[0029] 以下结合实例进一步说明本发明。
[0030] 如图1所示，本发明涉及一种车载空气净化系统，包括控制系统、空气质量检测器、核心微处理器、电机驱动模块、静电集尘系统以及自清洁系统；所述空气质量检测器，检测车内空间挥发性有害气体；所述核心微处理器接受来自控制系统的电信号，与汽车CAN总线通信，处理CAN总线数据协调整个系统的运转情况，可通过汽车控制器的CAN数据线控制核心微处理器，并与控制系统通信，控制净化器的工作；所述电机驱动模块，控制调节风机的运转；所述静电集尘系统，电离气体分子；所述自清洁系统，对所述静电集尘系统进行清洁；其中所述控制系统与空气质量检测器、核心微处理器、电机驱动模块、静电集尘系统以及自清洁系统分别连接并控制其工作。此外，还可包括杀菌系统。所述控制系统根据空气质量检测检测有害气体信号，调整电机驱动模块的风机运转，将有害气体经所述静电集尘系统电离，所述控制系统控制所述自清洁系统对所述静电集尘系统进行清洁。
[0031] 本发明采用的空气质量检测器，对VOCS和有气味气体有很高的灵敏度，使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出电信号，响应时间快，工作稳定。本实施中的空气质量检测器包括MQ135空气质量传感器，对酒精、香烟、氨气、硫化物、甲苯、氢气等各种污染源都有极高的灵敏度，产品响应时间快，工作稳定。电路如图2所示。本发明所采用的MQ135气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，当传感器所处环境中存在污染气体时，传感器的电导率随空气中污染气体浓度的增加而增大，使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
[0032] 本发明所设计的车载空气净化器使用CAN总线，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，传送速率快。和传统的空气净化器相比，它不会受天气和其他无线电影响，就算是在传输频繁时，数据也不易丢失，满足了数据高实时性的要求。当然也可采用无线传输控制的反射进行数据通信。
[0033] 本发明的核心微处理器采用STM32F103VET6，自带一个CAN物理总线接口，无需转接。核心微处理器与汽车CAN总线通信，处理CAN总线数据协调整个系统的运转情况，可通过汽车控制器的CAN数据线控制核心微处理器，处理CAN总线数据协调整个净化系统的运转情况，并与控制系统通信，控制净化器的工作的状态，如是否需求启动车内净化器等，实现了车内空气自动高效净化。
[0034] 本发明的核心微处理器的开发板集成了多种外设，其PD0、PD1接口分别为CAN_RX和CAN_TX接口，可与CAN通讯模块相连，实现与汽车的数据共享。CAN总线以其较高的通讯速率、良好的抗电磁干扰能力，可实现高可靠性串行通信。CAN收发电路如图3所示。相比其他总线收发器，本发明的电路能够与采用LVTTL为逻辑电平的新型CAN总线控制器相适应。该收发器具有差分收发能力，最高速率可达1Mb/s。J16插头接汽车CAN总线，实现与汽车CAN总线的数据共享。R59是阻值为120Ω的电阻，作为CAN通信的终端,阻止数据在传输终了被反射回来破坏数据。作为CAN收发器通过发送管脚(CANTX)和接收管脚(CANRX)两个信号回路与响应单片机连接。
[0035] 本发明的静电集尘系统包含高压电源和静电集尘极板，所述静电集尘极板与所述高压电源相接，电离气体分子。
[0036] 本发明的风机采用离心风机，将车内空气吸入静电集尘极板，除去空气中的PM2.5，气流中的气体分子在高压电场的作用下被电离，能释放臭氧，臭氧具有较强的氧化性能氧化破坏细胞内酶，致死菌原体，从而达到瞬间杀菌作用，进而完成气体除尘和初次杀菌；同时，臭氧能氧化分解室内空气中对人体有害的有机物、致癌物，随后通过紫外灯的照射，去除多余得到臭氧，并进行二次杀菌，进一步提高气体杀菌效率，提高气体净化率。本发明与机械滤网式空气净化器相比，本发明所设计的净化器中的空气滤网可以重复使用，继续使用净化效率不会显著降低，表面不易产生灰尘，不会造成二次污染；相比于光催化气体分解净化器，洁净空气量较大，净化效果明显。最后是在车载空气净化器市场占主导地位的静电集尘式车载空气净化器，应用了自清洁系统，不需要用户拆下集尘装置自行清洗，也不会因为清洁而产生安全隐患。
[0037] 本发明采用的电机驱动模块是基于PWM原理的H型驱动电路，通过IOPA6及IOPA7引脚与核心微处理器连接，接受核心微处理器发出的PWM信号，控制离心风机的转速和转向。直流电动机PWM驱动电路如图4所示，本电路是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用晶体管功率放大器9013，以满足电动机启动瞬间的大电流要求当IOPA7输入为低电平，IOPA6输入为高电平时，晶体管功率放大器Q9、Q12导通，Q10、Q11截止。Q9、Q12与电机(电机接CON2)一起形成一个回路。从而驱动电机正转。当IOPA7输入为高电平，IOPA6输入为低电平时，晶体管功率放大器Q9、Q12截止，Q10、Q11导通，Q10、Q11与电机形成回路，驱动电机反转。
另外四个二极管可以在IOPA6由低变高时，通过D10和D13两个二极管形成电动机电圈感应电压的回路，起到保护电动机的作用。其中，供电电路由LED电路、USB供电电路、交变电流供电电路和滤波电源电路组成。
[0038] 本发明的设计的车载空气净化器静电集尘和杀菌系统，利用离心风机，将车内空气吸入车载空气净化器，当静电集尘系统接通高压电源后，放电电极与静电集尘极板之间形成内部高压电场，气体中的颗粒物在通过高压电场时，正极发生电晕放电释放正离子将气体分子电离。带有正电荷的颗粒物粒子在高压电场内库仑力的作用下，从空气中分离出来向负极静电集尘极板移动。带有正电荷的气体离子运动中与颗粒物碰撞并使颗粒物带正电，亦向静电集尘极板移动，颗粒物到达负极静电集尘极板后释放所带的正电荷，并沉积在静电集尘极板上。气流中的气体分子在高压电场的作用下被电离，释放臭氧，具有较强的氧化性能氧化破坏细胞内酶，致死菌原体，从而达到瞬间杀菌作用。同时，臭氧能氧化分解室内空气中对人体有害的有机物、致癌物。随后通过具有紫外灯的杀菌系统的照射，除去多余的臭氧，并进行二次杀菌。
[0039] 如图5所示，本发明的静电集尘系统采用正极作为放电电极，放电正极材料为金属钨丝，静电集尘极板为负极，材料为金属铝板。当静电集尘系统接通高压电源后，放电电极与静电集尘极板之间形成内部高压电场。室内气体中的颗粒物在通过高压电场时，正极发生电晕放电释放正离子将气体分子电离。带有正电荷的颗粒物粒子在高压电场内库仑力的作用下，从空气中分离出来向负极静电集尘极板移动。带有正电荷的气体离子运动中与颗粒物碰撞并使颗粒物带正电，亦向静电集尘极板移动。颗粒物到达负极静电集尘极板后释放所带的正电荷，并沉积在静电集尘极板上。根据库仑定律，静电集尘系统内部高压电场作用在颗粒物上
[0040]
[0041] 的库仑力Fp可以表示为
[0042] 式中U为高压电场直流电压，V；D为颗粒物到放电电极的距离，m；QP为颗粒物所带9 2 2
电荷量，C；k为静电力常量，取9.0×10N·m /C。颗粒物在库仑力的作下，沿电场方向作匀加速运动；在离心风机的作用下，沿静电集尘极板方向作匀加速运动；在离心风机的作用下，沿静电集尘极板方向作匀速直线运动，其匀速运动长度l的计算式为
[0043]
[0044] 式中v为离心风机风速，m/s；t为颗粒物在高压电场中通过的时间，s；m为室内空气中颗粒物质量，kg。
[0045] 空气中的颗粒物在电场中受到的重力可忽略不计，以颗粒物的电荷量为1个正电‑19子为例，即＝1.60×10 C。颗粒物在高压电场中的运动轨迹如图6所示。由式(1)，(2)，图6可以看出：颗粒物受到的库仑力与高压电场直流电压成正比，增加直流电压可以提高颗粒物受到的库仑力，进而提高静电集尘系统对颗粒物的捕集能力；当颗粒物的荷电量为1个正电子时，在静电集尘系统高压电场中受到的库仑力与颗粒物到放电电极距离的平方成反比。因此，减小高压电场间隙，进而减小颗粒物到放电电极的距离，可以提高颗粒物在高压电场中受到的库仑力，进而增强静电集尘系统对颗粒物的捕集能力；颗粒物沿静电集尘极板方向运动的长度与风速、距离成正比，匹配风速与距离的参数，颗粒物将全部沉积在[0046]
[0047] 静电集尘极板上，即1≤L。
[0048] 静电集尘系统正负的2个电极接通高压电源后形成高压电场，气流通过时颗粒物带上正电并沉积在静电集尘极板上，气流中剩余的洁净空气排出。静电集尘
[0049]
[0050] 系统内部高压电场中，能够将颗粒物沉积在静电集尘极板上的放电起始驱动电压可以表示为
[0051] 式中UC为起始驱动电压，V；ε为放电表面粗糙度系数，V/m，对于光滑表面，ε＝1.0V/m，对于实际的放电线，表面较为粗糙，ε为0.50～0.90V/m；R1为放电导线半径，m；δ为相对空气密度；R2为集尘极圆管半径，m。δ的表达式为
[0052] 式中T0为标准状态下气体的热力学温度，K；p0为标准状态下气体的压力，Pa；T为实际状态下气体的热力学温度，k；p为实际状态下气体的压力，pa。由式(3)，(4)可以看出，室内气体在常温、常压状态下，空气的相对密度δ为定值，静电集尘系统放电正极的起始驱动电压UC与金属钨丝半径R1、金属钨丝表面粗糙度系数ε、集尘极圆管半径R2均成正比。由式(1)可知，高压电场直流电压U越大，颗粒物在电场中受到的库仑力越大，从而静电集尘系统捕集的颗粒物越多。本发明提出的采用双电源电压接通静电集尘系统，高压电场直流电压U、起始驱动电压UC分别接在金属钨丝和正极板上，负极接在静电集尘极板上。
[0053] 净化系统还包括自清洁系统，静电集尘系统接通高压电源后，电流检测电路捕捉板间电流信息，随着负极静电集成极板上沉积的灰尘增多，板间电阻减小，回路电流增大。当回路电流到达高压电源中电流检测电路设定的值后，输出信号提醒用户需要自动清洁，确认自清洁后，净化、杀菌功能关闭，随后启动自动清洁功能，以高压喷淋的方式对静电集尘系统内静电集尘极板、正极板、金属钨丝放电极清洁，并且会收集污水，离心风机高速运转进行风干，风干结束后自清洁系统关闭，净化、杀菌功能可以正常使用。
[0054] 静电集尘极板在工作一段时间后，随着负极灰尘的累积，静电集尘极板的电阻逐渐减小，通过静电集尘极板的电流增大；电流检测电路捕捉极板通过的电流，当电流超过设置的阈值时，启动高压水泵电机，将清洗液吸入喷头，对静电集尘极板冲洗，随后离心风机反转进行风干。
[0055] 高频往复振动模块主要由电机和偏重轴块振子组成。选用转速高达47000转/分钟、φ7mm×10mm的超微型振动电机，在DC3.7V/100mA的条件下，配合180°扇形结构偏重轴块振子，为实现刷头高频往复振动提供驱动力。
[0056] 静电集尘系统接通高压电源后，电流检测电路捕捉板间电流信息，随着负极集成极板上沉积的灰尘增多，板间电阻减小，回路电流增大。当回路电流到达高压电源中电流检测电路设定的值后，输出信号提醒用户需要自动清洁。
[0057] 如图7所示，当高压电源内清洁提醒判定电路发出静电集尘系统需要清洁的判定信号后，人机交互界面会弹出需要启动自动清洁的提示信息，用户操作启动确认后净化、杀菌功能关闭，随后启动清洁功能。高压水泵从净水箱内抽取清洗液随管路输送到清洗喷头，以高压喷淋的方式对静电集尘系统内静电集尘极板、正极板、金属钨丝放电极清洁德国集成极板清洁，与此同时高频往返振动模块启动，使刷头高频往复振动，加速微尘的脱落溶入清洁液中；污浊的清洗液随静电集尘系统固定框流入污水收集箱。清洗完毕后，离心风机转动，并高速运转对集尘装置风干，风干结束后自清洁系统关闭，净化、杀菌功能可以正常使用。
[0058] 此外，为便于进一步除杂杀菌，而选择在自清洁系统后，加入紫外杀菌系统.其中如图8可知，波长在254.7nm时，DNA吸收率和杀菌率峰值为99.6％。本发明采用辐射波长在254.7nm的低压汞紫外灯，纯物理消毒法在短时间内可杀灭汽车空气中的细菌和病毒，电路图9所示，包括与电源相连接的变压器，与变压器相连接的电容，与电容相连接的UV灯，所述UV灯为低压紫外灯。
[0059] 采用本发明车载空气净化器的车内空气净化方法，其包括以下步骤：空气质量检测器，检测车内空间挥发性有机物有害气体浓度，根据电导率变化，输出相应的电信号至控制系统；控制系统根据检测到的有害气体浓度的电信号调节离心风机的转速和转向；并且控制系统控制静电集尘系统工作，使所述静电集尘系统的静电集尘极板接通高压电源，电离由所述离心风机传输来的有害气体分子，气流中的气体分子在高压电场的作用下被电离，能释放臭氧，氧化破坏细胞内酶，致死菌原体，从而达到瞬间杀菌作用。同时，臭氧能氧化分解室内空气中对人体有害的有机物、致癌物。随后通过杀菌系统的紫外灯的照射，除去多余的臭氧，并进行二次杀菌；静电集尘系统接通高压电源后，电流检测电路捕捉板间电流信息，随着负极集成极板上沉积的灰尘增多，板间电阻减小，回路电流增大。当回路电流到达高压电源中电流检测电路设定的值后，输出信号提醒用户需要自动清洁。当高压电源内清洁提醒判定电路发出静电集尘系统需要清洁的判定信号后，人机交互界面会弹出需要启动自动清洁的提示信息，用户确认后净化、杀菌功能关闭，随后启动自动清洁功能。高压水泵从净水箱内抽取清洗液随管路输送到喷头，以高压喷淋的方式对静电集尘系统内静电集尘极板、正极板、金属钨丝放电极清洁，与此同时高频往返振动模块启动，加速微尘的脱落溶入清洁液中。清洗完毕后，离心风机转动，并高速运转对集尘装置风干，风干结束后自清洁系统关闭，净化、杀菌功能可以正常使用。
[0060] 本发明的车载空气净化器自动化程度高，可根据空气质量检测器实时检测有害气体浓度，并根据气体浓度动态调节离心风机的转速和转向，采用静电集尘系统，将有害气体分子电离，释放臭氧，氧化破坏细胞内酶，致死菌原体，从而达到瞬间杀菌作用。同时，臭氧能氧化分解室内空气中对人体有害的有机物、致癌物。随后通过杀菌系统的紫外灯的照射，除去多余的臭氧，并进行二次杀菌。本发明与机械滤网式空气净化器相比，本发明所设计的净化器中的空气滤网可以重复使用，继续使用净化效率不会显著降低，表面不易产生灰尘，不会造成二次污染；相比于光催化气体分解净化器，洁净空气量较大，净化效果明显。应用了自清洁系统，不需要用户拆下集尘装置自行清洗，也不会因为清洁而产生安全隐患，方便快捷。即本发明的净化器，洁净空气量较大，净化效果明显，不会产生二次污染，自动化程度高，实现了车内空气自动高效净化，并可根据气体浓度动态实时调整；且能与汽车CAN交互，净化率高、残留少、循环过滤高。
[0061] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
