专利名称：一种遥控汽车车内温度的方法
技术领域：
一种遥控汽车车内温度的方法，涉及自动控制技术领域，特别涉及一种由单片机自动远程遥控车内温度和汽车启动状况的技术。
背景技术：
通常绝大多数汽车均放置在室外空地上，为了控制汽车(无论是高级的轿车还是普通汽车)车内的温度，需要人们进入车内，启动汽车发动机后才可打开空调或启动换气扇(二者分置时)；而且车内温度不能自动调控，只能由人们自身的感觉开、关空调或换气扇。在炎热的夏季，如果室外温度升至30℃左右时，车内温度有时可达50℃，当人们进入停在户外的汽车中时，会感觉非常的闷热，这时往往会让人汗如雨下，以至于更有甚者，当车内存放有某种易燃物体时，而可能导致汽车自燃。在严寒的冬季，停在室外的汽车与气温一致，寒冷至极。当汽车在室外停留一段时间后，以上两种情况即不可避免。这会让人产生一种极端不舒适感觉，人们面对这一现象时却只有尴尬与无奈；而即便是尼桑这类的高档轿车，即使不需要人们进入车内启动发动机，其最大控制距离也就仅为1米(其设计的目的仅是使人在携带大量行李的情况下，能比较方便的启动汽车)。
发明内容
针对上述情况，本发明给出了一个时间的提前量，采用遥控的方法(可达200米以上距离)，实现人们未进入汽车前，先行将汽车发动机和空调打开，从而消除了在夏季车内的炙热和冬季的寒冷，让人们进入停在户外的汽车时会倍感惬意——因为车内已经按照主人设定的温度范围，提供了舒适的温度环境。另外，本发明还附带提供了冬天遥控预热发动机的方法，以便让人们进入汽车后即可立即驾车行驶，而不须再像过去那样等待发动机的温度缓慢提升以后才能行车的历史，这样不但为人们节约了十分宝贵的时间，同时也使发动机的寿命得以延长。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下一种遥控汽车车内温度的方法，包括汽车、汽车空调6-3-3、换气扇6-4-3及由单片机1A、晶体震荡/时钟电路2A、电压转换和稳压电路3、控制面板及接口电路4A、双向通信模块及接口电路5A、开关驱动电路6、红外传感器检测电路7、桥式测温电路8、日照传感器检测电路9、液晶显示器及接口电路10A、报警电路11A组成的中央自动控制系统A和由单片机1B、晶体震荡/时钟电路2B、控制面板及接口电路4B、双向通信模块及接口电路5B、液晶显示器接口电路10B、报警电路11B、电池12组成的遥控器B，所述中央自动控制系统A可以直接接收和通过遥控器B间接接收控制面板4A、4B发出的信息，并控制汽车电源系统、汽车发动机和汽车空调、换气扇的启动，完成启动机、发动机、发电机的检测，实现车内温度自动控制，其特征在于所述中央自动控制系统A置于车内，遥控器B置于用户手中，二者之间由双向通信模块5A、5B通过无线传输进行数据交换，各自的信号由单片机1A、2A分别进行处理，按下手持遥控器B的控制面板4B上的按钮，可发出控制信号，经遥控器B上的单片机1B检测、处理，该信号送至双向通信模块5B，该模块5B发送控制信号，经无线传输，被中央控制控制系统A的双向通信模块5A接收，并送至系统A中的主控单片机1A，经身份确认后，主控单片机1A控制传感器、继电器执行相应动作，并采集运行结果，输出至中央控制系统A中的双向通信模块5A，经无线传输，发送回遥控器B上的双向通信模块5B，又经单片机1B进行身份确认后，运行信息在遥控器B上的液晶显示器10B上显示出来。
(1)所述单片机1A可选用具有满足以下条件的单片机①不考虑引脚复用，单片机至少具有33个输入输出(TTL或者ST)引脚，要求其中包括7个带有AD转换功能的引脚；②需要两个引脚支持串口通信；③单片机为车用单片机；(2)所述单片机1B可选用具有满足以下条件的单片机①不考虑引脚复用，单片机至少有具有19个输入输出(TTL或者ST)引脚；
②需要两个引脚支持串口通信；(3)所述双向通信模块5A、5B可选用具有满足以下条件的遥控模块①为双向通信模块；②自带天线，稳定通信距离至少为200M；③支持串口通讯或者一般数字通讯；④使用ISM频段，即不用申请频点。
由于采用了本发明上述技术方案，本发明具有如下有益效果可采用遥控的方法在人、车相距200米距离之内，提前预热、启动汽车发动机、开启汽车空调或换气扇，并可预先调控好车内温度，以节约用户宝贵的时间，延长汽车发动机的寿命，为提高轿车档次、营造舒适的乘车环境，提供可靠保障。
图1为本发明的原理框图，图2为本发明中央自动控制系统A温度调节示意图，图3为本发明的功能流程图，图4为本发明面向用户的系统工作流程图，图5为本发明中央自动控制系统A电路框图，图6为本发明中央自动控制系统A电路图，图7为本发明遥控器B电路图，图8为本发明空调开启和汽车启动系统检测流程图，
图9为本发明通用自动温度调节算法E流程图，图10为本发明通用节能自动温度调节算法F流程图，图11为本发明通用自动温度调节算法E实施示意图，图12为本发明通用自动温度调节算法F实施示意图，图中A—中央自动控制系统，B—遥控器，1A、1B—单片机，2A、2B—晶体震荡/时钟电路，3—电压转换和稳压电路，4A、4B—控制面板及接口电路，5A、5B—双向通信模块及接口电路，6—开关驱动电路，包括6-1-1汽车电源系统继电器，6-1-2汽车电源系统开关，6-1-3汽车电源系统，6-2-1汽车点火开关继电器，6-2-2点火开关，6-2-3启动机，6-2-4发动机，6-3-1汽车空调开关继电器，6-3-2汽车空调开关，6-3-3汽车空调，6-4-1换气扇开关继电器，6-4-2换气扇开关，6-4-3换气扇，7—红外传感器检测电路，8—桥式测温电路(温度线圈)，包括8-1、8-2—室内温度线圈，8-3—室外温度线圈，8-4-汽车水箱温度线圈，9—日照传感器检测电路，10A、10B—液晶显示器及接口电路，11A、11B—报警电路，12—电池。
具体实施方法现有的汽车通常没有控制系统，在较为高档的轿车中，控制系统一般靠手动，它只可以单项分别检测汽车电源系统、启动机、发动机、发电机及空调开闭及各部分报警、液晶显示。本发明借助单片机、双向通信模块、各类传感器以及各继电器，可以分别完成远距离安全、遥控检测与开启汽车电源系统、启动机、发动机、空调、换气扇，以及实现车内温度的自动控制与调节。
根据汽车的现有结构，一般情况下只有启动汽车发动机，才能开启车内的空调调温。
本发明包含二部分，即中央自动控制系统A与遥控器B。其中中央自动控制系统A置于车内，含有单片机1A、晶体震荡/时钟电路2A、电压转换和稳压电路3、控制面板及接口电路4A、双向通信模块5A、开关驱动电路6、红外传感器检测电路7、桥式测温电路8、日照传感器检测电路9、液晶显示器及接口电路10A、报警电路11A以及从单片机1A到汽车发电机继电器、汽车空调运行继电器的连线，以控制汽车电源系统、启动机、空调(或者换气扇)的开与关，并实现显示、报警功能。本发明遥控器B置于用户手中，含有单片机1B、晶体震荡/时钟电路2B、控制面板及接口电路4B、双向通信模块5B、液晶显示器10B、报警电路11B以及电池12，以实现遥控、显示、报警功能。
图1为本发明系统原理框图，图2为中央自动控制系统A温度调节示意图，图5、图6分别为中央自动控制系统A的电路原理框图和电路图，图7为遥控器B的电路图，图3为本发明的功能流程图。遥控器B与中央控制系统A之间由双向通信模块5A、5B通过无线传输进行数据交换，各自的信号由单片机1A、1B分别处理。
用户手持遥控器B，如果按下其控制面板4B上的按钮，将发出控制信号，其上的单片机1B检测、处理信号，并将信号输出到双向通信模块5B，模块5B发送控制信号，经无线传输，中央控制系统A的双向通信模块5A接收到该控制信号，并通知系统A中的单片机1A，单片机1A作为主控单片机，在进行了对控制信号的身份确认后，通过传感器、继电器等执行相应的动作，并采集运行结果，将其输出到双向通信模块5A，该模块5A将结果通过无线传输发送回遥控器B上的双向通信模块5B，该模块5B将此结果通知单片机1B并由其控制在遥控器B上的液晶显示器10B上显示相应的运行结果信息并根据运行的结果执行相关的操作(如锁定、报警等)。
假定，在炎热的夏季，汽车已在户外停泊一段时间后，车内温度已达40--50℃。按照已有技术，车主需进入车内打开发动机后，再打开汽车空调调节温度；如果人离开车时间不长，有的车主就不会关闭发动机和空调，这样做是非常耗能的。但是如果应用本发明，则车主只须要在准备进入爱车前几分钟内，用遥控器B在与车相距200米的范围内，通过遥控器直接向车内的中央控制系统A发出控制信息，(中央控制系统A也可通过车主事先的设定自动调节温度——比如系统会自动调节车内温度至用户设定的温度范围30--20℃之间)，系统就会自动接通汽车电源系统6-1-3、启动点火系统，打开发动机6-2-4及空调6-3-3，迅速将车内温度调节到设定的温度范围之内。其过程如下由于启动车内空调是及时调节车内温度的必须环节，故当用户通过遥控器(或汽车控制面板—如果人在车内的话)设定好相应的温度值，并发出开启空调的指令，系统立即进入工作状态，由图3可知，其步骤为1.系统首先判断用户是否要求节能控制101，如是，则进入下一步103，即不检测变速杆是否在0档。
2.红外传感器7将检测变速杆是否置于0档位置，以确保使用的安全性。若变速杆没有置于0档，则发出警告信号117，退出开启的空调的操作，若置于0档则进入下一步，3.系统将接通汽车电源系统继电器6-1-1的控制端开启汽车电源系统6-1-3；1秒钟后，对电源是否开启进行检测104，确认电源接通后立即转入下一步，否则，系统将发出警告信号117，跳出整个启动程序，4.判断用户是否要求节能控制105，如果是，则进入109，即不启动汽车发动机，5.系统发出指令通过汽车点火继电器6-2-1，接通启动机(电动机)电源106，启动机6-2-3开始工作。每次启动时电动机工作的时间设定为10S。而当发动机6-2-4在启动机设定的时间内启动时，系统将立即关闭启动机电源108，保证启动机不会因过速而损坏；当启动机运行时间超过规定的时间不能使发动机发动时，系统将自动断开汽车电源系统，在等待10秒后112系统将再次开启电源使启动机再次工作，这样的工作将连续进行三次。
6.如果启动机经过连续三次的运转仍不能使发动机正常工作，或者发动机虽然已经被发动，但其运行情况不正常113，此时系统将关闭汽车电源系统，退出本次启动操作，并发出报警117，如果发动机进入正常运行，则进入下一步，7.关闭启动机108，8.一段时间后，系统发出开启空调的指令109，接通空调开关继电器6-3-1，9.与第6步相似，经过连续三次的开启汽车空调仍不能正常运行115，或者空调处于非正常运转的状态下，则系统将发出指令关闭空调，同时关闭汽车发动机、汽车电源系统114，并发出报警117，退出此次启动操作，若成功进入下一步。
10.当空调处于正常运转的状态下时，系统将反馈操作成功的信号111。
由以上步骤可以看出，当系统完成了空调的启动后，即已同时完成了对汽车电源系统、启动机、发动机、发电机的检测工作，而这一系统同时又能运用于汽车正常运转的全部过程及汽车空调运转的整个过程，若此过程中，汽车的某一部位出现故障，本发明也将自动发出报警，从而大大地提高了汽车的使用效率和安全性能，上述流程也适应于一般调节下启动汽车换气扇。
空调启动后即可进入系统温度自动调节过程，而不须再由车主或他人进入车内手动开或关闭空调。
图3示出了系统手动遥控和自动调节温度的过程，200表示由遥控器B或中央控制系统A均可发出自动温度调节指令223或201。由前述可知，由于采用了单片机和双向通信模块，车内的中央控制系统A与车外的遥控器信息传递是双向的，经过单片机通过各种传感器采集的车内外的实际温度与用户或系统设定的温度相比较，按照通用自动温度调节算法E和通用节能自动温度调节算法F，即可判断出车内需要制冷还是制热，空调或换气扇需要打开还是关闭；其输出信号，即可按程序设计打开或关闭空调或换气扇。并且系统还可自行检测空调或换气扇的运行状况是否正常，异常则报警。其工作过程如下遥控器B或中央控制系统A发出自动温度调节的指令后，系统用以下三种方式控制空调或换气扇的打开或关闭，以自动升高或降低车内温度①一般调节方式202(不节能方式)，②节能调节方式214，③、④遥控器直接控制方式223、231。所述节能方式即指不需要启动汽车发动机6-2-4，而由汽车电源系统6-1-3直接向换气扇6-4-3或小功率空调6-3-3供电。
①一般调节方式可启动空调204，也可启动换气扇203(二者分置时)。调节过程为先要通过车内、外设置的温度、水箱、日照传感器8-1至8-4、7、9，采集温度数据205送入单片机1A，单片机根据自动调温的E算法判断出需要启动还是关闭空调或换气扇。如需启动，则通过启动汽车继电器线圈6-1-1、闭合其开关6-1-2，接通汽车电源系统6-1-3 207。同理，再启动汽车发动机6-1-4 208，继而启动空调6-3-3或换气扇6-4-3。如需关闭空调或换气扇，则系统还要判断空调是否在运转210，如是在运转，则执行211关闭空调或换气扇，关闭汽车电源系统212。无论是启动还是关闭空调或换气扇，系统都要检查一下有无其它控制信号213，如有，进入229，否则返回205，继续采集温度信号进行自动调温；②节能调节方式214只控制换气扇或由汽车电源系统直接带动的特殊节能小功率空调。与一般调节方式相似，也需要采集传感器数据215，根据自动调温E、F算法216判断出需要启动还是关闭换气扇或特殊节能小功率空调。如需启动，则直接启动汽车电源系统217和换气扇218。如需关闭，则同样也需检查换气扇是否正在运转219，如正在运转则进入220、221、222，关闭空调，如停止则直接跳转到222；③遥控器直接控制方式本方法由遥控器B发出启动空调或换气扇的指令223，经中央控制系统A接收、处理后可直接打开汽车电源系统224、经节能方式判断225，如不节能，则先打开汽车发动机226，再打开空调或换气扇227；如节能，则直接打开空调或换气扇227。
④遥控器B也可直接启动汽车发动机6-2-4，经步骤231、232、233、234即可完成。
上述一般调节方式和节能调节方式中，本发明设置了通用自动温度调节算法E，和通用节能自动温度调节算法F二种算法，分别由图9、图10示出。图9示出了通用自动温度调节算法E流程图，该算法首先由用户设定好空调制冷启动、停止温度BC、SC，空调制冷热启动、停止温度BH、SH，否则中央控制系统将采用系统预设的数值300。比如，系统可以设定为BC为30到40度之间的一个数值，SC为BC与X之差；SH为BH与X之和。其中必须满足SC＞SH。X为系统设定的一个大于、等于4，小于、等于10的数值，可根据日照的强度和水箱的水温进行调整制冷时，日照强度越强，则X值越大；日照越弱，则X值越小。制热时，水箱水温越低，则X值越大；水箱水温越高，则X值越小。然后根据系统制冷制热的不同需要，设置不同的比较温度CT 304、305、306、307最后根据中央控制系统A采集到的车内温度平均值AT 308与不同的比较温度CT进行比较，参照当前空调的运行情况，决定空调的打开或关闭。
由图9、11可以看出如果户主在夏天通过遥控器远距离设定或中央控制系统A自身设定采用制冷的方式使车内的温度保持在30℃-20℃之间，则分二种情况①当空调停止运行时，系统选取比较温度CT为空调启动温度BC，通过汽车内设置的二个室内传感器8-1、8-2采集实际温度数值的平均值设为AT，将平均值AT与比较温度CT(空调启动温度BC)进行比较，参照季节与由日照、水箱温度等传感器9、8-4检测出的实际温度值，设X＝4，BC＝32，则SC＝BC-X＝28，设车内温度平均值AT大于比较温度CT，如AT＝35℃，CT＝BC＝32℃，SC＝28℃，通过步骤300-301-302-304-308-310-312-316可以看出，在车内温度平均值AT大于空调制冷启动温度BC，需要制冷，而此时空调停止运行，则系统进入316，启动空调。如经312判断空调正在运行，则经320返回，继续制冷，步骤为300-301-302-304-308-312-320。若汽车室内实际平均温度AT＝31℃，小于比较温度CT(空调制冷启动温度BC)时，空调将不会启动，步骤为300-301-30-304-308-310-313-320。
②空调正在运行时，系统则选定比较温度CT等于空调制冷停止温度SC。同样分二种情况，视车内温度平均值AT高于还是低于空调制冷停止温度SC，如果平均值温度AT大于比较温度CT也即制冷停止温度SC，如此时AT＝31℃，经步骤302-305-308-310-312判定，空调应返回320继续制冷。反之若此时AT＝26℃，低于比较温度CT也即制冷停止温度SC，经313判断，空调仍在运行，则应进入317关闭空调，步骤为300-301-302-305-308-310-313-317-320。因温度AT已进入控温区域内。具体温度设定由附图11可以看出。
在空调制热的情况下，系统将车内实际温度平均值AT与空调制热启动、停止温度BH、SH相比较，如果实际温度AT低于制热启动温度BH时，则如果空调停止，则进入318启动空调。反之如果实际温度AT高于制热停止温度SH，如空调还在运行，则进入319，关闭空调，因为此时已进入温控区。
图10示出了通用节能自动温度调节算法F流程图，图12示出了它的自动停止跟踪温度实施例，它只适用于用汽车电源系统直接启动换气扇或特殊节能小功率空调。同样，用户首先必须设定自动启动跟踪温度值BTT，自动停止跟踪温度值STT，或用系统预设置两值。比如，系统可以设定为自动启动跟踪温度值BTT为大于、等于4，小于、等于10的一个数值，自动停止跟踪温度值STT等于启动跟踪温度BTT与X之差。其中X为系统设定的一个小于、等于5的数值，像算法E一样根据日照的强度和水箱的水温进行调整。其主导思想是无论冬季还是夏季，用室内、外温差绝对值大小，与自动启动和自动停止跟踪温度的对比，决定启动或关闭换气扇且要用程序步骤监测换气扇是否真的打开或关闭。车内、外温差绝对值大于自动启动跟踪温度BTT，启动换气扇，若车内外温差绝对值比停止跟踪温度值STT还小，说明车内外温度值相近，则关掉换气扇。分二种情况①换气扇停止，取比较温度CT等于启动跟踪温度值BTT402，由温度传感器8-1、8-2采集二个室内温度，取其平均值ATI，传感器8-3采集室外温度值ATO404，二者之差的绝对值与自动启动跟踪温度BTT相比较405，参照季节与由日照、水箱温度等传感器9、8-4检测出的实际温度值，设X＝5，BTT＝10，则STT＝BTT-X＝5，设车内温度平均值ATI＝43℃，车外温度为ATO＝30℃，此时ATI和ATO之差的绝对值为13，二者之差的绝对值大于自动启动跟踪温度BTT＝10，需启动换气扇408，反之二者之差的绝对值小于自动启动跟踪温BTT＝10，如ATI＝37℃，步骤为400-401-402-404-405-406-408-410。其他条件不变，则暂时不启动换气扇，步骤为400-401-403-404-405-407-409-410。
①换气扇正在运行，取比较温度CT等于自动停止跟踪温度STT＝5，当车内、外温度之差的绝对值大于停止跟踪温度STT＝5，如车内温度平均值ATI＝37℃，车外温度为ATO＝30℃，由前述可知，已设BTT＝10，STT＝5，此时ATI和ATO之差的绝对值为7，二者之差的绝对值大于自动停止跟踪温度STT＝5，则直接返回410，步骤为401-403-404-405-406-410，当车内外温差小于停止跟踪温度，如ATI＝32℃，其他条件不变，则这时如果换气扇正在运行，则关闭，因室内外温差已很小，则关闭换气扇，步骤为401-403-404-405-407-409-410，如图12所示。
本发明中的单片机1A可采用PIC16F877(工作级或汽车级均可)等，较为高档的可采用Motorola专用车控单片机，如MC68HC12系列单片机等，可与车内其他系统集成；单片机1B可采用PIC16F877等；双向通信模块5A、5B采用金路达科技的RF300，或是达泰电子的DTD462A及DTD464A(可达500米至2公里)均可保证本发明可靠遥控距离至少为200米。
综上所述可以看出，本发明选择了最佳硬件搭配及编制了最简捷的计算机程序，从而产生了全新的技术效果，解决了长期以来人、车分离，不便启动汽车及车内温度不便远程控制的技术难题，实现了人们在家中就可以发动汽车、打开空调，提前为自己创造一个舒适、惬意的车内环境的梦想。
权利要求
1.一种遥控汽车车内温度的方法，包括汽车、汽车空调(6-3-3)、换气扇(6-4-3)及由单片机(1A)、晶体震荡/时钟电路(2A)、电压转换和稳压电路(3)、控制面板及接口电路(4A)、双向通信模块及接口电路(5A)、开关驱动电路(6)、红外传感器检测电路(7)、桥式测温电路(8)、日照传感器检测电路(9)、液晶显示器及接口电路(10A)、报警电路(11A)组成的中央自动控制系统(A)和由单片机(1B)、晶体震荡/时钟电路(2B)、控制面板及接口电路(4B)、双向通信模块及接口电路(5B)、液晶显示器接口电路(10B)、报警电路(11B)、电池(12)组成的遥控器(B)，所述中央自动控制系统(A)可以直接接收和通过遥控器(B)间接接收控制面板(4A)、(4B)发出的信息，并控制汽车电源系统、汽车发动机和汽车空调、换气扇的启动，完成启动机、发动机、发电机的检测，实现车内温度自动控制，其特征在于所述中央自动控制系统(A)置于车内，遥控器(B)置于用户手中，二者之间由双向通信模块(5A)、(5B)通过无线传输进行数据交换，各自的信号由单片机(1A、2A)分别进行处理，按下手持遥控器(B)的控制面板(4B)上的按钮，可发出控制信号，经遥控器(B)上的单片机(1B)检测、处理，该信号送至双向通信模块(5B)，该模块(5B)发送控制信号，经无线传输，被中央控制控制系统(A)的双向通信模块(5A)接收，并送至系统(A)中的主控单片机(1A)，经身份确认后，主控单片机(1A)控制传感器、继电器执行相应动作，并采集运行结果，输出至中央控制系统(A)中的双向通信模块(5A)，经无线传输，发送回遥控器(B)上的双向通信模块(5B)，又经单片机(1B)进行身份确认后，运行信息在遥控器(B)上的液晶显示器(10B)上显示出来。
2.如权利要求1所述的一种遥控汽车车内温度的方法，其特征在于(1)所述单片机(1A)可选用具有满足以下条件的单片机①.不考虑引脚复用，单片机至少具有33个输入输出(TTL或者ST)引脚，要求其中包括7个带有AD转换功能的引脚；②.需要两个引脚支持串口通信；③.单片机为车用单片机；(2)所述单片机(1B)可选用具有满足以下条件的单片机①.不考虑引脚复用，单片机至少有具有19个输入输出(TTL或者ST)引脚；②.需要两个引脚支持串口通信；(3)所述双向通信模块5A、5B可选用具有满足以下条件的遥控模块①.为双向通信模块；②.自带天线，稳定通信距离至少为200M；③.支持串口通讯或者一般数字通讯；④.使用ISM频段，即不用申请频点。
全文摘要
本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及单片机与双向通信技术领域。它包括单片机4A、4B，双向通信模块5A、5B，及启动汽车与自动调节车内温度的各开关、继电器等元器件。通过双向通信模块传递的信号，经单片机特定程序对信号的实时检测与处理，可实现人对200米之外汽车的启动与自动调温，此方法既可延长汽车发动机的使用寿命，又可为车主提供一个良好的乘车环境。
文档编号H04L5/14GK1586938SQ20041005815
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月17日 优先权日2004年8月17日
发明者廖炜恒 申请人:廖炜恒