括主控电路8和与主控电路8耦接的电池电压采集电路1、温度采集电路2、电流采集电路3、智能功率输出电路6、数据存储电路5、蜂鸣电路7及显示电路4，还包括供电电源电路9。
[0041]如图1和2所示，主控电路8采用STM8AF系列芯片，具体的，本实施中采用STM8AF51A。其内部设定欠压阈值、第一预设值、过压阈值、第二预设值、温度上限阈值、温度下限阈值以及过流阈值等参考值。
[0042]如图1和3所示，包括供电电源电路9和电池电压采集电路I，供电电源电路9采用L7805芯片，为电路提供稳定电源；电池电压电路采集当前电池电压信号。电压采集点连接电池正极，通过R3和R4电阻分压后，再经过R5和C4组成的阻容滤波器，对信号进行滤波，在经D3处的由两个二极管串联组成的保护电路，使电池电压采集电路I输出不超过3.3V，以保护主控电路8的引脚不受损坏，最后到达主控电路8的ADC采集口(22引脚)，通过主控电路8内集成的ADC转换模块，将模拟电压信号转换成数字信号，再将数字电压信号实时传送给显示电路4，用于显示电路4的数据显示。
[0043]如图1和4所示，温度采集电路2，通过装在车外及油箱内的温度传感器，对外界环境温度及油箱内油温进行实时检测。温度传感器分别通过第一串口 Jl和第二串口 J2耦接温度采集电路2，通过两条路径将采集到的温度信号传输至主控电路8。车外环境的温度信号通过与第一串口 Jl相连的温度传感器采集，经由C7、R7、C8组成的RC滤波器滤波后，再经D4处的由两个二极管串联组成的保护电路，使电池电压采集电路I输出不超过3.3V，以保护主控电路8的引脚不受损坏，最终到达主控电路8的ADC采集口(16引脚)；油箱油温的温度信号通过与第二串口 J2相连的温度传感器采集，经由C9、R9、ClO组成的RC滤波器滤波后，再经D5处的由两个二极管串联组成的保护电路，使电池电压采集电路I输出不超过3.3V，以保护主控电路8的引脚不受损坏，最终到达主控电路8的ADC采集口(I7引脚)；通过主控电路8内集成的ADC转换模块，将模拟电压信号转换成数字信号，最终传送给显示电路4，用于集中显示，方便使用者对温度的实时监控。
[0044]如图1和5所示，智能功率输出电路6，在本实施例中采用BTS50085智能功率芯片，所述BTS50085智能功率芯片内置集成负载(相当于本发明的加热元件)开路和短路检测电路，并将状态实时传送给主控电路8。在本实施例中，智能功率输出电路6的数量为两个(图5中的(a)和(b))，加热元件的数量也为两部分(分别耦接图中OUTl和0UT2端)，智能功率输出电路6和加热元件一一对应设置，其中一部分加热元件设于油箱内，另一部分加热元件设于油管内。其中加热元件不一定是一路输出一个，只要在输出电流在允许范围内，一个智能功率输出电路可以接多个加热元件，例如输油管路较长，可以布置多个加热元件。每一智能功率芯片的输入端设有智能功率芯片驱动电路61，智能功率芯片驱动电路61的一端親接主控电路8，接收主控电路8的输出信号，从而控制三极管Ql、Q2的导通或断开，以此来控制相应的智能功率芯片的工作或停止。智能功率芯片内部集成的电流检测功能对安装在油箱内和油管内的加热元件的电流进行检测，由于输出电流越大，加热元件的发热功率就越大，同时产生的热量就越大，通过检测输出电流的大小，可以实时监控加热元件的输出功率大小。电流采集电路3通过智能功率芯片内部的电流检测功能，经RC滤波器滤波后，连接至主控电路8的ADC采集口(分别为20和21引脚)，通过主控电路8内集成的ADC转换模块，将模拟电压信号转换成数字信号，最终传送给显示电路4。电流检测电路对加热元件的输出电流进行实时检测并在显示电路4中显示，方便使用者对电流的实时监控。
[0045]如图1和6所示，显示电路4，在本实施例中采用YXD-12864液晶模组，其通过串口 J4与主控电路8进行数据交换。显示电路4中包括显示驱动电路41，其一端耦接主控电路8，接收主控电路8的输出信号，另一端耦接串口 J4，从而通过主控电路8的输出信号控制三极管Q4的导通或断开，以此来控制相应的指示灯工作或停止，显示电路4用于系统运行时各参数的集中显示。
[0046]如图1和7所示，数据存储电路5，在本实施例中采用AT93C46芯片，数据存储电路5通过数据存储芯片，对控制系统运行参数及故障等信息进行存储，以帮助使用者进一步掌握控制系统的运行情况及故障定位及接下来的检修工作。
[0047]如图8所示，蜂鸣电路7，包括蜂鸣器驱动电路71和蜂鸣器SPl，控制信号由主控芯片输出，通过三极管Q3信号放大后驱动控制蜂鸣器SPl执行相应动作。作为一种实施方式:电池过欠压时，蜂鸣器响停频率为IHZ;输出负载开路或短路，蜂鸣器响停频率为2HZ;温度传感器开路或短路，蜂鸣器响停频率为3HZ。
[0048]本发明实施例提供一种汽车柴油加热智能控制方法，包括以下步骤:
[0049]SlOO:检测电池电压信号，根据电池电压信号、欠压阈值、过压阈值判断当前电池是否处于欠压状态、过压状态或正常工作状态；
[0050]S200:若所述电池处于欠压状态或过压状态，则不允许加热元件加热或停止加热；
[0051]S300:若所述电池处于正常工作状态，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值；
[°°52] S400:若是，则进入自动加热运行模式。
[0053]进入自动加热运行模式后，油箱内温度不断上升，当温度信号高于温度上限阈值时，停止加热元件加热。
[0054]S300的具体包括以下步骤:检测电池电压信号是否高于第一预设值并低于过压阈值或低于第二预设值并高于欠压阈值;若是，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值。
[0055]当汽车控制系统为12V系统:当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于11V (11V为12 V系统的欠压阈值)时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至12V(12V为12V系统的第一预设值)时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于16V(16V为12V系统的过压阈值)时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至15V(15V为12V系统的第二预设值)时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。
[0056]当汽车控制系统为24V系统:当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于21V(21V为24V系统的欠压阈值)时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至22V(22V为24V系统的第一预设值)时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于30V(16V为12V系统的过压阈值)时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至29V(29V为24V系统的第一预设值)时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。
[0057]在本实施中，温度上限阈值为30 °C、温度下限阈值50C，温度阈值范围为5°C?30°C，当然，可根据所处环境对温度上限阈值和温度下限阈值进行相应的调节。
[0058]通过本控制系统对汽车柴油的智能加热管理，以保证柴油车的低温正常启功及运行全过程的柴油供油的安全加热。
[0059]该智能控制系统具备以下功能:
[0060]I)电池电压保护功能
[0061 ]当控制系统检测到电池电压低于欠压阈值时，立即停止加热，进入电池欠压保护功能，直到电压上升一定值时，进入自动加热运行模式；当控制系统检测到电池电压高于过压阈值时，立即停止加热，进入电池过压保护功能，直到电压下降至一定值时，进入自动加热运行模式。
[0062]进入该功能后(即启动欠压或过压保护)，不执行加热功能，显示屏右下角相应位置显示“电池欠压”或“电池过压”字样。
[0063]2)过流保护功能
[0064]该控制系统可以根据不同要求设定不同的负载输出过流保护值，当控制系统检测到电流大于保护值时，停止负载输出，并在显示屏中显示“故障”，方便使用者快速进行故障定位及检修。
[0065]3)电流及温度值实时监测及显示功能
[0066]该控制系统通过电流及温度信号采集电路，通过主控芯片的数据处理后，将电流值及温度值在显示屏中实时显示，以方便使用者对当前系统状况运行状态进行实时掌握。
[0067]4)故障信息的检测及显示功能
[0068]当该控制系统的相应信号采集电路检测到温度传感器开路、短路和输出负载的开路、短路时，在显示屏上立即显示相关故障信息，以提醒使用者及时进行故障排查及检修，保证控制系统的安全可靠工作。当温度采集电路检测到的数值大于传感器参数中的最大值时，此时系统判断温度传感器开路，当检测到的数值等于零时，此时系统判断温度传感器短路;输出负载的开路与短路由智能功率芯片内置集成检测电路实时传送给主芯片，并由主芯片进行相关故障信息的收集。
[0069]该控制系统进入自动加热运行模式下时，随着加热的进行，油温不断升高，此时如果不进行温度限制，有可能会发生危险及人员伤害，因此该控制系统的温度采集电路实时监测油温温度，当油温达到30°C时，停止加热输出。同时随着加热的停止后，油温温度不断降低，有可能燃油再一次出现结蜡现象，影响车辆运行，此时温度采集电路检测到温度一旦低于5°C时，启动加热输出，该自动模式按以上运行方式循环工作，该控制系统的自动无人化智能控制的实现，保证车辆运行的经济、安全、可靠、稳定。
[0070]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，包括， 电池电压采集电路，实时采集当前电池电压信号； 温度采集电路，所述温度采集电路连接温度传感器，通过温度传感器实时对油箱油温进行温度?目号米集； 主控电路，耦接所述电池电压采集电路和所述温度采集电路，设定欠压阈值、第一预设值、过压阈值、第二预设值、温度上限阈值和温度下限阈值，将温度信号与温度上限阈值和温度下限阈值进行比较，通过比较输出相应的工作信号； 智能功率输出电路，耦接所述主控电路，根据工作信号使加热元件启动或关断； 当电池电压信号低于欠压阈值时，加热元件停止加热；当高于第一预设值并满足温度信号低于温度下限阈值时，加热元件开始启动加热，若温度信号高于温度上限阈值，加热元件停止加热；当电池电压信号高于过压阈值时，加热元件停止加热；当低于第二预设值并满足温度信号低于温度下限阈值时，加热元件重新启动加热，若温度信号高于温度上限阈值，加热元件停止加热。2.根据权利要求1所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，还包括电流采集电路，耦接所述主控电路和所述智能功率输出电路，实时采集智能功率输出电路输出的电流信号，通过电流信号监控加热元件的输出功率，所述主控电路设定过流阈值，当电流信号大于过流阈值，则停止加热元件输出。3.根据权利要求1所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，还包括数据存储电路，耦接所述主控电路，用于该系统运行参数及故障信息的存储。4.根据权利要求1所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，还包括蜂鸣电路，耦接所述主控电路，用于该系统发生故障时，通过不同声音提示不同故障信息。5.根据权利要求1?4任一所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，还包括显示电路，耦接主控电路，用于该系统运行时各参数的集中显示。6.根据权利要求1所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，还包括若干保护电路，其中一个所述保护电路耦接电池电压采集电路的输出端，其中一个所述保护电路耦接温度采集电路的输出端。7.根据权利要求1所述的汽车柴油加热智能控制系统，其特征在于，所述智能功率输出电路的数量为两个，其中一个智能功率输出电路耦接至少一个设于油箱内的加热元件，另一个智能功率输出电路耦接至少一个设于油管内的加热元件。8.一种汽车柴油加热智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 检测电池电压信号，根据电池电压信号、欠压阈值、过压阈值判断当前电池是否处于欠压状态、过压状态或正常工作状态； 若所述电池处于欠压状态或过压状态，则不允许加热元件加热或停止加热； 若所述电池处于正常工作状态，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值； 若是，则进入自动加热运行模式。9.根据权利要求8所述的汽车柴油加热智能控制方法，其特征在于，所述若所述电池处于正常工作状态，则根据温度信号判断油箱油温是否低于温度下限阈值，具体包括以下步骤: 检测电池电压信号是否高于第一预设值并低于过压阈值或低于第二预设值并高于欠压阈值； 若是，则根据温度信号判断油箱油温是否在温度上限阈值和温度下限阈值的范围内。10.根据权利要求9所述的汽车柴油加热智能控制方法，其特征在于， 当汽车控制系统为12V系统: 当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于IIV时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至12V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，则进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于16V时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至15V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。 当汽车控制系统为24V系统: 当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压低于21V时，立即停止加热元件加热或不允许加热，进入电池欠压保护功能;直到电压上升至22V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式；当汽车柴油加热智能控制系统检测到电池电压高于30V时，进入电池过压保护功能，直到电压下降至29V时，检测温度信号是否低于温度下限阈值，若是，进入自动加热运行模式。
【文档编号】F02M31/125GK105863899SQ201610379046
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】滕高华, 钟晓蓉, 成跃辉, 闫卫国
【申请人】浙江中科正方电子技术有限公司