汽車空調控制系統研究

曾玉輝

（韶關市技師學院，廣東韶關 512023）

汽車空調控制系統研究

曾玉輝

（韶關市技師學院，廣東韶關 512023）

隨著電子技術的快速發展，現代汽車的空調已經由計算機控制，空調系統能夠對汽車內空氣的溫度、濕度及清潔度進行控制，并且實現自動調節，給車內的乘客提供一個良好、舒適的環境。本文對汽車空調系統的相關問題進行分析和探討。

汽車；自動空調；控制系統

當前所有汽車配備的幾乎都是自動空調控制系統，自動空調與手動空調一樣包括5個部分，分別是制冷系統、通風系統、取暖系統、空氣凈化系統和控制系統［1］，前4個系統原理基本相同，差異體現在控制系統上，當前很多汽車都搭載電控自動空調，能夠對車內的溫度、風量、出風口和吸入口、壓縮機等進行控制與診斷，這些控制是通過改變風門位置、熱水閥的開度等來實現的。

1 汽車自動空調的組成

1.1 制冷系統

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

1.2 取暖系統

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

1.3 通風系統

通風系統是為車內送風的系統置，其中包含送風道及風門等部件。當前使用最多的通風系統是將車內的空氣與車外的空氣風門調節之后再通過蒸發器冷卻除濕，使得一部分可以進入加熱器，送出來的是冷風和暖風的混合風，再按照風速、風力的大小要求將其送入車內。

1.4 空氣凈化系統

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

1.5 自動控制系統

自動控制系統是對空調進行控制的系統，可以對制冷和制熱的溫度進行調節，還能對車內空氣的溫度、風量、流向等進行測量和控制。自動控制系統包括傳感器、控制中樞、執行器三個部分，其中傳感器包括溫度選擇器、日照強度傳感器、風門位置傳感器等。控制中樞有電子放大器、電橋比較計算器、ECU 3種。電磁閥、真空轉換器等都屬于對中心控制系統的命令進行執行的元件。

2 汽車電控自動空調控制原理

電控自動空調的控制功能包括溫度控制、風速控制、進氣控制、氣流控制和壓縮機控制。

2.1 計算所需送風溫度

開啟空調系統時，車內人員將空調的溫度調節到一個數值，空調控制系統根據用戶的選擇對送風的溫度進行計算，空調的ECU根據人員選擇的溫度、車外的環境溫度和光照傳感器所傳輸的數據，對送風溫度進行計算。

當空調控制系統計算出送分溫度之后，會向執行元件發出信號，實現對各個參數的控制。當車內人員選擇最高或者最低溫度時，空調的控制中心會用一個固定值來取代上述計算值，然后再對系統中的其他元件發布相關的執行命令信號。

2.2 車內溫度控制

在使用空調的過程中，車內人員會根據需求對空調的溫度進行調節，從而實現對車內溫度的控制，當空調計算出送風溫度及蒸發器的溫度信號時，就可以確定是否要向空氣混合伺服電動機通電，從而控制空氣混合風門的位置，對車內的溫度進行控制。

2.3 風機轉速控制

空調風機的轉速不同，其送風的速度和力度也不相同，當用戶選擇風力較大的位置時，風機轉速會加快，傳送的風也會更多。

2.4 進風和送風方式的控制

汽車的空調系統中，進風的方式是可以選擇的，當用戶按下不同的進風方式鍵時，空調的控制中心會根據用戶的選擇和需求對進風的電動機進行控制。與進風類似，當按下送風方式控制鍵時，空調控制中心會傳遞相應的信號給執行元件，進行自動送風。

2.5 壓縮機控制

壓縮機是汽車空調系統中的重要部分，當按下自動控制鍵或者同時按下空調與鼓風鍵，則會使得汽車的電磁離合器結合，壓縮機開始工作。在對空調進行自動控制時，如果周圍環境的溫度或者蒸發器的溫度降到一定值以下，則會使得壓縮機暫停工作然后再恢復工作，實現間歇工作。同時，控制中心還會判斷壓縮機是否鎖死，一旦判斷鎖死則會在操作面板上提示。

3 節能型汽車空調設計

整個汽車空調控制系統的核心是微控制器，用戶可以根據觸摸液晶屏輸入對空調的要求，用戶操作接口會將數據傳給控制器，控制器要接受用戶輸入的信息需求，根據用戶設定的目的設定所需要的制冷或制熱量，同時要對車載電瓶的情況進行監測，一旦發現電瓶電量不足，要及時報警。當用戶所需要的制冷量不高，而且汽車的電瓶電量充足，則會啟動半導體制冷芯片，達到制冷目的，同時降低啟動車載壓縮機以及蒸發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，則汽車的空調控制系統還是會啟動車載壓縮機和蒸發器，達到制冷目的。在啟動壓縮機和蒸發器時，會通過車內溫度傳感器和濕度傳感器對車內的溫度及濕度進行檢測，然后再通過微機控制系統進行計算，得到相關的控制參數，再將具體的動作信號傳輸到驅動電路上，由驅動電路將信號進行放大，而且分別將信號送入到蒸發器的風機調速、壓縮機轉速調速機、溫度門的開度、發動機調速電磁器等元件上，實現對發動機轉速、壓縮機轉速等參數的控制。

由圖1可知，各個元件組合在一起構成一個節能型空調系統，這個系統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，可以實現空調的主要控制任務。另外，制冷芯片也是核心芯片，該系統中的制冷功能由TEC1-12716型號半導體控制，可以對半導體制冷芯片的輸入電流強度進行改變，從而實現對溫度的調節。汽車空調控制系統的工作模式有2種，一種是利用半導體控制達到制冷目的，一種是利用壓縮機和蒸發器控制達到制冷目的。上述結構中，壓縮機和蒸發器的作用是對蒸發器的風機調速器、壓縮機的轉速調速器以及溫度門的開度和發動機調速器進行控制，從而改變制冷量。在對車內的溫度和濕度進行采樣和檢測時，使用的芯片是SHT10，對于采樣得到的數據，可以由74LS373芯片進行鎖存，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行解譯，傳給具體的動作元件。

圖1 節能型汽車空調控制系統

4 結語

電控自動空調是當前汽車中常見的配置，操作簡單，控制精準，能夠實現節能目的，同時也能對車內的環境進行良好控制。節約型社會發展過程中，節能型空調是未來汽車空調控制系統的新方向，可以實現對能源的控制和節約。

［1］閆國海.汽車空調控制系統研究［J］.軍民兩用技術與產品，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：汽車空調方向。