客车车窗加热系统研究及应用

夏正强

客车车窗加热系统研究及应用

夏正强

（金龙联合汽车工业（苏州）有限公司豪华车技术部，江苏苏州 215026）

介绍客车车窗加热系统的定时加热控制及应用，阐述该系统的工作原理、基本组成及不同的控制方式。

客车；车窗加热；定时控制

客车作为公共交通运载工具，其安全性要求不断提高。在遇到风霜雨雪的日子里，客车驾驶员最为烦恼的恐怕是视线不清的问题，不良天气乘坐过大巴车的人都有过印象：车窗上雾汽朦胧，车外一片混沌，驾驶员为了看清路况，不时腾出手来，拿抹布檫几下前挡或侧窗。这种行为潜伏着极大的安全隐患，若不檫，驾驶员看不清道路状况，同样充斥着危险。

如果给车窗装上电加热丝，就能解决这个问题。仅仅给车窗进行加热，一般设计只是用一个翘板开关接通或断开电热丝电源，这种方式简单，但存在安全隐患。当驾驶员接通开关对车窗进行加热后，事后往往会忘记断开电源，这样电热丝一直处于通电状态。车窗电热丝功率一般在150～200 W，如此大的功耗既浪费能源，又有发热起火的潜在危险。曾经在某地就发生过此类故障引起的烧车事故，幸亏驾驶员处置得当，及时停车断开了总电源，并疏散乘客，才避免事故进一步扩大。

1 控制器控制加热

鉴于以上情况，笔者考虑采用定时控制的策略。经过试验，得出一个相对合理的加热时间，既可以在这个时间段有效除霜除雾，又可以避免加热回路过热引发事故，最终确定一次最长加热时间为60 min。按此思路，首先需要开发一款控制器，加上外围电路，形成既节约能源，又减少安全隐患的车窗加热控制系统。

加热控制器及接线如图1所示。电源经电源总开关通过插件接到加热控制器。加热控制开关是带回位功能的三位开关，也连接到控制器。加热控制器输出电流到车窗加热丝。该控制器具有定时功能，接通加热开关，加热器开始加热；断开开关，加热器断电停止加热。一次接通开关而不断开，加热器保持连续加热60min，然后控制器自动断开电源。如果60min后驾驶员需要继续加热，可以再次按下加热开关。这样就可以避免长时间加热，导致线路过度发热。如果驾驶员认为加热时间不需要60min，比如30min时达到除霜除雾的效果，驾驶员可以通过开关断开电源。

图1 车窗加热控制器及接线示意图

车窗加热控制器电路由4个部分组成，分别是：电源模块部分（过压保护电路），加热控制模块部分（过流保护电路），CPU控制模块部分（延时控制电路），开关控制接口模块部分。其电路组成如图2所示。

1.1 电源部分（过压保护电路）

电源部分电路如图3所示。当电压达到42V时，D6、D7、D8二极管导通，接着Q3导通，Q1和Q2截止，电源关闭，起到过压保护作用。同时通过Q4送一个过压信号到CPU U3的OV端，U3同时输出一个控制信号CONL，使得Q5、Q6、Q7导通，从而继电器K1线圈得电而断开继电器触点，导致加热丝电源关闭。

1.2 过流保护电路

过流保护电路见图4。电流经过RA1进行电流检测，当电流增大时，通过电流检测放大器U2输出的ADC电压随之增高，CPU的12脚接收到此电压信号后，CPU进行采样并控制输出电压。

图2 车窗加热控制器电路组成图

图3 电源部分电路

图4 过流保护电路

1.3 CPU控制部分（延时控制电路）

CPU控制电路见图5。CPU采用单片机12C5404AD，其主要功能用来控制电压和电流输入过高时，对电压电路进行保护。同时也有定时保护功能，目前时间设定60min，60min后自动切断电源。

图5 CPU控制电路

1.4 开关控制接口部分

开关控制接口电路见图6。开关控制信号分别经过TJC3－03A的1、2脚，经D13和D15稳压后，由Q9、Q10给CPU的15、16脚输入控制信号，经CPU处理后，控制加热器电源的开和关。

在实际应用中，为减轻驾驶员的操作，并充分发挥控制器的作用及加热装置的协同性，可以考虑将驾驶员侧窗、前挡及后视镜加热电路整合在一起；除了驾驶员窗电热丝功率大外，前挡电热丝单边功率一般也有150～200 W，所以需要通过继电器转换控制，如图7所示。

图6 开关控制接口电路

2 CAN总线模块控制加热

如果整车应用了CAN总线模块，车窗加热的控制则可通过CAN总线实现，控制程序就更为简单方便了，不但加热装置的控制组合及线路设计更为容易，而且还可通过编程灵活设定连续加热时间。CAN模块控制车窗加热系统原理见图8。加热逻辑控制程序如图9所示。

图8所示仍然是一个开关同时控制几个加热装置，在电源总开关接通的前提下，接通加热开关，经模块程序处理并定时控制，输出加热电源到加热装置。断开电源总开关或加热装置开关，经模块复位程序处理，断开加热电源，停止加热装置工作。如果希望几个加热装置相互独立工作，例如驾驶室窗及后视镜和前挡分开控制，可以在图8的基础上增加一个控制开关，如图10所示。相应的线路设计这里不再赘述。

图7 车窗加热系统原理图

图9 车窗加热逻辑控制程序图

图10 CAN模块控制车窗加热系统原理图

为达到修改程序的目的，相应逻辑控制程序如图11所示。考虑到加热装置的功率以及CAN模块针脚输出能力，该方案将后视镜及驾驶员侧窗为一组，前挡为单独一组。

两种不同的应用，分别在A系列和Touring系列车型上验证并批量装车，产品已经通过了俄罗斯西伯利亚及北欧地区酷寒气候的考验。

图11 车窗加热逻辑控制程序图

［1］夏正强.豪华客车车门控制系统工作原理［J］．汽车电器，2015（3）：5-9.

［2］厦华电子有限公司.加热器控制盒使用说明［Z］．

［3］夏正强．春兰NCL系列载货汽车电气原理图［J］．汽车电器，2004（4）：20-24.

［4］Thoreb-ELSY［Z］．

（编辑 心翔）

图7 开关、模拟信号及状态指示后面板

参考文献：

［1］蒲磊.电动汽车试验台电机驱动及控制系统技术研究［D］.西安：长安大学，2008.

［2］陈晓明.电动汽车试验台测控系统研究与开发［D］.西安：长安大学，2006.

［3］闫亚林.纯电动汽车电力驱动测试系统平台研究［D］.天津：天津职业技术师范大学，2014.

［4］张金美.基于虚拟仪器的电机自动测试系统研究［D］.江苏：江南大学，2008.

［5］闫亚林，方沂，李小鹏.基于LabVIEW纯电动汽车电机空载测试试验［J］.电子技术与软件工程，2014（5）：123.

（编辑 杨景）

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

夏正强（1970－），男，高级工程师，主要从事汽车电器系统及零部件的设计开发工作。