汽車空調控制面板的發展現狀研究

閔雪敏，吳柳燕，李建民

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230091）

前言

隨著科技水平的提高，人們對汽車的性能要求也越來越高，在滿足汽車基本功能的前提下，更加注重舒適性和美觀性等要求，空調模塊就是其中重要的影響因素，如空調噪聲、空調的采暖和制冷性能、空調功能的多樣性等。作為控制這些因素的空調控制面板也越來越受到廣泛關注。近年來，空調控制面板經歷了由電動到自動、由單溫區到多溫區、由按鍵到觸控等一序列變化，同時也引入很多提高舒適度性的控制策略，如熄火后利用發動機余熱（REST）給車內空間供暖、利用等離子或負離子凈化車內空氣（AQS/ION），可使壓縮機最高負荷運轉且風門開到最大的最大制冷獨立按鍵(MAX AC)等。本文將從以下方面分析空調控制模塊的現狀，并以此展望其未來的發展趨勢。

1 外觀結構

空調控制面板作為整車內飾的一部分，其安裝位置、結構、操作便捷性以及與整車匹配性都是影響主觀評價的重要方面。常見空調控制面板結構如圖1所示，主要由前殼體、按鍵、旋鈕、導光塊、PCB板以及后殼體組成，其中旋鈕結構可采用編碼器式、電位器式、刷片式，按鍵可選用微動開關、導電硅膠開關等。近年來，觸控式空調控制面板也逐漸得到認可，當人手接近控制面板時，會與下面的電極片形成電容，通過偵測電容量的變化來判斷是否按下該按鍵。與機械按鍵相比，觸控式空調面板科技感強、操作快捷方便且可避免按鍵晃動、卡鍵等問題，相應的其成本比機械式按鍵空調控制面板高些。此外，為考慮整車空間大小以及采暖和制冷性能需求，在單溫區基礎上，又逐漸引入了雙溫區、三溫區甚至更高溫區空調，并且由手動（電動）控制改為自動控制，其具體外觀結構和按鍵布局可參照表1。

圖1 空調控制面板爆炸圖

近期，為節約成本，很多廠家都將空調控制面板集成到整車MP5上，完全在MP5界面上實現手動觸控，同時引入CAN線，將空調控制信號通過CAN網絡發送給黑盒子，由黑盒子控制各驅動電機執行，并發送反饋信號給MP5。目前該種控制方式應用在很多配置觸控大屏的車型上，一方面較大的屏幕有空間布置空調控制界面，另一方面大屏便于操作。但該種方式對整車穩定性以及MP5觸控屏的質量要求較高，如果整車出現故障導致MP5黑屏或MP5觸控屏操作不靈敏，都會影響空調控制功能的執行。

表1 某汽車廠商空調控制面板外觀結構圖

2 控制原理

汽車空調的制冷是通過制冷劑的循環實現，儲液罐中高壓的液態制冷劑從膨脹閥噴出，壓強下降，體積迅速膨脹，轉化為氣體，吸收周圍的熱量，使周圍的溫度下降，氣態的制冷劑再經過壓縮機加壓形成高壓氣態的制冷劑，高壓氣態制冷劑進入冷凝器冷卻，從氣態轉化為液態，同時放出熱量，液態制冷劑再進入儲液罐，以備再次使用，這就是一個完整的制冷循環。汽車空調的采暖主要是將發動機冷卻液流過加熱器芯體，鼓風機將外部冷空氣吹向加熱器芯體，利用加熱后的空氣給車內供暖?？照{控制面板在其中就起著根據外界需求控制系統工作的作用，如圖2所示是自動空調控制原理圖?？照{控制面板采集外界操作指令，CAN網絡采集發動機水溫、車速、A/C狀態信號等，通過CPU處理后發送給黑盒子，然后再實現對各驅動電機的控制。圖中車內溫度傳感器、車外溫度傳感器以及陽光傳感器采集的數據用于計算當前工況下空調需要輸出的熱量值，從而控制溫度、風量、模式風門的運轉。各出風口溫度傳感器用于實時監測出風溫度與目標溫度的差值，根據此差值來調節溫度風門位置，進而實現閉環控制。

圖2 自動空調控制面板電氣原理圖

電動空調控制面板的控制原理相對簡單，不需要室外溫度傳感器、陽光傳感器以及各出風口溫度傳感器，也不需要用到自動控制算法，成本相對較低，適用于經濟型車型配置，但隨著技術水平不斷進步，電動空調將逐漸被自動空調所取代。此外，現代空調還附加BOOTLOAD功能，可以實現手機APP端程序刷新，更加方便快捷。

3 功能邏輯

現代汽車空調在滿足基本制冷制熱功能的同時，通過借鑒家用和商用空調的功能，又逐漸引入很多新的控制邏輯，如整車冷啟動時防冷風吹出，熱啟動時防熱風吹出；為防結霜控制，有蒸發器水溫保護；為減小空調噪聲，有切換模式降風量；當溫度調到最高或最低時，風量以最大檔運行；發動機水溫不高時，限制風速等策略，具體如表2所示。根據整車性能，各汽車廠商對于同一空調控制功能可采用不同的控制策略，在此不再詳細列出。

表2 空調控制面板功能邏輯

4 總結

本文從空調控制面板的外觀結構、電氣原理以及功能邏輯方面闡述了其當前的發展現狀。隨著人們對空調的舒適性要求提高，汽車廠商對成本控制，節能環保以及安裝結構的穩定性與便捷性等要求，汽車空調控制面板的科技感和集成度會越來越高，隨著整車互聯網以及物聯網技術的引入，也將會對空調控制功能提出更多的要求。