一种驻车加热控制器论文和设计-白金阳

全文摘要

本实用新型提供一种驻车加热控制器，面板模块控制继电器吸合，驻车加热控制器得电后通过主控芯片模块输出控制继电器自锁从而保证继电器一直吸合，因此，本实用新型能够根据汽车电气环境及驻车加热器产品季节性使用的特点来控制电源模块的上电和掉电，使主控芯片模块免受电源的各种冲击，驻车加热控制器的电路板上各原器件在驻车加热器不使用时不带电，最高限度提高了控制器的安全性保护，可以延长控制器的使用寿命；本实用新型使用继电器切换断电，当主控芯片模块检测到短路故障时，立刻切断继电器，从而进行快速安全的短路保护，体现了驻车加热控制器的高可靠性。

主设计要求

1.一种驻车加热控制器，应用于驻车加热器，其特征在于，包括电源模块、面板模块、驱动模块以及主控芯片模块；所述面板模块用于控制电源模块的上电和掉电，还用于测量大气压力；所述驱动模块用于驱动驻车加热器的火花塞、油泵以及电机，并检测三者的电流和电压；所述主控芯片模块用于在所述电源模块上电后，控制电源模块进行自锁，使得电源模块持续为所述主控芯片模块、驱动模块、火花塞、油泵以及电机供电；还用于根据所述大气压力调节驻车加热器的风油比，使得汽油在驻车加热器内部充分燃烧；还用于当驱动模块检测的火花塞、油泵以及电机中任意一个的电流超过设定阈值，或火花塞、油泵以及电机中任意一个的电压未在设定范围时，控制电源模块掉电。

设计方案

1.一种驻车加热控制器，应用于驻车加热器，其特征在于，包括电源模块、面板模块、驱动模块以及主控芯片模块；

所述面板模块用于控制电源模块的上电和掉电，还用于测量大气压力；

所述驱动模块用于驱动驻车加热器的火花塞、油泵以及电机，并检测三者的电流和电压；

所述主控芯片模块用于在所述电源模块上电后，控制电源模块进行自锁，使得电源模块持续为所述主控芯片模块、驱动模块、火花塞、油泵以及电机供电；还用于根据所述大气压力调节驻车加热器的风油比，使得汽油在驻车加热器内部充分燃烧；还用于当驱动模块检测的火花塞、油泵以及电机中任意一个的电流超过设定阈值，或火花塞、油泵以及电机中任意一个的电压未在设定范围时，控制电源模块掉电。

2.如权利要求1所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述电源模块包括浪涌抑制电路、继电器切换电路、串联稳压电路、电源变换电路、电压检测电路以及切换逻辑电路；

所述浪涌抑制电路用于接入外部车载电源，避免外部车载电源的浪涌对电源模块中其他电路造成损害，并为火花塞、油泵以及电机供电；

所述继电器切换电路用于通过继电器控制外部车载电源的接入或断开，并将经所述浪涌抑制电路处理后的外部车载电源提供的电压输出给所述串联稳压电路；

所述串联稳压电路用于将经所述浪涌抑制电路处理后的外部车载电源的电压进行稳压后，为所述电源变换电路供电；

所述电源变换电路用于输出稳定电压，为所述主控芯片模块供电；

所述电压检测电路用于检测外部车载电源提供的电压的大小，并将获取的电压值通过所述主控芯片模块转发到所述面板模块进行显示；

所述切换逻辑电路用于接收主控芯片模块转发来的控制信号、电压信号以及驱动模块输出的负载电流检测信号，并根据所述控制信号与负载电流检测信号控制所述继电器切换电路的上电和掉电，其中，所述控制信号包括上电控制信号与掉电控制信号，电压信号为火花塞、油泵以及电机的电压大小，负载电流检测信号为火花塞、油泵以及电机的电流大小，当所述切换逻辑电路接收到上电控制信号时，逻辑切换电路控制继电器切换电路中的继电器吸合，实现上电并自锁，当所述切换逻辑电路接收到掉电控制信号时，逻辑切换电路控制继电器切换电路掉电，当所述切换逻辑电路接收到的电压信号未在设定范围时，逻辑切换电路控制继电器切换电路掉电，当所述切换逻辑电路接收到的负载电流检测信号超过设定阈值时，逻辑切换电路控制继电器切换电路掉电。

3.如权利要求2所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述驱动模块包括火花塞驱动电路、油泵驱动电路、电机驱动电路、负载电流检测电路、故障检测电路以及霍尔测速电路；

所述主控芯片模块还用于输出脉宽调制信号，所述火花塞驱动电路、油泵驱动电路以及电机驱动电路用于接收所述脉宽调制信号，并根据所述脉宽调制信号分别控制火花塞、油泵以及电机的导通和关断；

所述负载电流检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电流大小，并将所述电流大小发送给电源模块的切换逻辑电路；

所述故障检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电压大小，并将所述电压大小发送给主控芯片模块；

所述霍尔测速电路用于测量外部电机的转速，并将所述转速通过所述主控芯片模块发送到所述面板模块进行显示，且主控芯片模块根据所述转速调节电机的转速，使得电机的转速稳定在设定范围。

4.如权利要求1所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述面板模块包括气压传感器、进口温度传感器、面板中央处理器、通讯接口电路、手机遥控单元以及上位机监控单元；

所述气压传感器用于测量大气压力，并将所述大气压力通过所述面板中央处理器与通讯接口电路输出给所述主控芯片模块，所述主控芯片模块根据大气压力和海拨高度的关系得到汽车所在位置的海拨高度后，根据汽车所在位置的海拨高度自动调节驻车加热器的风油比；

所述进口温度传感器用于测量汽车驾驶室的温度，并将所述汽车驾驶室的温度通过所述面板中央处理器与通讯接口电路输出给所述上位机监控单元；

所述手机遥控单元用于通过通讯接口电路向所述主控芯片模块发送控制信号，实现电源模块上电和掉电的远程遥控；

所述上位机监控单元用于通过所述通讯接口电路与所述主控芯片模块进行数据交互与数据显示，实现驻车加热器工作状态的监控。

5.如权利要求1所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，还包括传感模块；

所述传感模块用于测量驻车加热器的壳体温度、驻车加热器的出风口温度与进风口温度；

所述主控芯片模块还用于根据传感模块发送来的驻车加热器的壳体温度判断驻车加热器是否点火成功，根据传感模块发送来的驻车加热器的出风口温度、进风口温度判断驻车加热器的风道是否发生堵塞。

6.如权利要求5所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述传感模块包括壳体温度传感器、出口温度传感器、主板进口温度传感器以及温度变换电路；

所述壳体温度传感器用于测量驻车加热器的壳体温度，然后将所述壳体温度送入所述温度变换电路进行线性化及放大处理后，输出给所述主控芯片模块；

所述出口温度传感器用于测量驻车加热器的出风口温度，然后将所述出风口温度送入所述温度变换电路进行线性化及放大处理后，输出给所述主控芯片模块；

所述主板进口温度传感器用于测量驻车加热器的进风口温度，然后将所述进风口温度送入所述温度变换电路进行线性化及放大处理后，输出给所述主控芯片模块。

7.如权利要求5所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述传感模块还包括一氧化碳传感器；

所述一氧化碳传感器用于测量驻车加热器排放口处与汽车驾驶室内的一氧化碳含量，并将两处的一氧化碳含量发送给所述主控芯片模块；

所述主控芯片模块还用于根据驻车加热器排放口处的一氧化碳含量判断驻车加热器的排放是否合格，根据汽车驾驶室内的一氧化碳含量判断汽车驾驶室内的一氧化碳浓度是否超标。

8.如权利要求1所述的一种驻车加热控制器，其特征在于，所述面板模块用于控制电源模块中继电器的吸合与断开，从而控制电源模块的上电和掉电。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于驻车加热器领域，尤其涉及一种低成本高可靠性的驻车加热控制器。

背景技术

驻车加热器是一种独立工作的加热系统，不需要启动车辆发动机，利用车载24伏或12伏电瓶即可启动工作。可以为车辆驾驶室供热，用于寒冷季节车内供暖。加热器在为驾驶室供热的同时，也可以对发动机进行启动前的预热，解决车辆冷启动困难和低温启动排放高的问题。驻车加热器有效解决了长途司机车内过夜休息、车辆长时间排队等待等情况下车辆发动机熄火时，车内人员的长时间取暖问题。

由于驻车加热器销售主要为汽车后市场，面临车辆的电气环境复杂性，多样性，要求控制器能够在恶劣的电气环境和寒冷的自然环境中工作。因此，控制器是驻车加热器最为重要的核心部件，其设计的可靠性、合理性决定了产品的使用效果和质量，是驻车加热器产品研发的重中之重。由于加热器一年四季中只有在冬季才使用，因此如果在不使用的季节长期通电，控制器一年四季都要耐受汽车各种电气环境的冲击疲劳考验，特别是加热器产品面向的是后装市场，面对数以万计的各种各样的车辆电气环境，出现“抛负载”的概率大大增加，对加热器控制器可靠性提出了更高的要求。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种驻车加热控制器，驻车加热控制器的电路板上各原器件在驻车加热器不使用时不带电，最高限度提高了控制器的安全性保护，可以延长控制器的使用寿命。

一种驻车加热控制器，应用于驻车加热器，包括电源模块、面板模块、驱动模块以及主控芯片模块；

所述面板模块用于控制电源模块的上电和掉电，还用于测量大气压力；

所述驱动模块用于驱动驻车加热器的火花塞、油泵以及电机，并检测三者的电流和电压；

进一步的，所述电源模块包括浪涌抑制电路、继电器切换电路、串联稳压电路、电源变换电路、电压检测电路以及切换逻辑电路；

所述浪涌抑制电路用于接入外部车载电源，避免外部车载电源的浪涌对电源模块中其他电路造成损害，并为火花塞、油泵以及电机供电；

所述串联稳压电路用于将经所述浪涌抑制电路处理后的外部车载电源的电压进行稳压后，为所述电源变换电路供电；

所述电源变换电路用于输出稳定电压，为所述主控芯片模块供电；

所述电压检测电路用于检测外部车载电源提供的电压的大小，并将获取的电压值通过所述主控芯片模块转发到所述面板模块进行显示；

进一步的，所述驱动模块包括火花塞驱动电路、油泵驱动电路、电机驱动电路、负载电流检测电路、故障检测电路以及霍尔测速电路；

所述负载电流检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电流大小，并将所述电流大小发送给电源模块的切换逻辑电路；

所述故障检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电压大小，并将所述电压大小发送给主控芯片模块；

进一步的，所述面板模块包括气压传感器、进口温度传感器、面板中央处理器、通讯接口电路、手机遥控单元以及上位机监控单元；

所述进口温度传感器用于测量汽车驾驶室的温度，并将所述汽车驾驶室的温度通过所述面板中央处理器与通讯接口电路输出给所述上位机监控单元；

所述手机遥控单元用于通过通讯接口电路向所述主控芯片模块发送控制信号，实现电源模块上电和掉电的远程遥控；

所述上位机监控单元用于通过所述通讯接口电路与所述主控芯片模块进行数据交互与数据显示，实现驻车加热器工作状态的监控。

进一步的，一种驻车加热控制器，还包括传感模块；

所述传感模块用于测量驻车加热器的壳体温度、驻车加热器的出风口温度与进风口温度；

进一步的，所述传感模块包括壳体温度传感器、出口温度传感器、主板进口温度传感器以及温度变换电路；

进一步的，所述传感模块还包括一氧化碳传感器；

所述一氧化碳传感器用于测量驻车加热器排放口处与汽车驾驶室内的一氧化碳含量，并将两处的一氧化碳含量发送给所述主控芯片模块；

进一步的，所述面板模块用于控制电源模块中继电器的吸合与断开，从而控制电源模块的上电和掉电。

有益效果：

附图说明

图1为本实用新型提供的一种驻车加热控制器的原理框图；

图2为本实用新型提供的另一种驻车加热控制器的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

参见图1，该图为本实施例提供的一种驻车加热控制器的原理框图。一种低成本高可靠性的驻车加热控制器，应用于驻车加热器，包括电源模块、面板模块、驱动模块以及主控芯片模块；

所述面板模块用于控制电源模块的上电和掉电，还用于测量大气压力；

所述驱动模块用于驱动驻车加热器的火花塞、油泵以及电机及检测三者的电流和电压；

所述主控芯片模块用于在所述电源模块上电后，控制电源模块自锁，使得电源模块持续为所述主控芯片模块、驱动模块、火花塞、油泵以及电机供电；还用于根据所述大气压力调节驻车加热器的风油比，使得汽油在驻车加热器内部充分燃烧；还用于当驱动模块检测的火花塞、油泵以及电机中任意一个的电流超过设定阈值，或火花塞、油泵以及电机中任意一个的电压未在设定范围时，控制电源模块掉电。

进一步的，所述面板模块用于控制电源模块中继电器的吸合与断开，从而控制电源模块的上电和掉电。

实施例二

基于以上实施例，本实施例对驻车加热控制器的各个模块作进一步说明。参见图2，该图为本实施例提供的另一种驻车加热控制器的原理框图。

下面首先介绍电源模块的一种实现方式。

所述电源模块包括浪涌抑制电路、继电器切换电路、串联稳压电路、电源变换电路、电压检测电路以及切换逻辑电路；

所述浪涌抑制电路用于接入外部车载电源，避免外部车载电源的浪涌对电源模块中其他电路造成损害，并为火花塞、油泵以及电机供电；

所述继电器切换电路用于通过继电器控制控制外部车载电源的接入或断开，并将经所述浪涌抑制电路处理后的外部车载电源提供的电压输出给所述串联稳压电路；

所述串联稳压电路用于将经所述浪涌抑制电路处理后的外部车载电源的电压进行稳压后，为所述电源变换电路供电；

所述电源变换电路用于输出稳定电压，为所述主控芯片模块供电；

所述电压检测电路用于检测外部车载电源提供的电压的大小，并将获取的电压值通过所述主控芯片模块转发到所述面板模块进行显示；

由此可见，电源模块的输入为车载24伏电源，进口接浪涌抑制电路，可以通过面板模块上的开机键控制继电器切换电路中的继电器的吸合，驻车加热控制器得电后，一路送给火花塞、油泵、电机这三个大电流元件，一路接串联稳压电路进行二次稳压后给电源变换电路供电，电源变换电路输出稳定电压给主控芯片模块供电。另外一路接电源电压检测电路，电压检测电路输出送给主控芯片模块进行模数转换获取外部车载电源的电压值。逻辑切换电路由主控芯片模块输出控制继电器的吸合自锁，另外一路来自火花塞、油泵及电机负载电流的检测，当出现短路故障时控制切换逻辑电路使继电器掉电从而切断整个电源进行跳闸保护。

需要说明的是，本实施例的浪涌抑制电路是对外部车载电源进线第一次稳压，串联稳压电路是对外部车载电源进线第二次稳压，本实施例公开的这种浪涌抑制元件配接后级的串联稳压电路来进行电源过压保护的方法，能够保证驻车加热控制器通过ISO7637-2的最严酷的浪涌冲击5b及5a的测试，保证了系统硬件电路耐受电源冲击高可靠性，同时具有低成本的特点；此外，本实施例的电压检测电路除了能够进行电源异常报警及保护，还能够为火花塞提供电源电压实时值，从而保证点火花塞电压在电源电压波动时保持恒定电压值。

下面详细介绍驱动模块的一种实现方式。

所述驱动模块包括火花塞驱动电路、油泵驱动电路、电机驱动电路、负载电流检测电路、故障检测电路以及霍尔测速电路；

所述负载电流检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电流大小，并将所述电流大小发送给电源模块的切换逻辑电路；

所述故障检测电路用于检测火花塞、油泵以及电机的电压大小，并将所述电压大小发送给主控芯片模块；

由此可见，驱动模块包括火花塞驱动、油泵驱动、电机驱动三个驱动电路，驱动模块接受主控芯片模块输出的三路PWM信号，控制相应的功率开关元器件的导通与关断，三个功率开关元件的电源取自电源模块的继电器触点的输出。驱动模块还包含三个功率元件所带负载的电流检测电路和故障检测电路，用来检测油泵、火花塞和电机的工作电流、电压的大小送给主控模块，其中负载电流检测信号经过比较器判断是否短路后也直接送给逻辑切换电路，保证短路发生时，继电器切换电路立即跳开继电器进行全电路断电保护，霍尔测速电路将电机转速的脉冲信号直接输出给主控芯片模块。

因此，本实施例能够通过负载电流检测进行火花塞、油泵及电机控制及诊断，通过火花塞电流反馈实现恒功率控制，同时作为火花塞失效故障的判断，还能通过电流反馈实现油泵及电机故障诊断；此外，通过故障监测模块实时检测油泵、火花塞的的开路和短路故障，出现短路故障立即封锁继电器切换电路的功率管的导通并通过面板模块报警，继电器立刻掉电从而断开驻车加热器的电源，实现短路保护；最后，还通过霍尔测速对电机堵转、飞车等电机故障进行报警及停机保护。

下面详细介绍面板模块的一种实现方式。

所述面板模块包括气压传感器、进口温度传感器、面板中央处理器、通讯接口电路、手机遥控单元以及上位机监控单元；

所述进口温度传感器用于测量汽车驾驶室的温度，并将所述汽车驾驶室的温度通过所述面板中央处理器与通讯接口电路输出给所述上位机监控单元；

所述手机遥控单元用于通过通讯接口电路向所述主控芯片模块发送控制信号，实现电源模块上电和掉电的远程遥控；

所述上位机监控单元用于通过所述通讯接口电路与所述主控芯片模块进行数据交互与数据显示，实现驻车加热器工作状态的监控。

需要说明的是，面板模块通过通讯接口电路与主控芯片模块连接，有旋钮面板和数码面板两种面板形式。由于面板模块独立于主控芯片模块，通过通讯接口电路与主控芯片模块进行信息的交互，面板中央处理器接受气压传感器信号和进口温度信号，由于面板模块布置位置和驻车加热器主体，即主控芯片模块的安装位置不同，因此面板模块也接收进口温度信号，可以根据用户安装进行选择。面板模块输出控制信号控制切换逻辑电路控制继电器在开机键按下后吸合。面板中央处理器通过通讯接口电路与主控芯片模块进行开机、关机、故障信号、气压信号、进口温度信号传送和交互；通讯接口电路与手机遥控单元以及上位机监控单元连接实现远程遥控和数据监测；此外，面板中央处理器接收所述驾驶室的温度，并将自身设定的理论温度值与驾驶室的实际温度，即进口温度传感器测量的汽车驾驶室的温度进行比较，生成控制指令发给主控芯片模块，主控芯片模块根据控制指令调节驻车加热器工作状态，从而完成温度控制。

由此可见，在面板模块上设置进口温度传感器，保证检测整个大循环空气温度；在面板上设置气压传感器实时监测大气压力，根据大气压力和海拨高度的关系计算车辆位置的海拨高度，根据海拨高度自动调节风油比，达到充分燃烧减少积碳的目的；手机遥控单元实现了手机APP远程遥控开机和关机以及运行数据监控，可以通过手机APP也可设置定时启动或停止；加热器运行状况可以随时在手机APP上进行查询或修改，也可利用手机进行故障诊断；上位机监控单元与上位机监控接口与数码面板通讯接口共用，用来监控主控芯片模块运行过程中的各种数据，适用于批量生产时测试主控芯片模块和台架试验过程中的监控的测试。

进一步地，为了监控驻车加热器的各项指标，本实施例的驻车加热器还包括传感模块，则传感模块可以用于测量驻车加热器的壳体温度、驻车加热器的出风口温度与进风口温度；

下面详细介绍传感模块的一种实现方式。

所述传感模块包括壳体温度传感器、出口温度传感器、主板进口温度传感器、温度变换电路以及一氧化碳传感器；

所述主板进口温度传感器用于测量驻车加热器的进风口温度，然后将所述进风口温度送入所述温度变换电路进行线性化及放大处理后，输出给所述主控芯片模块；

所述一氧化碳传感器用于测量驻车加热器排放口处与汽车驾驶室内的一氧化碳含量，并将两处的一氧化碳含量发送给所述主控芯片模块；

需要说明的是，在传感器模块上设置一氧化碳传感器实时测量驾驶室内一氧化碳的含量，当一氧化碳浓度超标时进行停机报警，保证人身安全；通过在加热器排放口处设置一氧化碳传感器来实时检测排放情况，主控芯片模块通过数据对比分析自动调节风油比，使得排放合格；各个温度传感器能够异常报警保护，主控芯片模块通过采集的各路温度对比分析给出温度传感器异常报警，其中，设置壳体温度传感器能够进行点火成功及灭火判断，壳体温度传感器开路或短路由单片机判断并报警；设置出口温度传感器测量壳体上端出口处温度用来出口温度过高保护，防止出风口或进风口的堵塞造成机体温度过高而损坏设备或发生火灾。

从本实施例给出的电源模块、面板模块、驱动模块以及传感器模块的具体实现方式可知，本实施例的主控芯片模块安装在驻车加热器机体上，各种传感器信号送到主控芯片模块，主控芯片模块由单片机系统组成，是加热器的核心部件；主控芯片模块由电源变换电路提供电源，接受一氧化碳传感器信号、温度变换电路信号、霍尔测速信号、三种负载的故障检测电路信号、三种负载的电流检测信号以及电源电压检测信号和与面板模块的通讯信号；主控芯片模块输出信号分别控制火花塞、油泵和电机，还有一路输出控制继电切换电路的自锁或掉电。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

设计图

一种驻车加热控制器论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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