专利名称：一种汽车空调智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车空调控制，特别是与一种汽车空调智能控制装置有关。
背景技术：
现有汽车空调电气控制行业大致具有两种现状一、目前汽车空调电气控制形式基本都是采用十几根控制线束，通过空调控制面 板手动操作和温度控制来对空调控制盒(继电器盒)进行控制，达到对空调蒸发风机、冷凝 风机、压缩机离合器的控制。这种控制线束质量重、可能出现的故障点多、线束成本高、安装 空调时不方便，控制面板和控制线束出现故障时空调不能使用。二、目前少量汽车空调采用总线形式的控制方式的也存在下述问题1、采用的总线属于开环控制，不能真实反映空调系统的运行状态，甚至可能造成 系统失控；2、采用的CAN通讯协议不是客车流行的SAE J1939协议(汽车标准化串行协议)， 无法与车内其他系统的CAN模块实现资源共享和信息互通，例如统一的故障诊断。基于汽车行业中采用的SAE J1939协议，本发明人设计出一种汽车空调智能控制 装置，来解决上述存在的问题，本案由此产生。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种汽车空调智能控制装置，采用一个符合SAE J1939协议的控制器来控制汽车空调的运作，形成闭环控制，可以与车内其他系统的CAN模 块进行资源共享和信息互通。为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是一种汽车空调智能控制装置，包括空调控制面板和空调控制模块，其中空调控制 面板包括键盘电路，以按键的方式采集输入的空调控制信息；第一单片机，其输入端连接面板设置键盘电路，输出端连接显示电路，同时输出端 连接第一 CAN总线收发驱动电路，与汽车CAN总线进行数据交换；显示电路，包括IO控制驱动芯片、移位寄存器芯片、数码管、光条、发光二极管；IO 控制驱动芯片、移位寄存器芯片连接第二单片机，同时以动态扫描法方式连接驱动数码管、 光条和发光二极管；空调控制模块包括第二单片机，其输入端连接有第二 CAN总线收发驱动电路，与CAN总线进行数据交 换，其输出端与继电器控制输出电路连接；继电器控制输出电路，包括与第二单片机连接的继电器驱动电路，和与汽车继电 器连接的继电器输出电路，控制汽车继电器工作状体。所述的空调控制面板还包括车辆控制新风信号输入电路，采集汽车中新风信号的输入，将新风信号通过CAN总线向空调控制模块发送。所述的空调控制面板还包括与第一单片机连接的怠速提升控制电路。所述的空调控制面板还包括键盘背光电路，与第一单片机连接，为键盘电路提供 背光显示。所述的空调控制模块还包括温度采集电路，采集汽车车辆空调回风口处、空调蒸发器翅片左出风口处、空调蒸 发器翅片右出风口处的温度，将其转化成温度信号输送给第二单片机；电压采集电路，采集汽车供电电源电压、空调发电机的电压，将其转化成电压信号 输送给第二单片机；开关量输入电路，采集空调控制模块的应急按钮信号、空调蒸发器内部的高压管 道上的高压开关信号、空调蒸发器内部的低压管道上的低压开关信号，并将上述三种开关 量信号输送至第二单片机。指示灯电路，从第二单片机上接出发光二极管，以显示电源状态、CAN总线通信状 态、高低压状态、蒸发状态、新风状态以及制冷制热状态。采用上述方案后，本实用新型具有以下有益效果首先，本实用新型是基于汽车本省的CAN总线形式进行数据传输，可靠性非常高， 十分适合汽车环境。同时，符合CAN2. OB协议，完全兼容已有的SAE J1939协议，真正形成 闭环控制，可以与车内其他系统的CAN模块进行资源共享和信息互通。采用CAN总线形式 通信，可以减少现有空调控制技术中80%的线束，大大降低线束成本，减少安全隐患。其次，本实用新型中其余功能齐全，可以结合汽车空调系统实现汽车发动机的怠 速控制，具有除霜温度两路查看功能，另外还具有车辆电源和空调发电机电压查看功能，及 时了解车辆的状况。另外，本实用新型中还具有诸多人性化设计，比如键盘背光电路，使得在光线不足 的地方也能看清键盘，又比如多种指示灯电路，可以清楚显示空调工作状态，方便司机及时掌握。
图1是本实用新型较佳实施例模块示意图；图2是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上电源电路的电路图；图3是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上第一单片机的电路图；图4是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上第一 CAN总线收发电路的电路 图；图5是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上键盘电路的电路图；图6是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上键盘背光电路的电路图；图7是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上显示电路的电路图；图8是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上车辆控制新风信号输入电路的 电路图；图9是本实用新型较佳实施例中空调控制面板上怠速提升控制电路的电路图；图10是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上电源电路的电路图；[0039]图11是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上电压采集电路的电路图；图12是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上温度采集电路的电路图；图13是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上第二总线CAN收发电路的电路 图；图14是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上第二单片机的电路图；图15是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上继电器驱动单元的电路图；图16是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上指示灯电路的电路图；图17是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上开关量输入电路的电路图；图18是本实用新型较佳实施例中空调控制模块上继电器单元的电路图。
具体实施方式
结合附图，对本实用新型做进一步详细解释。如图1所示，本实用新型中包括两大主要部件，空调控制面板1和空调控制模块2， 两者之间采用汽车CAN通讯总线连接。其中空调控制面板1中包括第一单片机11，以及与它连接的键盘电路12、显示电 路13、第一 CAN总线收发电路14、车辆控制新风信号输入电路15、怠速提升控制电路16。空调控制模块2包括第二单片机21，以及与它连接的第二总线CAN收发电路22、 温度采集电路23、电压采集电路24、开关量输入电路25、指示灯电路沈、继电器输出电路 27。如图2 图9所示，第一单片机11选用美国Microchip公司的PIC18F2580，共有 28个管脚，工作电压是+5V，配有一个电源电路17，将汽车上+24V的直流电压转换成+5V的 工作电压，为第一单片机11供电。键盘电路12是采用6个按键并联连接而成，分别连接在第一单片机11上的其中 Pin25J6、21、22、14、15上，采集使用者对空调的操作按键信息给第一单片机11中。为了使 得键盘按键在光线不足时都能清楚表示，本实施例中同时配有键盘背光电路18，采用6条 支路为每个按键提供背光，其中每条支路由两只发光二极管串联形成，背光明亮。第一 CAN总线收发电路14是采用CAN收发器形成的电路，CAN收发器的Pinl、4 连接在第一单片机11的Pin23、M上，CAN收发器的Pin6、7接入汽车CAN总线。第一 CAN 总线收发电路14就是使得第一单片机11与第二单片机21能以汽车CAN总线形式进行数 据交换。显示电路13具有驱动单元131和显示单元132，驱动单元131由IO控制驱动芯片 U4、移位寄存器芯片U6构成，显示单元132包括数码管TO、光条U3、8个发光二极管。IO控 制驱动芯片U4的7个输入管脚连接第一单片机11的Pinll、7、6、5、4、3、2、l，移位寄存器芯 片U6的数据输入端和时钟输入端分别连接第一单片机11的Pinl3和Pinl2，IO控制驱动 芯片U4的7个输出管脚分配4个连接数码管U5的4个驱动输入管脚、IO控制驱动芯片U4 的2个输出管脚连接光条U3的输入管脚，IO控制驱动芯片U4的1个输出管脚连接8个发 光二极管的共阴极。移位寄存器芯片U6的8位数据输出端同时连接数码管U5的数据输出 端、光条U3的数据输出端和发光二极管的阳极。本显示电路13中，采用动态扫描的方式驱 动数码管U5、光条U3、8个发光二极管，显示精确，工作稳定。车辆控制新风信号输入电路15从在汽车前副仪表台的部位接入到第一单片机11中第观引脚普通I/O端口，通过光耦检测方式检测输入信号。当空调处于关闭状态时，如 果汽车天窗排风机开关打开，则新风控制信号输入。当有新风信号输入时，将光电耦合器会 启电路导通，产生信号输送至第一单片机11中，然后第一单片机11接收到该信号后，则将 此信号发送到CAN总线，空调控制模块2接收到此命令以后打开汽车上的新风装置。怠速提升控制电路16连接在第一单片机11的第27引脚普通I/O端口，同时连接 汽车发动机上的控制端，第二单片机21在空调冷凝风机有输出时开始向CAN总线发出提高 怠速请求信号，当第一单片机11接收到请求信号后，就怠速提升控制电路16中的继电器， 产生怠速提升的控制信号给汽车发动机，使得发动机提升怠速，发动机转速会提升至700 多转/分钟左右(根据不同汽车厂家数据不同)。因为空调制冷量与车辆发动机转速有关， 使空调制冷量有一点提高，使空调发电机转速提高，满足空调用电器的用电量。结合图10 图18，第二单片机21是与第一单片机11相同的芯片构成，同样也配 有电源电路观，为第二单片机21提供工作电压。同时，为了使得空调控制模块2的CAN总 线通信，以第一单片机11同样的方式连接有第二 CAN总线收发电路22。电压采集电路M和温度采集电路23是以电阻分压的方式采集汽车+24V供电电 源电压、Mot Volt点的电压(即空调发电机的电压)、Temp-IN(车辆空调回风口处)温度、 Temp-DFl (除霜温度1 空调蒸发器翅片左出风口处)温度和Temp_DF2 (除霜温度2 空调 蒸发器翅片右出风口处)温度，将采集的信号传送给第二单片机21，这样可以全方位了解 汽车状态，随时掌握动向，对车内情况进行智能控制。当检测到车辆内部温度>设定温度时，空调自动进入制冷状态；经过一段时间的 制冷，当检测到车辆内部温度<设定温度时，空调自动进入停止制冷状态。当车辆电源电压彡32V或者< 16V时(持续5S)，空调控制面板会自动停止所有 输出；当车辆电源电压S21V时(持续5S)空调控制面板会自动停止制冷输出(冷凝风机、 压缩机离合器输出)。这样做的目的是为了防止以下不良现象当电源电压> 32V时，空调 用电器(冷凝风机、蒸发风机、压缩机离合器等)电流比较大，容易造成用电器寿命降低。当 电源电压< 21V时，压缩机离合器的吸合力不够容易造成离合器摩擦而产生高温，使离合 器线圈烧毁。当电源电压< 16V时，继电器线圈的吸合力不够容易造成继电器触点打火，造 成继电器损坏。开关量输入电路25是三路光耦检测电路构成，主要包括应急按钮输入251、高压 开关输入252、低压开关输入253，分别采集的是应急按键的开关量信号、空调蒸发器内部 的高压管道上的高压开关量信号、空调蒸发器内部的低压管道上的低压开关量信号。当有 上述三类信号时，光电耦合器闭合产生信号，输送到第二单片机21中。收到应急按键的开 关量信号时，第二单片机21自动控制空调进入自动模式中作为应急措施。接收到高压和低 压开关量信号后，由第二单片机21进行软件冗余处理，处理后如果信号有效则进入高低压 故障报警处理流程，即关闭空调系统压缩机。若是高压故障，冷凝风机在压缩机关闭后延迟 10秒关闭；若是低压故障，冷凝风机在压缩机关闭后延迟2秒关闭。所以为了保证空调系 统压力安全正常工作，达到制冷目的，而分别在空调系统中设计了高压开关和低压开关。如 果空调系统压力太高，会造成制冷效果不佳，更主要是会造成空调系统不安全因素。如果空 调系统压力太低，会造成压缩机损坏。继电器输出电路27包括继电器驱动单元271和继电器单元272，继电器驱动单元
6271是采用16管脚的ULN2003，是高耐压、大电流达林顿阵列，由七个硅NPN达林顿管组成， 用于将第二单片机21中输出的继电器控制信号放大，继电器驱动单元271的输入管脚连接 第二单片机21的继电器输出端上，其输出端连接到继电器单元272的6个继电器支路上，6 个继电器的启闭控制汽车空调上继电器的工作状态。指示灯电路沈是一个多个发光二极管并联形成的支路，包括通信灯、高压灯、低 压灯、新风灯、蒸发低灯、蒸发中灯、蒸发高灯、制冷灯、制热灯、电源灯等。指示灯电路26就 是为了将各个工作状态明确表示。本实用新型的对汽车的控制工作原理如下首先在键盘电路12上输入想要设置的控制信号，然后输送给第一单片机11中，产 生相应指令给CAN总线，通过CAN总线传输，第二单片机21接收到该指令后，转化成具体的 操作命令给继电器输出电路27，然后通过继电器输出电路27控制汽车空调改变，同时第二 单片机21发送一个完成信号给第一单片机11，第一单片机11收到该反馈信号后，在显示电 路13上加以显示，形成一个闭环控制系统。为了防止在汽车环境下按键误差，当对键盘电路12操作停止5秒后，第一单片机 11才会将相应指令发送给CAN总线。这个措施有效避免空调在设置过程中的误动作，大大 减少总线负担。同时，在第一单片机11上实时监测汽车新风信号输入，当空调处于关状态时，产 生新风信号，此信号由第一单片机11上发送到CAN总线，空调控制模块2接收到此命令以 后打开汽车上的新风装置。在第二单片机21在有冷凝风机输出时会产生一个怠速提升请求，然后将该请求 信号发送给第一单片机11中，第一单片机11产生信号给怠速提升控制电路16，由此控制发 动机怠速的提高。第二单片机21采集汽车+24V供电电源电压、Mot Volt点的电压(即空调发电机 的电压)、Temp-IN(车辆空调回风口处)温度、Temp-DFl (除霜温度1 空调蒸发器翅片左 出风口处)温度和Temp-DF2 (除霜温度2 空调蒸发器翅片右出风口处)温度，将采集的信 号传送给第二单片机21，这样可以全方位了解汽车状态，随时掌握动向，对车内情况进行智 能控制。另外，本实用新型中还设有应急措施，在空调控制模块2中设立应急按键，当在空 调运行过程中，CAN总线通信产生故障，则通信灯闪烁，然后第二单片机21自动控制空调进 入自动模式中。当在空调开机前出现CAN总线通信故障，长按空调控制模块2中的应急按 键1秒，启动汽车空调系统，并进入自动模式下运行。应急措施灵活，适应各类突发事件。
权利要求1.一种汽车空调智能控制装置，其特征在于包括空调控制面板和空调控制模块，其 中空调控制面板包括键盘电路，以按键的方式采集输入的空调控制信息；第一单片机，其输入端连接面板设置键盘电路，输出端连接显示电路，同时输出端连接 第一 CAN总线收发驱动电路，与汽车CAN总线进行数据交换；显示电路，包括IO控制驱动芯片、移位寄存器芯片、数码管、光条、发光二极管；IO控制 驱动芯片、移位寄存器芯片连接第二单片机，同时以动态扫描法方式连接驱动数码管、光条 和发光二极管；空调控制模块包括第二单片机，其输入端连接有第二 CAN总线收发驱动电路，与CAN总线进行数据交换， 其输出端与继电器控制输出电路连接；继电器控制输出电路，包括与第二单片机连接的继电器驱动电路，和与汽车继电器连 接的继电器输出电路，控制汽车继电器工作状体。
2.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制面 板还包括车辆控制新风信号输入电路，采集汽车中新风信号的输入，将新风信号通过CAN 总线向空调控制模块发送。
3.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制面 板还包括与第一单片机连接的怠速提升控制电路。
4.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制面 板还包括键盘背光电路，与第一单片机连接，为键盘电路提供背光显示。
5.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制模 块还包括温度采集电路，采集汽车车辆空调回风口处、空调蒸发器翅片左出风口处、空调蒸 发器翅片右出风口处的温度，将其转化成温度信号输送给第二单片机。
6.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制模 块还包括电压采集电路，采集汽车供电电源电压、空调发电机的电压，将其转化成电压信号 输送给第二单片机。
7.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制模 块还包括开关量输入电路，采集空调控制模块的应急按钮信号、空调蒸发器内部的高压管 道上的高压开关信号、空调蒸发器内部的低压管道上的低压开关信号，并将上述三种开关 量信号输送至第二单片机。
8.如权利要求1所述的一种汽车空调智能控制装置，其特征在于所述的空调控制模 块还包括指示灯电路，从第二单片机上接出发光二极管，以显示电源状态、CAN总线通信状 态、高低压状态、蒸发状态、新风状态以及制冷制热状态。
专利摘要本实用新型中主要公开一种汽车空调智能控制装置，包括空调控制模块和空调控制面板两大部件，配合CAN总线收发驱动电路，空调控制模块和空调控制面板以CAN总线形式进行数据交换。在空调控制面板输入空调控制信息，送入第一单片机，向CAN总线发送；空调控制模块接收到控制指令后，将控制指令转化成相应的执行命令给继电器控制输出电路，由继电器控制输出电路执行空调继电器工作，从而实现空调状态变化。第二单片机同时向CAN总线反馈空调变化信息给第一单片机，通过显示电路予以显示。本实用新型采用符合SAE J1939协议的控制器来控制汽车空调的运作，形成闭环控制，可以与车内其他系统的CAN模块进行资源共享和信息互通。
文档编号F24F11/00GK201885349SQ20102053930
公开日2011年6月29日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者何志忠, 卢建明, 徐斌, 徐跃芹, 方浩斌, 杨洲, 王久生, 童友麟, 陈贤清 申请人:厦门金龙汽车空调有限公司