曾玉輝

（韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東韶關(guān) 512023）

汽車空調(diào)控制系統(tǒng)研究

曾玉輝

（韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東韶關(guān) 512023）

隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代汽車的空調(diào)已經(jīng)由計算機(jī)控制，空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)ζ噧?nèi)空氣的溫度、濕度及清潔度進(jìn)行控制，并且實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，給車內(nèi)的乘客提供一個良好、舒適的環(huán)境。本文對汽車空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)問題進(jìn)行分析和探討。

汽車；自動空調(diào)；控制系統(tǒng)

當(dāng)前所有汽車配備的幾乎都是自動空調(diào)控制系統(tǒng)，自動空調(diào)與手動空調(diào)一樣包括5個部分，分別是制冷系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、取暖系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)和控制系統(tǒng)［1］，前4個系統(tǒng)原理基本相同，差異體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，當(dāng)前很多汽車都搭載電控自動空調(diào)，能夠?qū)噧?nèi)的溫度、風(fēng)量、出風(fēng)口和吸入口、壓縮機(jī)等進(jìn)行控制與診斷，這些控制是通過改變風(fēng)門位置、熱水閥的開度等來實(shí)現(xiàn)的。

1 汽車自動空調(diào)的組成

1.1 制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)是為車內(nèi)提供冷空氣的系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器等元件組成，制冷時一般采用蒸氣壓縮，制冷劑在蒸發(fā)時會吸收熱量，從而使得車內(nèi)的溫度降低。在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器是冷源，其溫度是低于空氣露點(diǎn)溫度的。制冷系統(tǒng)具有除濕和空氣凈化的功能，能夠使得車內(nèi)空氣變得十分涼爽。

1.2 取暖系統(tǒng)

取暖系統(tǒng)是為車內(nèi)提供暖風(fēng)的系統(tǒng)，一般采用冷卻液加熱的方式，可以將發(fā)動機(jī)的出水口的冷卻液通入到暖風(fēng)水箱中，然后再用鼓風(fēng)機(jī)將水箱周圍的熱空氣吹入車內(nèi)，由于暖風(fēng)的溫度較高，還能去除前擋風(fēng)玻璃上的霧氣和霜。

1.3 通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)是為車內(nèi)送風(fēng)的系統(tǒng)置，其中包含送風(fēng)道及風(fēng)門等部件。當(dāng)前使用最多的通風(fēng)系統(tǒng)是將車內(nèi)的空氣與車外的空氣風(fēng)門調(diào)節(jié)之后再通過蒸發(fā)器冷卻除濕，使得一部分可以進(jìn)入加熱器，送出來的是冷風(fēng)和暖風(fēng)的混合風(fēng)，再按照風(fēng)速、風(fēng)力的大小要求將其送入車內(nèi)。

1.4 空氣凈化系統(tǒng)

指的是對車內(nèi)空氣進(jìn)行凈化的系統(tǒng)，一般包括空氣過濾器、電子集塵器、陰離子發(fā)生器等部分，可以對進(jìn)入車內(nèi)的空氣進(jìn)行過濾和凈化，同時排出汽車內(nèi)部的污濁空氣。

1.5 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)是對空調(diào)進(jìn)行控制的系統(tǒng)，可以對制冷和制熱的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能對車內(nèi)空氣的溫度、風(fēng)量、流向等進(jìn)行測量和控制。自動控制系統(tǒng)包括傳感器、控制中樞、執(zhí)行器三個部分，其中傳感器包括溫度選擇器、日照強(qiáng)度傳感器、風(fēng)門位置傳感器等?？刂浦袠杏须娮臃糯笃鳌㈦姌虮容^計算器、ECU 3種。電磁閥、真空轉(zhuǎn)換器等都屬于對中心控制系統(tǒng)的命令進(jìn)行執(zhí)行的元件。

2 汽車電控自動空調(diào)控制原理

電控自動空調(diào)的控制功能包括溫度控制、風(fēng)速控制、進(jìn)氣控制、氣流控制和壓縮機(jī)控制。

2.1 計算所需送風(fēng)溫度

開啟空調(diào)系統(tǒng)時，車內(nèi)人員將空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)到一個數(shù)值，空調(diào)控制系統(tǒng)根據(jù)用戶的選擇對送風(fēng)的溫度進(jìn)行計算，空調(diào)的ECU根據(jù)人員選擇的溫度、車外的環(huán)境溫度和光照傳感器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對送風(fēng)溫度進(jìn)行計算。

當(dāng)空調(diào)控制系統(tǒng)計算出送分溫度之后，會向執(zhí)行元件發(fā)出信號，實(shí)現(xiàn)對各個參數(shù)的控制。當(dāng)車內(nèi)人員選擇最高或者最低溫度時，空調(diào)的控制中心會用一個固定值來取代上述計算值，然后再對系統(tǒng)中的其他元件發(fā)布相關(guān)的執(zhí)行命令信號。

2.2 車內(nèi)溫度控制

在使用空調(diào)的過程中，車內(nèi)人員會根據(jù)需求對空調(diào)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對車內(nèi)溫度的控制，當(dāng)空調(diào)計算出送風(fēng)溫度及蒸發(fā)器的溫度信號時，就可以確定是否要向空氣混合伺服電動機(jī)通電，從而控制空氣混合風(fēng)門的位置，對車內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。

2.3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制

空調(diào)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，其送風(fēng)的速度和力度也不相同，當(dāng)用戶選擇風(fēng)力較大的位置時，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會加快，傳送的風(fēng)也會更多。

2.4 進(jìn)風(fēng)和送風(fēng)方式的控制

汽車的空調(diào)系統(tǒng)中，進(jìn)風(fēng)的方式是可以選擇的，當(dāng)用戶按下不同的進(jìn)風(fēng)方式鍵時，空調(diào)的控制中心會根據(jù)用戶的選擇和需求對進(jìn)風(fēng)的電動機(jī)進(jìn)行控制。與進(jìn)風(fēng)類似，當(dāng)按下送風(fēng)方式控制鍵時，空調(diào)控制中心會傳遞相應(yīng)的信號給執(zhí)行元件，進(jìn)行自動送風(fēng)。

2.5 壓縮機(jī)控制

壓縮機(jī)是汽車空調(diào)系統(tǒng)中的重要部分，當(dāng)按下自動控制鍵或者同時按下空調(diào)與鼓風(fēng)鍵，則會使得汽車的電磁離合器結(jié)合，壓縮機(jī)開始工作。在對空調(diào)進(jìn)行自動控制時，如果周圍環(huán)境的溫度或者蒸發(fā)器的溫度降到一定值以下，則會使得壓縮機(jī)暫停工作然后再恢復(fù)工作，實(shí)現(xiàn)間歇工作。同時，控制中心還會判斷壓縮機(jī)是否鎖死，一旦判斷鎖死則會在操作面板上提示。

3 節(jié)能型汽車空調(diào)設(shè)計

整個汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的核心是微控制器，用戶可以根據(jù)觸摸液晶屏輸入對空調(diào)的要求，用戶操作接口會將數(shù)據(jù)傳給控制器，控制器要接受用戶輸入的信息需求，根據(jù)用戶設(shè)定的目的設(shè)定所需要的制冷或制熱量，同時要對車載電瓶的情況進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電瓶電量不足，要及時報警。當(dāng)用戶所需要的制冷量不高，而且汽車的電瓶電量充足，則會啟動半導(dǎo)體制冷芯片，達(dá)到制冷目的，同時降低啟動車載壓縮機(jī)以及蒸發(fā)器工作時所消耗的能量。如果用戶的制冷需求較大，或者電瓶的電量不足，則汽車的空調(diào)控制系統(tǒng)還是會啟動車載壓縮機(jī)和蒸發(fā)器，達(dá)到制冷目的。在啟動壓縮機(jī)和蒸發(fā)器時，會通過車內(nèi)溫度傳感器和濕度傳感器對車內(nèi)的溫度及濕度進(jìn)行檢測，然后再通過微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行計算，得到相關(guān)的控制參數(shù)，再將具體的動作信號傳輸?shù)津?qū)動電路上，由驅(qū)動電路將信號進(jìn)行放大，而且分別將信號送入到蒸發(fā)器的風(fēng)機(jī)調(diào)速、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)速機(jī)、溫度門的開度、發(fā)動機(jī)調(diào)速電磁器等元件上，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的控制。

由圖1可知，各個元件組合在一起構(gòu)成一個節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)中的微控制器選擇的是三星公司的S3C210A芯片，該芯片為32位的微處理器，可以實(shí)現(xiàn)空調(diào)的主要控制任務(wù)。另外，制冷芯片也是核心芯片，該系統(tǒng)中的制冷功能由TEC1-12716型號半導(dǎo)體控制，可以對半導(dǎo)體制冷芯片的輸入電流強(qiáng)度進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的調(diào)節(jié)。汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的工作模式有2種，一種是利用半導(dǎo)體控制達(dá)到制冷目的，一種是利用壓縮機(jī)和蒸發(fā)器控制達(dá)到制冷目的。上述結(jié)構(gòu)中，壓縮機(jī)和蒸發(fā)器的作用是對蒸發(fā)器的風(fēng)機(jī)調(diào)速器、壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)速器以及溫度門的開度和發(fā)動機(jī)調(diào)速器進(jìn)行控制，從而改變制冷量。在對車內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行采樣和檢測時，使用的芯片是SHT10，對于采樣得到的數(shù)據(jù)，可以由74LS373芯片進(jìn)行鎖存，并且通過微控制器輸出的控制信號，由74LS145芯片對輸出的控制信號進(jìn)行解譯，傳給具體的動作元件。

圖1 節(jié)能型汽車空調(diào)控制系統(tǒng)

4 結(jié)語

電控自動空調(diào)是當(dāng)前汽車中常見的配置，操作簡單，控制精準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能目的，同時也能對車內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行良好控制。節(jié)約型社會發(fā)展過程中，節(jié)能型空調(diào)是未來汽車空調(diào)控制系統(tǒng)的新方向，可以實(shí)現(xiàn)對能源的控制和節(jié)約。

［1］閆國海.汽車空調(diào)控制系統(tǒng)研究［J］.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（16）：41.

Research on Automobile Air Conditioning Control System

Zeng Yuhui

（Shaoguan City Technician College，Shaoguan Guangdong 512023）

With the rapid development of electronic technology,modern automotive air conditioning has been con?trolled by the computer,the air conditioning system can control the temperature,humidity and cleanliness of the air in the car,and realize the automatic adjustment,to provide a good and comfortable environment for passengers in the car.This paper analyzed and discussed the related problems of automobile air conditioning system.

automotive；automatic air conditioning；control system

U463.851

A

1003-5168（2017）02-0067-02

2017-01-07

曾玉輝（1971-），男，大專，研究方向：汽車空調(diào)方向。