汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

金孟（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定　071000）

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汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

金孟
（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定071000）

摘要：闡述風(fēng)門執(zhí)行器在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹風(fēng)門執(zhí)行器的種類及選型上的注意要點(diǎn)，列出目前市場(chǎng)現(xiàn)狀并展望未來。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；空調(diào)器；風(fēng)門執(zhí)行器

隨著汽車研發(fā)技術(shù)和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車空調(diào)的舒適性要求也越來越高，汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)逐步普及。汽車自動(dòng)空調(diào)調(diào)節(jié)器（簡(jiǎn)稱HVAC）風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)與手動(dòng)空調(diào)不同的是，一個(gè)是用拉絲（有硬拉絲和軟拉絲之分）控制，一個(gè)是執(zhí)行器控制（俗稱風(fēng)門執(zhí)行器）。拉絲控制是機(jī)械式的，人通過手動(dòng)旋鈕帶動(dòng)拉絲控制HVAC風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)；風(fēng)門執(zhí)行器是通過接收空調(diào)ECU發(fā)出的相應(yīng)信號(hào)來執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，帶動(dòng)HVAC風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)空調(diào)不同出風(fēng)模式的調(diào)節(jié)。

1　風(fēng)門執(zhí)行器在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

風(fēng)門執(zhí)行器主要是調(diào)節(jié)HVAC風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)，常用于HVAC的冷暖、模式、內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門的調(diào)節(jié)。內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門通過調(diào)節(jié)進(jìn)入車內(nèi)新鮮空氣的比例；冷暖風(fēng)門通過調(diào)節(jié)經(jīng)過暖風(fēng)芯體（或風(fēng)暖PTC加熱器）表面空氣量進(jìn)入車內(nèi)的冷或暖風(fēng)比例；模式風(fēng)門通過調(diào)節(jié)車內(nèi)吹臉、吹腳、除霜、吹腳除霜送風(fēng)模式的切換。

手動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)一般只有內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門使用風(fēng)門執(zhí)行器；自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)則每個(gè)風(fēng)門都需要用風(fēng)門執(zhí)行器，且風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)的控制精度要求高，自動(dòng)空調(diào)ECU在采集到相應(yīng)的環(huán)境溫度信號(hào)后，根據(jù)自身標(biāo)定的邏輯信號(hào)輸入給風(fēng)門執(zhí)行器，風(fēng)門執(zhí)行器調(diào)節(jié)HVAC各風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)位置達(dá)到相應(yīng)出風(fēng)模式。

2　風(fēng)門執(zhí)行器的種類

隨著空調(diào)技術(shù)的逐步發(fā)展，風(fēng)門執(zhí)行器也在逐步更新，目前各空調(diào)廠常用的有伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、用于LIN網(wǎng)絡(luò)的LIN風(fēng)門執(zhí)行器。也有使用光電風(fēng)門執(zhí)行器的，但價(jià)格高，目前國(guó)內(nèi)不是很普遍，歐美高端車型上使用較多。

2.1伺服電機(jī)

在沒有步進(jìn)電機(jī)之前，執(zhí)行器普遍采用伺服電機(jī)，因?yàn)槠涫怯尚≈绷麟妱?dòng)機(jī)為動(dòng)力帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，再配有簡(jiǎn)單的線路板電路組成（圖1a）。常用的電路又分為兩點(diǎn)（正反轉(zhuǎn)）式（圖1b）的和反饋式的（圖1c）。隨著集成化的發(fā)展，線路板逐步被電位器代替（1d）。其原理是接收空調(diào)ECU輸入的電壓信號(hào)，風(fēng)門執(zhí)行器運(yùn)行相應(yīng)的角度。

2.2步進(jìn)電機(jī)

與伺服電機(jī)不同的是，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力來源是線圈，步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗地講：當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（稱為步距角）。它的旋轉(zhuǎn)是以一定的角度運(yùn)行的，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量達(dá)到精確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)齒輪箱結(jié)構(gòu)及電氣原理、驅(qū)動(dòng)順序如圖2所示。

圖2　步進(jìn)電機(jī)齒輪箱及電氣原理、驅(qū)動(dòng)順序

驅(qū)動(dòng)原理：0到Ⅲ是一個(gè)脈沖，0到Ⅲ為一個(gè)脈沖的4個(gè)拍。第1拍：3、6接負(fù)極，2、5接正極，此時(shí)線圈2-3，5-6導(dǎo)通，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)18°；第2拍：3、4接負(fù)極，2、5接正極，此時(shí)線圈2-3，4-5導(dǎo)通，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)18°；第3拍：1、4接負(fù)極，2、5接正極，此時(shí)線圈1-2，4-5導(dǎo)通，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)18°；第4拍：1、6接負(fù)極，2、5接正極，此時(shí)線圈1-2，5-6導(dǎo)通，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)18°。齒輪傳動(dòng)比為1∶360，每一拍輸出齒輪運(yùn)行18/360=0.05°，一個(gè)脈沖運(yùn)行0.05×4拍=0.2°。

2.3LIN風(fēng)門執(zhí)行器

隨著車聯(lián)網(wǎng)逐步普及，CAN網(wǎng)絡(luò)和LIN網(wǎng)絡(luò)在空調(diào)系統(tǒng)中也逐步得到運(yùn)用。由于LIN網(wǎng)絡(luò)價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，空調(diào)系統(tǒng)使用普遍較多。為了便于風(fēng)門執(zhí)行器在LIN網(wǎng)絡(luò)中使用，與伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)不同是的，LIN風(fēng)門執(zhí)行器內(nèi)部多了一個(gè)帶有A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。LIN風(fēng)門執(zhí)行器廠家也在優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，為整車的輕量化節(jié)省空間，但由于增加了芯片，其價(jià)格偏高，目前市場(chǎng)上還沒有普遍使用。

3　風(fēng)門執(zhí)行器的選型

目前市場(chǎng)上普遍使用的風(fēng)門執(zhí)行器外形結(jié)構(gòu)有4種，如圖3所示。

圖3　風(fēng)門執(zhí)行器外形圖

在選型的時(shí)候，一般根據(jù)以下幾點(diǎn)進(jìn)行選擇：①HVAC的安裝結(jié)構(gòu)；②整車的輕量化要求；③自動(dòng)空調(diào)對(duì)風(fēng)門運(yùn)轉(zhuǎn)精度的要求；④空調(diào)對(duì)出風(fēng)模式切換速度的要求；⑤內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門多選擇兩點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

［1］凌永成.汽車空調(diào)技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

［2］陳寧寧，胡正聰.一種汽車空調(diào)風(fēng)門執(zhí)行器［P］.公開（公告）號(hào)CN203628966U.

［3］吳柳燕，柯勝濤，孫強(qiáng).汽車智能三區(qū)空調(diào)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.汽車實(shí)用技術(shù)，2015，（8）：36-39.

（編輯心翔）

Structure and Application of Automotive Air Conditioning Damper Actuator

JIN Meng
（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei，Baoding 071000，China）

Abstract：The article elaborates application of damper actuators as a part of the air conditioning system，introduces types of damper actuators and choosing tips，and also discusses the current market condition and future development.

Key words：A/C system；air conditioning；damper actuators

中圖分類號(hào)：U463.851

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003-8639（2016）06-0067-02

收稿日期：2015-12-21；修回日期：2016-01-08

作者簡(jiǎn)介：金孟（1989-），安徽阜陽人，從事汽車空調(diào)設(shè)計(jì)工作。