| 专利名称： | 一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置和方法 | ||
| 专利名称(英文)： | One kind is suitable for automobile head-up display device temperature control apparatus and method for | ||
| 专利号： | CN201610315019.4 | 申请时间： | 20160513 |
| 公开号： | CN105759868A | 公开时间： | 20160713 |
| 申请人： | 浙江水晶光电科技股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 318015 浙江省台州市椒江区星星电子产业区A5号（洪家后高桥村） | ||
| 发明人： | 杨送华; 周民栋; 胡龙; 张文字 | ||
| 分类号： | G05D23/19 | 主分类号： | G05D23/19 |
| 代理机构： | 杭州求是专利事务所有限公司 33200 | 代理人： | 林松海 |
| 摘要： | 本发明提供了一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置和方法。温度控制装置包括塑料上壳、金属下壳、半导体制冷器、风机、散热片、导热胶、温度传感器和控制电路，控制电路位于主电路板上，半导体制冷器一面通过导热胶与主电路板上的核心显示芯片粘接，另一面通过导热胶与金属下壳粘接，控制电路分别与温度传感器、风机和半导体制冷器相连。本发明还提供了一种利用上述装置进行温度控制的方法。本发明具有结构简单、温度控制范围宽、响应速度快速、整体成本低等特点。 | ||
| 摘要(英文)： | The present invention provides a suitable for automobile head-up display device temperature control device and method. The temperature control device comprises plastic upper shell, lower metal shell, a semiconductor refrigerator, fan, fins, heat-conducting glue, a temperature sensor and a control circuit, the control circuit is located in the main circuit board, a semiconductor refrigerator on one side on the main circuit board by the heat of the core display chip bonding, on the other surface of the lower metal shell through the heat conducting adhesive bonding, control circuit is respectively connected with the temperature sensor, is connected with a blower and a semiconductor refrigerator. The invention also provides a method for utilizing the device for temperature control method. The invention has the advantages of simple structure, the temperature control range is wide, the response speed is fast, and the whole cost is low, and the like. | ||
1.一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置，其特征在于：包括塑料上壳、金属下壳、半导体制冷器、风机、散热片、导热胶、温度传感器和主电路板，主电路板上设有控制电路和核心显示芯片，半导体制冷器一面通过导热胶与核心显示芯片粘接，另一面通过导热胶与金属下壳粘接，控制电路分别与温度传感器、风机和半导体制冷器相连。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的风机是转速可调式风机。
3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的半导体制冷器具有制冷和制热两种工作模式。
4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的温度传感器为多路，其中一路位于风机入风口处，采集入风口处的温度值，一路位于主电路板上，采集主电路板的温度值，一路位于核心显示芯片边缘，采集核心显示芯片的温度值。
5.一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制方法，其特征在于：利用控制电路实时采集多路温度传感器的温度值，控制电路根据采集的温度值，实时控制风机和半导体制冷器，形成一个闭环控制系统；所述的采集多路温度传感器的温度值，包括采集入风口处的温度值，采集主电路板的温度值，采集核心芯片的温度值。
6.根据权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于：所述的实时控制风机，包括根据采集到主电路的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小温度时，控制风机处于关闭状态；判断该温度值如果大于设定的最大温度时，控制风机处于最大风速状态；判断该温度值如果处于设定的最小温度和最大温度之间，则依据该温度值调整风机风速大小。
7.根据权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于：所述的实时控制半导体制冷器，包括根据采集到核心芯片的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小加热温度时，控制半导体制冷器处于加热模式，且以最大加热功率运行；判断该温度值如果处于设定的最小加热温度和最大加热温度之间，控制半导体制冷器处于加热模式，且依据该温度值调整加热功率；判断该温度值如果处于设定的最大加热温度和最小制冷温度之间，控制半导体制冷器关闭状态；判断该温度值如果处于设定的最小制冷温度和最大制冷温度之间，控制半导体制冷器处于制冷模式，且依据该温度值调整制冷功率；判断该温度值如果大于设定最大制冷温度，控制半导体制冷器处于制冷模式，且以最大制冷功率运行。
1.一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置，其特征在于：包括塑料上壳、金属下壳、半导体制冷器、风机、散热片、导热胶、温度传感器和主电路板，主电路板上设有控制电路和核心显示芯片，半导体制冷器一面通过导热胶与核心显示芯片粘接，另一面通过导热胶与金属下壳粘接，控制电路分别与温度传感器、风机和半导体制冷器相连。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的风机是转速可调式风机。
3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的半导体制冷器具有制冷和制热两种工作模式。
4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：所述的温度传感器为多路，其中一路位于风机入风口处，采集入风口处的温度值，一路位于主电路板上，采集主电路板的温度值，一路位于核心显示芯片边缘，采集核心显示芯片的温度值。
5.一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制方法，其特征在于：利用控制电路实时采集多路温度传感器的温度值，控制电路根据采集的温度值，实时控制风机和半导体制冷器，形成一个闭环控制系统；所述的采集多路温度传感器的温度值，包括采集入风口处的温度值，采集主电路板的温度值，采集核心芯片的温度值。
6.根据权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于：所述的实时控制风机，包括根据采集到主电路的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小温度时，控制风机处于关闭状态；判断该温度值如果大于设定的最大温度时，控制风机处于最大风速状态；判断该温度值如果处于设定的最小温度和最大温度之间，则依据该温度值调整风机风速大小。
7.根据权利要求5所述的温度控制方法，其特征在于：所述的实时控制半导体制冷器，包括根据采集到核心芯片的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小加热温度时，控制半导体制冷器处于加热模式，且以最大加热功率运行；判断该温度值如果处于设定的最小加热温度和最大加热温度之间，控制半导体制冷器处于加热模式，且依据该温度值调整加热功率；判断该温度值如果处于设定的最大加热温度和最小制冷温度之间，控制半导体制冷器关闭状态；判断该温度值如果处于设定的最小制冷温度和最大制冷温度之间，控制半导体制冷器处于制冷模式，且依据该温度值调整制冷功率；判断该温度值如果大于设定最大制冷温度，控制半导体制冷器处于制冷模式，且以最大制冷功率运行。
翻译：技术领域
本发明属于温度控制技术领域，是一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置，用于控制设备内部温度使其可工作于宽温度范围的外界环境。
背景技术
温度是工业生产中常见并且十分重要的参数之一，特别是在冶金、石油、食品、印染等工厂中。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，温度测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。
对于温度要求较高的小型设备，考虑到功能、成本、结构空间、功耗等方面，研发一套实用的温度控制系统一直是难点也是重点。随着车联网的普及，汽车抬头显示的应用得到了越来越多的认可。但是如何设计符合汽车工作环境温度要求的汽车抬头显示器是一个非常重要的问题，尤其是汽车抬头显示器中的核心显示芯片，LCOS、DMD、MEMS推荐工作温度一般都是0℃~70℃，面对汽车工作环境温度-40℃~+85℃的要求，面临的挑战是巨大的。目前常见的温度控制方案，简易的是采用散热片和风机进行散热，复杂的是采用专用的温度控制器，其中简易的方案达不到汽车工作环境温度-40℃~+85℃的要求，复杂的又存在体积过大或者价格昂贵的缺点。
发明内容
针对温度要求较高的产品需求，本发明的目的在于研发一种多功能、低成本、低功耗、实用性强的温度控制装置和方法，用于控制设备内部温度使其可工作于宽温度范围的外界环境。
一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置，包括塑料上壳、金属下壳、半导体制冷器、风机、散热片、导热胶、温度传感器和主电路板，主电路板上设有控制电路和核心显示芯片，半导体制冷器一面通过导热胶与核心显示芯片粘接，另一面通过导热胶与金属下壳粘接，控制电路分别与温度传感器、风机和半导体制冷器相连。
所述的风机是转速可调式风机。
所述的半导体制冷器具有制冷和制热两种工作模式。
所述的温度传感器为多路，其中一路位于风机入风口处，采集入风口处的温度值，一路位于主电路板上，采集主电路板的温度值，一路位于核心显示芯片边缘，采集核心显示芯片的温度值。
一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制方法，利用控制电路实时采集多路温度传感器的温度值，控制电路根据采集的温度值，实时控制风机和半导体制冷器，形成一个闭环控制系统；所述的采集多路温度传感器的温度值，包括采集入风口处的温度值，采集主电路板的温度值，采集核心芯片的温度值。
所述的实时控制风机，包括根据采集到主电路的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小温度时，控制风机处于关闭状态；判断该温度值如果大于设定的最大温度时，控制风机处于最大风速状态；判断该温度值如果处于设定的最小温度和最大温度之间，则依据该温度值调整风机风速大小。
所述的实时控制半导体制冷器，包括根据采集到核心芯片的温度值，判断该温度值如果小于设定的最小加热温度时，控制半导体制冷器处于加热模式，且以最大加热功率运行；判断该温度值如果处于设定的最小加热温度和最大加热温度之间，控制半导体制冷器处于加热模式，且依据该温度值调整加热功率；判断该温度值如果处于设定的最大加热温度和最小制冷温度之间，控制半导体制冷器关闭状态；判断该温度值如果处于设定的最小制冷温度和最大制冷温度之间，控制半导体制冷器处于制冷模式，且依据该温度值调整制冷功率；判断该温度值如果大于设定最大制冷温度，控制半导体制冷器处于制冷模式，且以最大制冷功率运行。
本发明的有益效果：本发明所述的方法是利用控制电路实时采集多路温度传感器的温度值，控制电路根据采集的温度值，实时控制风机和半导体制冷器，形成一个闭环控制系统，从而确保整套系统可以工作于更宽泛的环境温度范围。
本发明所述的温度控制装置和方法具有结构简单、温度控制范围宽、响应速度快速，恒温精度优良，整体成本低等特点，很好的解决了汽车抬头显示器中的核心显示芯片不满足汽车工作温度范围的缺点。
附图说明
图1.1为适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置的一种结构示意图（俯视图）；
图1.2为适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置的一种结构示意图（侧视图）；
图2为本发明的温度-制冷片功率控制曲线；
图3为本发明的温度-风扇控制曲线；
图1.1中，上壳未画出，1、2、3为分别为温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C，4为半导体制冷器，5为主电路板，6为风机，7为金属下壳；
图1.2中，8为主电路板，9、10为导热胶，11为半导体制冷器，12下壳，13为风机，14为塑料上壳，15为核心显示芯片。
具体实施方式
图1.1、1.2给出了所述的适用于汽车抬头显示设备的温度控制装置的结构示意图，可以看出温度控制装置主要有塑料上壳14、金属下壳12、风机13、半导体制冷器11，导热胶9，温温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C（1、2、3），其中控制电路和散热器位于主电路板15上未画出。塑料上壳14起隔热作用，改善汽车抬头显示设备因太阳光直晒而引起温度升高现象，金属下壳12是大面积的导热金属，可以更好地把热量传导到外界环境，半导体制冷器11一面通过导热胶9与主电路板上的核心显示芯片15粘接，另一面通过导热胶9与金属下壳7粘接，专用于控制核心显示芯片的工作温度。风机6位于金属下壳7边缘，是一个风速可调式风机，用于加强与外部环境的热交换。采用多路温度传感器，一路位于风机入风口处，一路位于主电路板上，一路位于核心显示芯片附近，控制电路通过采集多路温度传感器的温度值，经过控制算法，实时调整风机风速和半导体制冷器功率，形成一个闭环控制系统，从而确保整套系统工作于预设的温度范围内。
图2给出了所述的适用于汽车抬头显示设备的温度控制方法的温度-半导体制冷器功率控制曲线图，横坐标是核心显示芯片的温度值，纵坐标是半导体制冷器的功率。当温度值小于设定的最小加热温度(-40℃)时，控制半导体制冷器处于加热模式，且以最大加热功率(PMIN)运行；当温度值处于设定的最小加热温度(-40℃)和最大加热温度(0℃)之间，控制半导体制冷器处于加热模式，且依据该温度值调整加热功率；当温度值处于设定的最大加热温度(0℃)和最小制冷温度(55℃)之间，控制半导体制冷器关闭状态，降低功耗；当温度值处于设定的最小制冷温度(55℃)和最大制冷温度(85℃)之间，控制半导体制冷器处于制冷模式，且依据该温度值调整制冷功率；当温度值大于设定最大制冷温度(85℃)时，控制半导体制冷器处于制冷模式，且以最大制冷功率(PMAX)运行。
图3给出了所述的一种适用于汽车抬头显示设备的温度控制方法的温度-风机风速控制曲线图，横坐标是主电路板的温度值，纵坐标是风机的风速。当温度值小于设定的最小温度(30℃)时，控制风机处于关闭状态，减少设备与外界环境热交换，降低功耗和噪声；当温度值大于设定的最大温度(55℃)时，控制风机处于最大风速(VMAX)状态；当温度值处于设定的最小温度(30℃)和最大温度(55℃)之间，则依据该温度值调整风机风速大小，风机风速随温度升高而增大。
