客車車窗加熱系統(tǒng)研究及應(yīng)用

夏正強(qiáng)

客車車窗加熱系統(tǒng)研究及應(yīng)用

夏正強(qiáng)

（金龍聯(lián)合汽車工業(yè)（蘇州）有限公司豪華車技術(shù)部，江蘇蘇州 215026）

介紹客車車窗加熱系統(tǒng)的定時(shí)加熱控制及應(yīng)用，闡述該系統(tǒng)的工作原理、基本組成及不同的控制方式。

客車；車窗加熱；定時(shí)控制

客車作為公共交通運(yùn)載工具，其安全性要求不斷提高。在遇到風(fēng)霜雨雪的日子里，客車駕駛員最為煩惱的恐怕是視線不清的問題，不良天氣乘坐過大巴車的人都有過印象：車窗上霧汽朦朧，車外一片混沌，駕駛員為了看清路況，不時(shí)騰出手來，拿抹布檫幾下前擋或側(cè)窗。這種行為潛伏著極大的安全隱患，若不檫，駕駛員看不清道路狀況，同樣充斥著危險(xiǎn)。

如果給車窗裝上電加熱絲，就能解決這個(gè)問題。僅僅給車窗進(jìn)行加熱，一般設(shè)計(jì)只是用一個(gè)翹板開關(guān)接通或斷開電熱絲電源，這種方式簡(jiǎn)單，但存在安全隱患。當(dāng)駕駛員接通開關(guān)對(duì)車窗進(jìn)行加熱后，事后往往會(huì)忘記斷開電源，這樣電熱絲一直處于通電狀態(tài)。車窗電熱絲功率一般在150～200 W，如此大的功耗既浪費(fèi)能源，又有發(fā)熱起火的潛在危險(xiǎn)。曾經(jīng)在某地就發(fā)生過此類故障引起的燒車事故，幸虧駕駛員處置得當(dāng)，及時(shí)停車斷開了總電源，并疏散乘客，才避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

1 控制器控制加熱

鑒于以上情況，筆者考慮采用定時(shí)控制的策略。經(jīng)過試驗(yàn)，得出一個(gè)相對(duì)合理的加熱時(shí)間，既可以在這個(gè)時(shí)間段有效除霜除霧，又可以避免加熱回路過熱引發(fā)事故，最終確定一次最長(zhǎng)加熱時(shí)間為60 min。按此思路，首先需要開發(fā)一款控制器，加上外圍電路，形成既節(jié)約能源，又減少安全隱患的車窗加熱控制系統(tǒng)。

加熱控制器及接線如圖1所示。電源經(jīng)電源總開關(guān)通過插件接到加熱控制器。加熱控制開關(guān)是帶回位功能的三位開關(guān)，也連接到控制器。加熱控制器輸出電流到車窗加熱絲。該控制器具有定時(shí)功能，接通加熱開關(guān)，加熱器開始加熱；斷開開關(guān)，加熱器斷電停止加熱。一次接通開關(guān)而不斷開，加熱器保持連續(xù)加熱60min，然后控制器自動(dòng)斷開電源。如果60min后駕駛員需要繼續(xù)加熱，可以再次按下加熱開關(guān)。這樣就可以避免長(zhǎng)時(shí)間加熱，導(dǎo)致線路過度發(fā)熱。如果駕駛員認(rèn)為加熱時(shí)間不需要60min，比如30min時(shí)達(dá)到除霜除霧的效果，駕駛員可以通過開關(guān)斷開電源。

圖1 車窗加熱控制器及接線示意圖

車窗加熱控制器電路由4個(gè)部分組成，分別是：電源模塊部分（過壓保護(hù)電路），加熱控制模塊部分（過流保護(hù)電路），CPU控制模塊部分（延時(shí)控制電路），開關(guān)控制接口模塊部分。其電路組成如圖2所示。

1.1 電源部分（過壓保護(hù)電路）

電源部分電路如圖3所示。當(dāng)電壓達(dá)到42V時(shí)，D6、D7、D8二極管導(dǎo)通，接著Q3導(dǎo)通，Q1和Q2截止，電源關(guān)閉，起到過壓保護(hù)作用。同時(shí)通過Q4送一個(gè)過壓信號(hào)到CPU U3的OV端，U3同時(shí)輸出一個(gè)控制信號(hào)CONL，使得Q5、Q6、Q7導(dǎo)通，從而繼電器K1線圈得電而斷開繼電器觸點(diǎn)，導(dǎo)致加熱絲電源關(guān)閉。

1.2 過流保護(hù)電路

過流保護(hù)電路見圖4。電流經(jīng)過RA1進(jìn)行電流檢測(cè)，當(dāng)電流增大時(shí)，通過電流檢測(cè)放大器U2輸出的ADC電壓隨之增高，CPU的12腳接收到此電壓信號(hào)后，CPU進(jìn)行采樣并控制輸出電壓。

圖2 車窗加熱控制器電路組成圖

圖3 電源部分電路

圖4 過流保護(hù)電路

1.3 CPU控制部分（延時(shí)控制電路）

CPU控制電路見圖5。CPU采用單片機(jī)12C5404AD，其主要功能用來控制電壓和電流輸入過高時(shí)，對(duì)電壓電路進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)也有定時(shí)保護(hù)功能，目前時(shí)間設(shè)定60min，60min后自動(dòng)切斷電源。

圖5 CPU控制電路

1.4 開關(guān)控制接口部分

開關(guān)控制接口電路見圖6。開關(guān)控制信號(hào)分別經(jīng)過TJC3－03A的1、2腳，經(jīng)D13和D15穩(wěn)壓后，由Q9、Q10給CPU的15、16腳輸入控制信號(hào)，經(jīng)CPU處理后，控制加熱器電源的開和關(guān)。

在實(shí)際應(yīng)用中，為減輕駕駛員的操作，并充分發(fā)揮控制器的作用及加熱裝置的協(xié)同性，可以考慮將駕駛員側(cè)窗、前擋及后視鏡加熱電路整合在一起；除了駕駛員窗電熱絲功率大外，前擋電熱絲單邊功率一般也有150～200 W，所以需要通過繼電器轉(zhuǎn)換控制，如圖7所示。

圖6 開關(guān)控制接口電路

2 CAN總線模塊控制加熱

如果整車應(yīng)用了CAN總線模塊，車窗加熱的控制則可通過CAN總線實(shí)現(xiàn)，控制程序就更為簡(jiǎn)單方便了，不但加熱裝置的控制組合及線路設(shè)計(jì)更為容易，而且還可通過編程靈活設(shè)定連續(xù)加熱時(shí)間。CAN模塊控制車窗加熱系統(tǒng)原理見圖8。加熱邏輯控制程序如圖9所示。

圖8所示仍然是一個(gè)開關(guān)同時(shí)控制幾個(gè)加熱裝置，在電源總開關(guān)接通的前提下，接通加熱開關(guān)，經(jīng)模塊程序處理并定時(shí)控制，輸出加熱電源到加熱裝置。斷開電源總開關(guān)或加熱裝置開關(guān)，經(jīng)模塊復(fù)位程序處理，斷開加熱電源，停止加熱裝置工作。如果希望幾個(gè)加熱裝置相互獨(dú)立工作，例如駕駛室窗及后視鏡和前擋分開控制，可以在圖8的基礎(chǔ)上增加一個(gè)控制開關(guān)，如圖10所示。相應(yīng)的線路設(shè)計(jì)這里不再贅述。

圖7 車窗加熱系統(tǒng)原理圖

圖9 車窗加熱邏輯控制程序圖

圖10 CAN模塊控制車窗加熱系統(tǒng)原理圖

為達(dá)到修改程序的目的，相應(yīng)邏輯控制程序如圖11所示?？紤]到加熱裝置的功率以及CAN模塊針腳輸出能力，該方案將后視鏡及駕駛員側(cè)窗為一組，前擋為單獨(dú)一組。

兩種不同的應(yīng)用，分別在A系列和Touring系列車型上驗(yàn)證并批量裝車，產(chǎn)品已經(jīng)通過了俄羅斯西伯利亞及北歐地區(qū)酷寒氣候的考驗(yàn)。

圖11 車窗加熱邏輯控制程序圖

［1］夏正強(qiáng).豪華客車車門控制系統(tǒng)工作原理［J］．汽車電器，2015（3）：5-9.

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［4］Thoreb-ELSY［Z］．

（編輯 心翔）

圖7 開關(guān)、模擬信號(hào)及狀態(tài)指示后面板

參考文獻(xiàn)：

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（編輯 楊景）

Research and Application of Window Heating System on Passenger Bus

XIA Zheng-qiang
（Luxury Coach Technical Department，Higer Bus Co.，Ltd.，Suzhou 215026，China）

Thearticleintroducesthetimedwindowheatingsystemonbuses，demonstratingitsworking principle，composition and different controlling processes.

bus；window heating；timing control

U463.835

A

1003－8639（2016）11－0016－04

2016－06－12

夏正強(qiáng)（1970－），男，高級(jí)工程師，主要從事汽車電器系統(tǒng)及零部件的設(shè)計(jì)開發(fā)工作。