車載空調控制系統開發淺析

楊邵武,李小龍

（惠州市德賽西威汽車電子有限公司，516006）

受市場競爭的影響，制作商不斷的創造更加優越的駕駛環境，完善車載空調技術，而汽車環境溫度控制是這一項目中最大的問題之一。

1 汽車空調技術

1.1 汽車空調的工作原理

現代車載空調系統主要有三點功能：冷風供應、暖風供應和保持車內通風，完成汽車內部空間的溫度、濕度、通風性以及清潔度的調控。如今，大部分的中小型車載空調系統使用的都是蒸汽壓縮式制冷循環，這種系統的設計及技術已經成熟應用，它的主要構成部分有空調壓縮機、冷凝器、節流設備和蒸發器等。

空調制冷系統利用的是將制冷劑由液態轉化為氣態時需要吸收空氣熱量的原理，壓縮機將制冷劑進行壓縮,高溫高壓制冷劑氣體進入冷凝器管道被降溫,經過干燥器處理后變成高壓液體,再通過膨脹閥節流處理變成低溫、低壓的低能量液體。低能量液體在蒸發器內吸收由通風系統送來的空氣熱量而蒸發,達到制冷的功能。

汽車供暖系統多使用的兩組工作方法為：水暖式和空暖式。水暖式供暖是用發動器的工作熱水經由熱水閥注入熱交換器，運用風扇或者蒸發器將吸收熱水能量后的空氣送進車內。空暖式的工作原理是利用汽車發動機排除廢氣時產生的熱量來加熱空氣，使用氣熱管換熱器就能讓排出廢氣和進入車內的暖空氣互不影響，安全性能高。

汽車的通風系統主要是使用馬達驅動鼓風機風扇對各種風門的風量調節，達到汽車內外空氣的循環，實現通風和熱交換的功能。

1.2 汽車空調的特殊性

汽車空調的特殊性要求了它與普通空調在結構、材料、布局、安裝、設計與技術方面有極大差異。車用空調壓縮機使用開啟式的結構形式，對空調系統軸封要求極高；汽車的空間較小，乘客多，對空調造成的熱、濕負擔大，氣流不能均勻分布，對車用空調系統的制冷要求高，要降溫速度快；當車載空調系統需要消耗汽車發動機的能量時，需要思考到系統對汽車動力性能的作用，同時思考車速變化對空調系統流量控制與冷熱控制的影響；由于汽車的構造非常緊密，對可安裝空調設置的空間非常小，不僅對車載空調設備的外形、體積和質量要求都比較嚴格，對其性能與選型也會帶來影響；汽車空調系統的振動、噪音、安全性能等技術要求比較高；車用空調設備的安裝、結構和外形也要考慮到對汽車底盤、車身、結構及汽車穩定性、安全性的影響。

2 車載空調硬件總體結構

2.1 車載空調的硬件總體結構

車載空調的硬件總體結構為主控芯片UPD78F184X系列和外部電力系統構成。系統能夠對于車內發生的各種數據進行存儲與記錄，并通過外部電路向主控芯片發送用戶的操作命令，主控芯片能夠根據用戶的操作命令和車載空調的循環模式，進行相應的系統處理，讓相應的設備完成用戶的操作命令，并且通過顯示屏幕顯示當前的系統信息。系統工作圖如3-1所示。

2.2 電動機的工作實現

電動機的工作實現是由主控芯控制電動機驅動芯片驅動電動機工作。車載空調的空氣循環風門電機，冷熱空氣混合風門電機和出風模式電機有其單獨的驅動電路；驅動電路的連接方式相同。

2.3 車內溫度顯示與驅動電動機模式

外部電力系統和主控芯片的系統設置中具有轉換模式的功能。在車載空調的溫度顯示屏幕中，當AD 改變為常溫溫度電路模式的時候，常溫溫度空調電阻和電動機驅動電阻上的電流大小變為相應的標準。在車載空調的電動機電壓顯示屏幕中，當AD改變為驅動電動機模式時，電動機的驅動模式變化為相應的參數標準。車內外溫度顯示，車內溫度顯示和電動機的溫差變化的電路連接方式使用統一的標準。

2.4 壓縮機的驅動模式

壓縮機的驅動模式是使用外部電路進行控制的。車載空調冷空氣制造時，壓縮機就由外部電路進行開關控制，壓縮機工作狀況，見圖3-2.

2.5 CAN模塊電路

主控芯片包括CAN模塊，車載空調 CAN 總線是由CAN收發器（例如TJA1040）進行相關數據傳輸，能夠按照主控芯片的命令和CAN總線通信協議完成信息傳遞。

3 軟件設計

3.1 嵌入式軟件的特點

圖3-1 空調系統工作圖

圖3-2 壓縮機工作圖

嵌入式系統的工作多，如何同時處理不同的命令是由車載空調系統的性能決定的，提高車載空調主控芯片的處理器速度是不能完全解決這一問題。車載空調的處理速度需要通過對主控芯片和系統程序進行優化來完成的，所以車載系統的主控芯片和系統程序需要具備一定的智能化。一般的車載系統為了節省空間和加快反應速度，將嵌入式軟件安裝在主控芯片或系統程序中；考慮主控芯片存儲空間的有限性，所以對程序編寫要求嚴格，減少程序的所占空間，且提高軟件速度。

3.2 總體設計

車載系統的使用者對控制按鈕進行操作能夠完成車載空調的工作狀態的變化。車載空調系統將通過系統設計的參數值運行。

3.3 各功能子程序

（1）空調定時程序

由于車載空調的主控芯片中含有程序定時的編程，利用對晶體振蕩器頻產生不同時段的中止。

（2）掉電保護子程序

車載系統的主控芯片具有掉電保護子的功能，能夠對于車載系統的驅動器狀態進行顯示。并將查詢動作顯示于程序中，方便觀察系統電壓的改變。

（3）CAN 程序的開關操作

CAN程序的開關操作是由車載系統的主控芯片控制的。

（4）按鍵/顯示子程序

按鍵檢測采用單片機應用系統中最常用的高低電平檢測進行判斷按鍵是否按下。顯示功能是通過主控芯片控制液晶屏（LCD）驅動芯片（例如PCA85162）進行信息顯示。

4 總結

由汽車空調發展過程可以看出，汽車空調發展前景是實現智能化、自動化和舒適化。由此看來，控制系統的技術創新在汽車空調中有著重要影響。車載空調的發展與現代工業及技術的進步緊密相連。在此同時，隨著社會經濟發展的帶動下，人們生活條件也在不斷提升，人們對與汽車的性能要求在不斷的提高，車載空調系統的市場需求額在不斷增長。一個好的車載空調系統是具備智能化和現代化的技術，對于車內冷暖風的制造、車內空氣濕度含量、風速的調節以及良好的通風性和清潔度等，為駕駛者和乘客提供一個舒適的駕駛環境，讓駕駛者的頭腦保持清晰的視野和清醒，減少出現駕駛安全的問題，為車輛的駕駛者和乘客安全提供保障。

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