集成空气传感装置及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及传感器设计技术领域，具体而言，涉及一种集成空气传感装置及具有其的车辆。

背景技术

随着汽车产业的快速发展，汽车电子越来越向着智能化、多功能化、舒适化、低成本化趋势发展。汽车智能化与多功能化使其应用更多的控制器、传感器及执行器，汽车舒适化对乘员舱更大空间提出了要求，而这两方面的发展限制了电子设备的布置空间，高集成度已成为制约汽车电子进一步发展的重要因素。

温度传感器是一种检测温度的电子设备，在新能源汽车上，它通常布置在乘员舱内外检测空气温度，使乘客感知到汽车内外温度信息，同时将温度数据输入空调控制器，控制器自动控制空调的出风温度，乘客无需手动调节即可将乘员舱控制在舒适的温度环境中。

空气质量传感器是一种检测空气中一氧化碳CO、一氧化氮NO、氮氧化物NOX等污染气体浓度的传感器，在新能源汽车上，它通常布置在乘员舱外检测外界空气中有害气体浓度，使乘客感知到汽车内外空气质量，同时将空气质量信息输入空调控制器，控制器可自动控制汽车空调系统的内外循环风门，当外界空气质量较差时，汽车可自动保持在内循环模式，外界空气不会进入乘员舱内。

温度传感器、空气质量传感器使得汽车空调系统越来越智能化、舒适化，但由于新能源汽车多功能性要求及成本控制目标，留给二者的布置空间极其有限，加上低成本要求，使得较多汽车难以装备这两类传感器，车内空气舒适度不足。

针对现有技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种集成空气传感装置及具有其的车辆，以解决现有技术中的车辆难以同时布置温度传感器、空气质量传感器的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集成空气传感装置，包括：壳体，壳体具有容纳腔，壳体具有开口，容纳腔通过开口与外界连通；电路板，电路板位于容纳腔内，电路板上设置有气体质量传感器；温度测量元件，温度测量元件与电路板电性连接，温度测量元件与壳体连接；其中，温度测量元件用于测量经开口进入容纳腔内的气流的温度，气体质量传感器用于测量经开口进入容纳腔内的气流的组分与比例。

进一步地，壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体相对设置，第一壳体和第二壳体连接，第一壳体和第二壳体之间形成容纳腔。

进一步地，开口包括分别设置于壳体两侧的气流进口和气流出口，壳体的内部形成与气流进口和气流出口均连通的气流通道，气体质量传感器位于气流通道内，温度测量元件位于气流通道内。

进一步地，气流进口处设置有第一透气薄膜，和/或，气流出口处设置有第二透气薄膜。

进一步地，气流通道的气流运动方向与电路板的面积最大的侧面所在平面平行。

进一步地，第一壳体上设置有至少一个第一连接件，第二壳体上设置有至少一个第二连接件，第一连接件与第二连接件一一对应设置，第一连接件上设置有连接孔，第二连接件设置有连接凸台，第一连接件与第二连接件连接时，至少部分的连接凸台位于连接孔内。

进一步地，电路板上设置有至少一个限位孔，第一连接件与第二连接件连接时，至少部分的连接凸台穿过限位孔并延伸进入连接孔内。

进一步地，第一壳体上设置有第一限位件，第二壳体上设置有至少一个第二限位件，第一限位件与第二限位件相对设置，第一限位件包括限位凸台，第二限位件包括限位槽，限位槽的形状与温度测量元件的形状相适配，温度测量元件位于限位槽内且与限位凸台抵接。

进一步地，第一壳体和第二壳体中的一个上设置有线束插接口，电路板上具有与线束插接口配合的线束插线端子，线束插线端子用于将气体质量传感器的检测信号和温度测量元件的检测信号传导至上位机。

进一步地，第一壳体远离容纳腔的一侧设置有布置卡扣，第一壳体通过布置卡扣与安装基础连接。

根据本发明的一个方面，提供了一种车辆，包括集成空气传感装置，集成空气传感装置为上述的集成空气传感装置。

应用本发明的技术方案，通过将温度测量元件与电路板电性连接，且在电路板上设置有气体质量传感器，同时将气体质量传感器和气体质量传感器均设置于容纳腔内，使得车辆利用较小的空间实现两种器件的集成布置，简化其外围布线，提高了集成空气传感装置的集成度，同时实现了两种检测功能。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的车辆难以同时布置温度传感器、空气质量传感器的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的集成空气传感装置的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的集成空气传感装置的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的集成空气传感装置的第三实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的集成空气传感装置的第四实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的集成空气传感装置的第五实施例的结构示意图；

图6示出了根据本发明的集成空气传感装置的工作状态下的气流流通路径图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

2、卡扣；3、第一壳体；4、电路板；5、第二透气薄膜；6、第二壳体；7、第一透气薄膜；8、温度测量元件；9、第一空心圆柱；10、第二空心圆柱；11、第三空心圆柱；12、第四空心圆柱；13、第一限位件；14、气流进口；15、气流出口；16、第一凸台；17、第二凸台；18、第三凸台；19、第四凸台；

20、第二限位件；21、线束插接口；22、气体质量传感器；23、限位孔；24、线束插线端子；25、空气；

100、第一连接件；

200、第二连接件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图6所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种集成空气传感装置。

集成空气传感装置包括：壳体、电路板4、温度测量元件8。壳体具有容纳腔，壳体具有开口，容纳腔通过开口与外界连通。电路板4位于容纳腔内，电路板4上设置有气体质量传感器22。温度测量元件8与电路板4电性连接，温度测量元件8与壳体连接；其中，温度测量元件8用于测量经开口进入容纳腔内的气流的温度，气体质量传感器22用于测量经开口进入容纳腔内的气流的组分与比例。

应用本发明的技术方案，通过将温度测量元件8与电路板4电性连接，且在电路板4上设置有气体质量传感器22，同时将气体质量传感器22和气体质量传感器22均设置于容纳腔内，使得车辆利用较小的空间实现两种器件的集成布置，简化其外围布线，提高了集成空气传感装置的集成度，同时实现了两种检测功能。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的车辆难以同时布置温度传感器、空气质量传感器的技术问题。

温度测量元件是用于测量物体的温度的装置或传感器。温度测量元件根据其工作原理和应用领域的不同，可以分为多种类型。

1热电偶：热电偶是由两种不同金属材料制成的导线，根据热电效应来测量温度。当两个金属连接处的温度发生变化时，会产生电势差，通过测量电势差来确定温度。

2热敏电阻：热敏电阻是一种阻值随温度变化的电阻元件，常见的热敏电阻有铂电阻和石墨电阻。通过测量电阻值的变化来计算温度。

3热电阻：热电阻是由一种电阻材料制成的元件，在材料温度变化时，电阻值会相应变化。常用的热电阻有铂电阻和镍电阻，通过测量电阻值的变化来计算温度。

4红外测温传感器：红外测温传感器是通过测量物体发射的红外辐射来间接测量物体的温度。它可以测量非接触物体的温度，广泛应用于工业生产、医疗、建筑等领域。

5温度传感芯片：温度传感芯片是一种集成了温度传感器和信号处理电路的芯片，能够直接输出温度值。它体积小、功耗低，常用于电子设备、家电等领域。

温度测量元件在工业控制、环境监测、实验研究等领域起着重要作用，能够准确、快速地测量物体的温度，为人们提供了重要的温度信息。温度测量元件用于车辆中能够采集乘客舱、机舱不同空间的问题，然后将信号传输给控制器，进而执行状态检测、预警或控制空调等动作。以下实施例中以热敏电阻为例介绍集成空气传感装置。

气体质量传感器是一种用于检测和测量空气中各种气体浓度的设备。它可以测量多种气体，如二氧化碳、一氧化碳、甲醛、挥发性有机化合物等。气体质量传感器通常使用化学传感原理或光学传感原理来实现气体浓度的检测。

化学传感原理的气体质量传感器通常使用特定的化学试剂或催化剂，当目标气体与试剂相互作用时，会产生化学反应，产生可测量的信号。这种传感器具有高灵敏度和选择性，可以检测低浓度的气体。

光学传感原理的气体质量传感器使用特定的光源和光学系统，通过测量目标气体对特定波长的光的吸收或散射来确定气体浓度。这种传感器具有快速响应和高精度的特点。

气体质量传感器广泛应用于室内空气质量监测、工业安全监测、环境污染检测等领域。它们可以帮助人们了解和控制气体浓度，保护人们的健康和安全。随着科技的发展，气体质量传感器不断得到改进，变得更加精确和可靠。

气体质量传感器应用于车辆领域时，可以检测乘员舱的气体成分和浓度。举例来说，当气体质量传感器检测到泊车状态下车舱内二氧化碳浓度超出指标，则判断有乘客困于车舱内，进而自动打开空调系统。气体质量传感器还可以用于检测车舱内是否产生有毒有害气体，避免驾驶员受到伤害。

本申请提供的集成空气传感装置可以布置于前面板下方、发动机机舱内、动力电池舱内、乘员舱内，其布置于不同的位置，起到不同的作用。

本申请提供的集成空气传感装置可以通过卡扣连接，也可以通过螺栓固定连接。空气流经温度与空气质量集成式传感器，传感器内温度测量元件8首先测量空气温度，随后传感器内金属氧化物气体传感器测量空气中CO、NOX，一个集成式的传感器可同时实现空气温度与空气质量测量功能。

如图2所示，壳体包括第一壳体3和第二壳体6，第一壳体3和第二壳体6相对设置，第一壳体3和第二壳体6连接，第一壳体3和第二壳体6之间形成容纳腔。通过上下合围的两个壳体形成容纳腔，一方面便于整体装置的布置，另一方面能够对内部的器件起到防护作用，同时，能够在壳体上构建开口和气流的通道使得传感器的检测精度更高。图2中的第二壳体6实际上为下包围壳体，而第一壳体3为上包围壳体。温度传感器与空气质量集成式传感器为一个壳体，独立的温度传感器与空气质量传感器共使用两个壳体，实现同样功能情况下，使用一个壳体可提高传感器集成度，在整车上可节约布置空间。

采用本申请的技术方案，温度与空气质量集成式传感器仅需使用一套模具、一条生产线，而传统独立的温度传感器与空气质量传感器需使用两套模具、两条生产线，相比之下，温度与空气质量集成式传感器生产制造成本降低。

进一步地，开口包括分别设置于壳体两侧的气流进口14和气流出口15，壳体的内部形成与气流进口14和气流出口15均连通的气流通道，气体质量传感器22位于气流通道内，温度测量元件8位于气流通道内。可选地，气流进口14和气流出口15的高度平齐。气流通道的设置使得空气顺畅流通，传感器对周围空气更为敏感，确保外界所进入的气体都经过传感器。

进一步地，气流进口14处设置有第一透气薄膜7，和/或，气流出口15处设置有第二透气薄膜5。透气薄膜的设置可保证气体流通不受影响的同时，防止外界杂质进入壳体内。透气薄膜刚好覆盖进口和出口。

进一步地，气流通道的气流运动方向与电路板4的面积最大的侧面所在平面平行。这样设置使得电路板4不会阻碍气流流通，同时对电路板4的电子器件进行风冷。

进一步地，第一壳体3上设置有至少一个第一连接件100，第二壳体6上设置有至少一个第二连接件200，第一连接件100与第二连接件200一一对应设置，第一连接件100上设置有连接孔，第二连接件200设置有连接凸台，第一连接件100与第二连接件200连接时，至少部分的连接凸台位于连接孔内。这样设置使得上下壳体具有良好的连接稳定性，且便于工艺装配。两者的配合还能够起到定位和限位作用。

如3和图4所示，第一连接件100为四个，分别包括第一空心圆柱9、第二空心圆柱10、第三空心圆柱11、第四空心圆柱12。第二连接件200为四个，分别包括第一凸台16、第二凸台17、第三凸台18、第四凸台19。四个第一连接件100与四个第二连接件200一一对应设置。第一空心圆柱、第二空心圆柱、第三空心圆柱、第四空心圆柱、第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台，共同定位了布置有金属氧化物气体传感器的印刷电路板。

电路板4上设置有至少一个限位孔23，第一连接件100与第二连接件200连接时，至少部分的连接凸台穿过限位孔23并延伸进入连接孔内。这样设置使得利用上下壳体对电路板4进行限位和固定，使其稳定地保持在当前位置，进而使得两个传感器一直位于气体通道内。

进一步地，第一壳体3上设置有第一限位件13，第二壳体6上设置有至少一个第二限位件20，第一限位件13与第二限位件20相对设置，第一限位件13包括限位凸台，第二限位件20包括限位槽，限位槽的形状与温度测量元件8的形状相适配，温度测量元件8位于限位槽内且与限位凸台抵接。第一限位件13、第二限位件20定位了温度测量元件。当第一壳体3和第二壳体6合拢时，温度测量元件8恰好可被第一限位件13盖压在第二限位件20内，温度测量元件8可牢牢固定。

当第一壳体3和第二壳体6合拢时，电路板4的各限位孔23恰好固定在第一凸台16与第一空心圆柱9、第二凸台17与第二空心圆柱10、第三凸台18与第三空心圆柱11、第四凸台19与第四空心圆柱12形成的配合中，电路板4被牢牢固定。

进一步地，第一壳体3和第二壳体6中的一个上设置有线束插接口21，电路板4上具有与线束插接口21配合的线束插线端子24，线束插线端子24用于将气体质量传感器22的检测信号和温度测量元件8的检测信号传导至上位机。

如图5示出了电路板4的结构图，电路板4布置有金属氧化物气体传感器，预留四个限位孔23，具有线束插线端子24。电路板4上具有温度测量元件8两端线束接口的焊点，因此电路板4与温度测量元件8使用一个线束插线端子24输出集成式传感器的电压信号即可。电路板4整体定制而成，具有实现其功能的芯片、电容、电路等。

进一步地，第一壳体3远离容纳腔的一侧设置有布置卡扣2，第一壳体3通过布置卡扣2与安装基础连接。

集成式传感器工作原理如图6所示。空气25从第一透气薄膜7进入，直接吹向温度测量元件8，随后流过金属氧化物气体传感器，最终从第二透气薄膜5流出。在此过程中，温度测量元件8和金属氧化物气体传感器变化的电压信号，由电路板4上电路输出至线束插线端子24，最终经插接线束输出至相关控制器，由控制器读取数据。根据本发明的一个方面，提供了一种车辆，包括集成空气传感装置，集成空气传感装置为上述的集成空气传感装置。

在一个可选的实施例中，集成式传感器整体结构分解如图2所示，由第一壳体3、第一透气薄膜7、温度测量元件8、电路板4、第二透气薄膜5、第二壳体6组成。本实施例为空心长方体状。各结构材料选择为，第一壳体3、第二壳体6为ABS塑料；第一透气薄膜7、第二透气薄膜5为附有特殊特氟龙材料的薄膜，具有良好的通气性和防水性；温度测量元件8为NTC热敏电阻；电路板4为常规印刷电路板材料。

第一壳体3由模具注塑成型，结构如图3所示，两侧分别预留气流进口14、气流出口15，壳内靠近气流进口14处预留定位圆柱作为第一限位件，壳内靠近气流出口15处预留第一空心圆柱9，第二空心圆柱10，第三空心圆柱11，第四空心圆柱12。第一壳体3壳外预留布置卡扣2。

第二壳体6由模具注塑成型，结构如图4所示，两侧分别预留气流进口14、气流出口15，壳内靠近气流进口14处预留第二限位件20，壳内靠近气流出口15处预留第一凸台16，第二凸台17，第三凸台18，第四凸台19，壳内预留线束插接口21。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

提供一种温度与空气质量集成式传感器，其具有感知温度和感知空气质量两种功能，提高传感器集成度，增强传感器布置的可拓展性，且可以降低传感器制造成本。

集成式传感器可以应用于不同的车辆上。车辆包括新能源车辆和传统油车。新能源汽车指的是使用非传统燃料或能源的汽车，以减少对环境的污染和降低对传统石油能源的依赖。以下是对新能源汽车的介绍：

1、电动汽车(EV)：电动汽车使用电池储存能量，通过电动机驱动车辆。电动汽车不会产生尾气排放，因此对环境友好。它们可以通过插电充电或使用充电桩进行充电。

2、混合动力汽车(HEV)：混合动力汽车结合了内燃机和电动机的技术，以提高燃油效率和减少尾气排放。这些汽车可以使用内燃机和电动机分别或同时驱动车辆。

3、燃料电池汽车(FCV)：燃料电池汽车使用氢气和氧气作为燃料，通过化学反应产生电能来驱动电动机。这些汽车的尾气排放只是水蒸气，因此对环境无污染。

4、太阳能汽车：太阳能汽车使用太阳能充电电池，以供电给电动机驱动车辆。这些汽车通常在车顶安装太阳能板，以捕捉太阳能来充电。

新能源汽车的优势包括：环保，减少尾气排放；节约能源，减少对石油的依赖；降低交通噪音；提高能源利用效率；未来可能降低运营成本等。然而，新能源汽车也面临一些挑战，如高价格、充电基础设施的不完善和充电时间较长等。

新能源汽车中，依靠电驱总成进行驱动的电动汽车和混合动力汽车逐渐普及，本申请还提供了一种电动汽车或混合动力汽车，其包括集成空气传感装置包括：壳体、电路板4、温度测量元件8。壳体具有容纳腔，壳体具有开口，容纳腔通过开口与外界连通。电路板4位于容纳腔内，电路板4上设置有气体质量传感器22。温度测量元件8与电路板4电性连接，温度测量元件8与壳体连接；其中，温度测量元件8用于测量经开口进入容纳腔内的气流的温度，气体质量传感器22用于测量经开口进入容纳腔内的气流的组分与比例。

传统内燃汽车是一种以内燃机为动力源的机动车辆。它使用燃油燃烧产生的热能驱动车辆运转。传统内燃汽车主要包括汽油车和柴油车两种类型。

汽油车是使用汽油作为燃料的内燃汽车。它的发动机是由活塞、气缸、燃烧室、点火系统等组成。燃油在气缸内被喷射进入燃烧室，然后点火产生火花，使燃油燃烧，释放出能量驱动活塞运动，从而带动车辆前进。汽油车具有高速度、加速迅猛的特点，适合高速公路等道路条件。

柴油车则是使用柴油作为燃料的内燃汽车。它的发动机结构与汽油车类似，但柴油车的点火方式是通过压力点火，即将柴油喷射进气缸内，借助高压产生的热能引燃柴油。相比汽油车，柴油车具有更高的燃烧温度和压缩比，使得柴油车的燃烧更充分，效率更高。柴油车在经济性和耐久性方面优于汽油车，适合长途运输和重载工作。

不管是汽油车还是柴油车，其均可布置本申请所提供的集成空气传感装置。也即提供了一种内燃机车，集成空气传感装置包括：壳体、电路板4、温度测量元件8。壳体具有容纳腔，壳体具有开口，容纳腔通过开口与外界连通。电路板4位于容纳腔内，电路板4上设置有气体质量传感器22。温度测量元件8与电路板4电性连接，温度测量元件8与壳体连接；其中，温度测量元件8用于测量经开口进入容纳腔内的气流的温度，气体质量传感器22用于测量经开口进入容纳腔内的气流的组分与比例。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。