賀國慶，周映東，葛渝清

（北汽銀翔汽車有限公司研發(fā)一中心電器開發(fā)所，重慶 401533）

乘用車雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

賀國慶，周映東，葛渝清

（北汽銀翔汽車有限公司研發(fā)一中心電器開發(fā)所，重慶 401533）

1 DAAC的原理及結(jié)構(gòu)

1.1 DAAC的定義

通過自動(dòng)、持續(xù)地調(diào)節(jié)和控制汽車空調(diào)系統(tǒng)的出風(fēng)溫度、吹風(fēng)模式、風(fēng)量大小等參數(shù)，使車內(nèi)的溫度恒定在用戶設(shè)定的2個(gè)不同的目標(biāo)溫度（如主駕駛區(qū)域溫度tsl和副駕駛區(qū)域溫度tsr）的空調(diào)系統(tǒng)稱為雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。DAAC的溫度控制區(qū)域示意圖如圖1所示。

1.2 DAAC的組成

DAAC主要由壓縮機(jī)總成、冷凝器總成、雙溫區(qū)HVAC（Heating Ventilating and Air Conditioning，暖通空調(diào)箱）總成、雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)控制面板總成、各類傳感器總成及管路總成等六大部分組成，如圖2所示。

1.3 DAAC的分類

根據(jù)能控制參數(shù)的多少，DAAC主要分為3類，第1類為初級(jí)型，第2類為中級(jí)型，第3類為高級(jí)型，其特點(diǎn)見表1。

1.4 DAAC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

顏色釉在窯變下色彩具有獨(dú)特的魅力和隨意性、以及不可復(fù)制性讓人著迷，筆者在二次創(chuàng)作時(shí)，根據(jù)色釉的奇妙變化所產(chǎn)生的豐富色彩，進(jìn)行山水畫創(chuàng)作。仁者樂山、智者樂水，伯牙與子期的《高山流水》可謂千古絕唱。伯牙善鼓琴，子期善聽。伯牙鼓琴，志在登高山。子期說到：“善哉！峨峨兮若泰山！志在流水，洋洋兮若江河。

圖1 DAAC的溫度控制區(qū)域示意圖

圖2 DAAC的組成示意圖

為了實(shí)現(xiàn)2個(gè)溫區(qū)的溫度能獨(dú)立調(diào)節(jié)和控制，DAAC的HVAC空調(diào)箱總成與單溫區(qū)的相比有較大的差別。對于初級(jí)型的空調(diào)箱總成，其空氣分配箱被分隔成2個(gè)獨(dú)立的左右混合溫區(qū)，并由2個(gè)獨(dú)立的冷暖混合風(fēng)門分別控制，其基本結(jié)構(gòu)示意見圖3。中級(jí)型的空調(diào)箱總成，在初級(jí)型的基礎(chǔ)上，將模式風(fēng)門變成左右獨(dú)立，并可以分別控制。高級(jí)型的空調(diào)箱總成，又在中級(jí)型的基礎(chǔ)上，將鼓風(fēng)電機(jī)總成變成左右獨(dú)立，并可以分別控制。

圖3 初級(jí)型DAAC的HVAC總成結(jié)構(gòu)示意圖

表1 DAAC分類及特點(diǎn)

DAAC的壓縮機(jī)總成、冷凝器總成、管路總成及空調(diào)控制面板總成等，與單溫區(qū)的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)基本相同或類似，并無本質(zhì)的區(qū)別，只是控制算法和標(biāo)定更復(fù)雜，工作量更大［1］。

1.5 DAAC的工作原理

1.5.1 DAAC的控制原理

空調(diào)控制面板總成從各種傳感器和CAN總線接收到自動(dòng)控制需要的溫度信號(hào)（車外溫度、車內(nèi)溫度、吹面／吹腳出風(fēng)口溫度、蒸發(fā)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫等）、日照強(qiáng)度信號(hào)、車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、制冷劑壓力信號(hào)等各種輸入信號(hào)，并根據(jù)乘客設(shè)定的車內(nèi)溫度（tsl和tsr），通過一系列的比較、計(jì)算、邏輯判斷和補(bǔ)償后，輸出一組控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)值，如：①壓縮機(jī)的啟停和確定壓縮機(jī)排量大?。ㄊ褂米兣帕繅嚎s機(jī)時(shí)）；②空調(diào)箱總成的冷暖混合風(fēng)門開度大?。ǚ謩e確定左、右風(fēng)門的開度大小，可以從全開無級(jí)變化到全閉）；③模式風(fēng)門的吹風(fēng)模式（如有2套獨(dú)立控制的模式風(fēng)門時(shí)，則分別確定左、右模式風(fēng)門的模式位置，一般有2～4個(gè)模式）；④風(fēng)量大?。ㄈ缬?套獨(dú)立控制的鼓風(fēng)機(jī)時(shí)，則分別確定左、右出風(fēng)口的風(fēng)量大小，可以從最小風(fēng)量無級(jí)變化到最大風(fēng)量）；⑤循環(huán)風(fēng)門位置（常用的按內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)位置控制，少數(shù)按比例控制）等，使車內(nèi)的溫度自動(dòng)恒定在乘客設(shè)定的溫度值（tsl和tsr）上。當(dāng)上述輸入信號(hào)或溫度設(shè)定值隨機(jī)變化時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)跟蹤、控制和調(diào)節(jié)上述輸出參數(shù)，使車內(nèi)溫度一直恒定在設(shè)定溫度值（tsl和tsr）上［2］。

1.5.2 DAAC的電路原理框圖

初級(jí)型DAAC的電路原理如圖4所示。其它兩型的則是在此基礎(chǔ)上相應(yīng)增加一套模式風(fēng)門控制電路和風(fēng)量控制電路即可。

1.5.3 DAAC的常用核心電路芯片

DAAC的常用核心電路芯片見表2。

圖4 初級(jí)型DAAC的電路原理框圖（幻速S6）

1.5.4 DAAC的算法簡介

在HVAC總成中，從蒸發(fā)器芯體吹出的冷氣流由冷暖混合風(fēng)門控制，見圖5（以左溫區(qū)為例，右溫區(qū)相同）。當(dāng)冷暖風(fēng)門全開時(shí)，為最大制熱狀態(tài)；當(dāng)冷暖風(fēng)門全閉時(shí)，為最大制冷狀態(tài)；當(dāng)冷暖風(fēng)門按一定比例打開時(shí)，為自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)狀態(tài)［1-2］。

將圖5簡化成圖6。根據(jù)熱力學(xué)原理，從圖6中可得

式中：TO——混合溫度；Tn——暖風(fēng)溫度；Tg——冷風(fēng)溫度；Gn——暖風(fēng)空氣質(zhì)量；Gg——冷風(fēng)空氣質(zhì)量。因此，通過控制冷暖風(fēng)門的開度和位

置即可控制出風(fēng)溫度，從而實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度的目的。當(dāng)然，為了更加精確和平滑地將車內(nèi)溫度控制和調(diào)節(jié)到設(shè)定溫度（tsl和tsr）上，還需要根據(jù)車外溫度、車內(nèi)溫度、日照強(qiáng)度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫等各種輸入信號(hào)的變化，對冷暖風(fēng)門的開度值進(jìn)行修正和補(bǔ)償，同時(shí)還要對模式風(fēng)門和出風(fēng)風(fēng)量進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，最終得出一組冷暖風(fēng)門、模式風(fēng)門及風(fēng)量的輸出值。其控制和補(bǔ)償?shù)氖疽庖妶D7。

1.5.5 DAAC的主程序框圖簡介

圖8為DAAC的主程序框圖，主要包括：①程序初始化；②按鍵檢測；③輸入信號(hào)采集、接收及處理；④計(jì)算、比較、邏輯判斷、插值補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)算處理及工況記憶、存貯處理；⑤輸出控制和驅(qū)動(dòng)等幾大部分。

表2 DAAC常用核心電路芯片表

圖5 DAAC的氣流混合示意圖

圖6 DAAC的氣流混合簡圖

1.6 DAAC的標(biāo)定簡介

在DAAC的算法中，一般未考慮整車負(fù)荷及流場的因素、各種傳感器也是按理想狀態(tài)處理（未考慮安裝位置、氣流等），更未考慮HVAC總成的溫度控制特性和溫度線性特性等的影響。但上述因素對整車溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的影響非常巨大，因此，必須在實(shí)車狀態(tài)下對算法進(jìn)行補(bǔ)償和修正，即進(jìn)行標(biāo)定工作。空調(diào)控制面板的標(biāo)定有3種方式：①計(jì)算機(jī)仿真標(biāo)定；②在整車環(huán)境模擬試驗(yàn)室中進(jìn)行標(biāo)定；③整車道路試驗(yàn)標(biāo)定。

標(biāo)定工作需針對夏季、春秋季和冬季3個(gè)季節(jié)不同的工況參數(shù)變化來進(jìn)行，標(biāo)定工作的要求及特點(diǎn)見表3。

圖7 初級(jí)型DAAC的控制和補(bǔ)償示意圖

圖8 DAAC的主程序框圖

2 DAAC的應(yīng)用

目前各主要自主品牌及合資品牌的轎車和SUV的車型，B級(jí)及以上的車型大多數(shù)均配置DAAC，詳見表4。

3 DAAC的故障診斷

由于DAAC的空調(diào)控制面板總成均由MCU進(jìn)行自動(dòng)控制，且通過CAN總線進(jìn)行通信，所以可以非常方便地實(shí)現(xiàn)在線程序刷新、開機(jī)自檢、故障診斷及故障代碼輸出及查詢等功能，使得DAAC的升級(jí)換代、故障檢查變得非常簡單、快捷和高效。幻速S6的空調(diào)系統(tǒng)故障代碼表見表5，維修人員可以根據(jù)故障代碼快速確定故障模式并進(jìn)行修理。

4 結(jié)束語

DAAC能提供更加個(gè)性化的空調(diào)控制方式，可以提高車內(nèi)溫度的控制精度和平穩(wěn)性，能較大地改善和提升駕乘的舒適性。因此，越來越多的汽車生產(chǎn)廠家將其做為標(biāo)準(zhǔn)配置應(yīng)用在其研發(fā)的汽車產(chǎn)品中，以提升產(chǎn)品的競爭力。它是今后汽車空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。

表3 DAAC的標(biāo)定要求及特點(diǎn)

表4 常見配置DAAC的車型表

表5 幻速S6空調(diào)系統(tǒng)故障代碼表

［1］方貴銀，李輝.汽車空調(diào)技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：261-267，351-411.

［2］陳孟湘.汽車空調(diào)原理、結(jié)構(gòu)、安裝、維修［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，1997：100-101，232-234.

（編輯 楊景）

U463.851

B

1003－8639（2016）08－0058－05

2016-01-25；

2016-03-04

賀國慶（1985-），男，重慶人，空調(diào)室主任，長期從事汽車電器、汽車空調(diào)等的開發(fā)和研究；周映東（1981-），男，重慶人，所長，長期從事汽車電器系統(tǒng)的開發(fā)和研究；葛渝清（1957-），男，重慶人，工程師，長期從事汽車電器、汽車空調(diào)等的開發(fā)和研究。