汽车乘员舱空气清洁度控制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及汽车空气清洁技术领域，具体地指一种汽车乘员舱空气清洁度控制系统及其控制方法。


背景技术：

2.在汽车逐步成为人们出行不可或缺的组成部分，人们待在汽车上的时间也是越来越长，出于对健康和驾驶体验的重视，人们对驾驶室空气清洁度的要求日益提高，空气清洁度成为汽车舒适性评价不可或缺的一项指标。
3.现有的技术方案仅从颗粒物浓度一个角度来控制车室内空气清洁度，控制维度单一，缺乏全面性。另外，现有技术是通过空调箱的过滤功能来实现颗粒物浓度的控制，其过滤效果与过滤网的材质(pm2.5、粉尘、微生物等)、加工工艺以及在空调箱上的安装位置有直接的关系，在使用过程中，随着使用时间的推移，过滤效率会持续降低。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种汽车乘员舱空气清洁度控制系统及其控制方法，同时控制氧气、颗粒物以及微生物浓度，提高了乘员舱内的空气清洁度。
5.为实现上述目的，本发明提供一种汽车乘员舱空气清洁度控制系统，包括开控制器，所述控制器的信号输入端分别连接有氧气传感器、负离子浓度传感器、颗粒物浓度传感器和暖风芯体，所述控制器的信号输出端分别连接有负离子发生器、循环风门和鼓风机。
6.进一步，所述控制器的信号输入端还分别连接有增氧强制开关、负离子发生器强制开关和车窗到位检测开关，所述车窗到位检测开关用于检测车窗是否位于关闭状态。
7.进一步，所述负离子发生器位于暖风芯体与鼓风机之间的风道内。
8.进一步，所述增氧强制开关和所述负离子发生器强制开关设置于中控平台或者方向盘上。
9.本发明还提供一种基于上述所述的汽车乘员舱空气清洁度控制系统的控制方法，包括如下步骤：
10.信号采集：分别采集乘员舱内氧气体积分数、负离子浓度和颗粒物浓度和暖风芯体的工作状态；
11.氧气体积分数控制：当氧气体积分数小于设定氧气体积分数时，执行自动增氧动作；当氧气体积分数大于或等于设定氧气体积分数时，进行负离子浓度控制；
12.负离子浓度控制：若负离子浓度小于设定负离子浓度，和/或颗粒物浓度大于或等于设定颗粒物浓度时，执行自动增加负离子动作；若负离子浓度大于或等于设定负离子浓度且颗粒物浓度小于设定颗粒物浓度时，则进行鼓风机控制；
13.鼓风机控制：若暖风芯体为开启状态，则关闭负离子发生器，开启鼓风机、控制循环风门为内循环；若暖风芯体为关闭状态，则关闭负离子发生器和鼓风机。
14.进一步地，所述信号采集还包括采集负离子发生器强制开关的状态，所述信号采集与氧气体积分数控制之间还包括强制增加负离子控制；所述强制增加负离子控制为：当负离子发生器强制开关为开启状态，执行自动增加负离子动作，当负离子发生器强制开关为关闭状态，进行氧气体积分数控制。
15.进一步地，所述信号采集还包括采集增氧强制开关的状态，所述信号采集与强制增加负离子控制之间还包括强制增氧控制；强制增氧控制为：当增氧强制开关为开启状态，执行自动增氧动作；当增氧强制开关为关闭状态，进行强制增加负离子控制；
16.进一步地，所述信号采集还包括采集车窗到位检测开关的信号，所述信号采集与强制增氧控制之间还包括车窗控制，所述车窗控制为，当至少一个车窗为开启状态，关闭负离子发生器和鼓风机，当全部车窗为关闭状态，进行强制增氧控制。
17.进一步地，所述自动增氧动作为，开启负离子发生器和鼓风机，控制循环风门为外循环。
18.进一步地，所述自动增加负离子动作为，开启负离子发生器和鼓风机，控制循环风门为内循环。
19.本发明的有益效果：
20.1、提高了乘员舱的清洁度。清洁度控制过程耦合了氧气体积分数、负离子浓度和颗粒浓度三个指标，在控制过程中优先保证氧气体积分数满足要求，在氧气体积分数满足要求的前提下，再同时满足负离子浓度和颗粒浓度的要求，提高了乘员舱的清洁度。
21.2、满足了驾驶员的个性化需求。设置车窗开启时的控制优先级最高，保证了驾驶员主动开窗需求，其次设置强制增氧控制和强制增加负离子控制，满足了驾驶员主动提高氧气体积分数或者负离子浓度的需求。
附图说明
22.图1为本发明控制系统的结构示意图。
23.图2为本发明控制方法的流程图
24.图中各部件标号如下：控制器1、增氧强制开关2、负离子发生器强制开关3、氧气传感器4、负离子浓度传感器5、颗粒物浓度传感器6、车窗到位检测开关7、负离子发生器8、循环风门9、鼓风机10、暖风芯体11。
具体实施方式
25.下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
26.如图1～2所示，一种汽车乘员舱空气清洁度控制系统，包括开控制器1，控制器1的信号输入端分别连接有增氧强制开关2、负离子发生器强制开关3、车窗到位检测开关7、氧气传感器4、负离子浓度传感器5、颗粒物浓度传感器6和暖风芯体11，控制器1的信号输出端分别连接有负离子发生器8、循环风门9和鼓风机10。
27.本实施例中，氧气传感器4用于检测空气中氧气的体积分数，乘员舱的清洁度与氧
气体积分数、颗粒物浓度和微生物浓度均相关，而负离子发生器可以通过提供负离子来吸附颗粒物和微生物，从而降低颗粒物浓度和微生物浓度，由于微生物浓度不易检测，因此可以通过负离子浓度来表征微生物的浓度水平，本实施例中，只有当氧气体积分数大于或等于20％、且颗粒物浓度小于50μg/m3、且负离子浓度大于或等于2万个/cm3时，乘员舱的清洁度才满足要求。
28.本实施例中，增氧强制开关2用于开启强制增氧控制，从而强制增加氧气体积分数，负离子发生器强制开关3用于强制增加负离子发生器的浓度，从而降低颗粒物浓度和微生物浓度，车窗到位检测开关用于检测车窗是否位于关闭状态，获取暖风芯体11的工作状态可以获取汽车空调系统是否处于开启状态，即制冷或者供暖状态；循环风门9用于控制汽车空调吹风时是外循环还是内循环。
29.本实施例中，负离子发生器8位于暖风芯体11与鼓风机10之间的风道内，这样，不论内循环还是外循环、不论是吹脸吹脚还是吹，新风均要经过负离子发生器处理。增氧强制开关2和负离子发生器强制开关3设置于中控平台或者方向盘上，这样有利于驾驶员主动操作该开关。
30.上述汽车乘员舱空气清洁度控制系统的控制过程如下：
31.1、信号采集：分别采集车窗到位检测开关7的信号、增氧强制开关2和负离子发生器强制开关3的状态、乘员舱内氧气体积分数、负离子浓度和颗粒物浓度以及暖风芯体11的工作状态。
32.2、车窗控制：首先根据车窗到位检测开关7的信号判断驾驶员是否开窗，当至少一个车窗为开启状态，关闭负离子发生器8和鼓风机10，此时在车窗开启时，氧气体积分数可以满足要求，无需开外循环增氧，而在敞开空间打开负离子发生器和空调无法起到应有作用，因此需要关闭负离子发生器8和鼓风机10；当全部车窗为关闭状态，进行强制增氧控制。
33.3、强制增氧控制：当增氧强制开关2为开启状态，此时系统先等待30s不执行自动增氧动作，在30s内持续监测车窗到位检测开关7的信号判断驾驶员是否开窗，若开窗了则不执行自动增氧动作，若没有开窗，则开启负离子发生器8和鼓风机10，控制循环风门9为外循环，此时无论氧气体积分数是否大于或等于20％均执行自动增氧动作，鼓风机通过外循环将新鲜空气引入乘员舱，提高氧气体积分数的同时也增加了颗粒物浓度以及降低了负离子浓度，因此必须也要同时开启负离子发生器来提高负离子浓度和降低颗粒物浓度，从而提高了乘员舱的空气清洁度；当增氧强制开关2为关闭状态，进行强制增加负离子控制。强制增氧控制优先于强制增加负离子控制是因为，增加氧气体积分数与增加负离子浓度存在一定的矛盾，即增加氧气体积分数必须开窗或者开外循环，这样变会降低负离子浓度，而增加负离子浓度又必须开内循环，这样便会降低氧气体积分数。因此为了优先确保氧气体积分数满足要求以免造成乘员舱缺氧，必须使增加氧气体积分数优先级高于增加负离子浓度。
34.4、强制增加负离子控制：当负离子发生器强制开关3为开启状态，开启负离子发生器8和鼓风机10，控制循环风门9为内循环，此时无论颗粒物浓度是否小于50μg/m3、或者负离子浓度是否大于或等于2万个/cm3均执行增加负离子浓度动作，开启负离子发生器可以提高负离子浓度，从而降低颗粒物浓度和微生物浓度，执行开启鼓风机和内循环可以避免外界新鲜空气流入反而增加了颗粒物浓度和微生物浓度。当负离子发生器强制开关3为关
闭状态，进行氧气体积分数控制。将强制增氧控制和强制增加负离子控制优先于氧气体积分数控制和负离子浓度控制，可以优先满足驾驶员的个性化需求。
35.5、氧气体积分数控制：当氧气体积分数小于20％时，系统自动开启负离子发生器8和鼓风机10，控制循环风门9为外循环，自动进行增加氧气体积分数；当氧气体积分数小于设定氧气体积分数时，进行负离子浓度控制。为了优先确保氧气体积分数满足要求以免造成乘员舱缺氧，必须使氧气体积分数控制优先级高于负离子浓度控制。
36.6、负离子浓度控制：若负离子浓度小于2万个/cm3，和/或颗粒物浓度大于或等于50μg/m3，开启负离子发生器8和鼓风机10，控制循环风门9为内循环，自动进行增加负离子浓度；若负离子浓度大于或等于2万个/cm3且颗粒物浓度小于50μg/m3时，则进行鼓风机控制，此时乘员舱清洁度均满足要求，需要关闭负离子发生器8和鼓风机10，但是考虑到此时空调系统可能正在工作，因此还需要进行判断暖风芯体11的工作状态。
37.7、鼓风机控制：若暖风芯体11为开启状态，则关闭负离子发生器8，开启鼓风机10、控制循环风门9为内循环，这样既可以保证乘员舱与外界环境隔绝，不会增加颗粒物浓度和微生物浓度，又保证了空调制冷或者供暖的需求；若暖风芯体11为关闭状态，则关闭负离子发生器8和鼓风机10。