淺談汽車空調控制系統

黃 娜， 武 萌

（陜西重型汽車有限公司 汽車工程研究院， 陜西 西安 710200）

汽車空調系統作為汽車的基本配置，是衡量車輛駕乘舒適性的重要指標之一。隨著科技的不斷發展，空調控制系統也發生了翻天覆地的變化。從最初的機械式控制器到現在的智能化自動控制器，對空調系統的控制更加精細，控制策略越來越復雜，空調舒適度也不斷提升。

1 汽車空調控制器的發展歷程

汽車空調是空調領域中的一個分支，是通過某種方式使得駕駛室內空氣的溫度、濕度等環境因素達到駕乘人員舒適的狀態。空調控制器是汽車空調的核心控制部件，控制空調系統各執行機構的運行，其發展歷程主要有以下幾個階段。

1.1 機械式汽車空調控制器

機械式汽車空調控制器是最早的空調控制器，手動操作式，不具備邏輯處理功能，無電路板，靠機械連接來控制空調風門機構的運轉。成本低，控制精度也低，在市場上已經幾乎看不到了。機械式汽車空調控制器如圖1所示。

圖1 機械式汽車空調控制器

1.2 電動電子式汽車空調控制器

電動電子式汽車空調控制器取代了機械式控制器，進入了電子時代，有電路板和CPU，具備了一定的邏輯處理功能，控制精度大大提高。此種控制器在低配版的轎車上仍然使用，在重卡車上更是常見。電動電子式汽車空調控制器如圖2所示。

圖2 電動電子式汽車空調控制器

1.3 自動汽車空調控制器

較電動電子式汽車空調控制器更先進的控制器類型，具備復雜的邏輯處理功能，能夠采集環境溫度、駕駛室室內溫度、出風口溫度、陽光照度等環境條件，控制空調系統自動運行。與電動電子式控制器最明顯的區別是在操控面板上增加了“AUTO”按鍵，駕駛員可一鍵操作，簡便易用，駕乘體驗舒適度高。自動汽車空調控制器如圖3所示。

自動汽車空調控制器是當前轎車上的主流配置，在重卡車上的應用也愈來愈多。

1.4 多溫區自動汽車空調控制器

較自動汽車空調控制器更加智能化，對駕駛室內不同區域實現不同的控制，滿足駕乘人員對于空調的不同需求，即提高了駕駛員的工作效率，又保護了乘員的身體健康。

多溫區自動空調控制器的邏輯處理功能更加復雜，需采集多路溫度傳感器、濕度傳感器、陽光傳感器等的信息，對不同區域的空調執行機構獨立控制，是目前舒適度最高的一種控制系統，在轎車的高端配置中已逐步普及。多溫區自動汽車空調控制器如圖4所示。

圖4 多溫區自動汽車空調控制器

2 多溫區自動空調控制方式簡介

目前高端車空調系統較多采用雙區、3區和4區自動空調系統。以雙溫區空調為例，對空調控制策略進行簡單的介紹。

雙溫區空調主要是滿足駕駛員側和副駕駛側對空調的不同需求。空調操作面板上設計兩個設定溫度調整裝置，方便各區域人員操控。在兩個溫區分別設置室內溫度傳感器、陽光傳感器、風門溫度傳感器，在HVAC上兩個溫區有獨立的風門及電機，以實現兩個區域溫度的獨立調節。

空調控制器接收兩個區域的設置溫度，并根據兩個區域不同的環境溫度參數，控制各區域風門電機執行相應動作，達到不同的溫度控制效果。

雙區空調在操作面板上增加了“SYNC”按鍵，此按鍵為同步按鍵，按鍵信號有效后，工作指示燈點亮，兩個溫區設定溫度統一按主駕駛側設定溫度執行，并同步增大或減小。此時車輛內部相當于一個溫區。當操作副駕駛側的設定溫度時，退出同步狀態，“SYNC”按鍵工作指示燈熄滅，副駕駛側恢復獨立控制功能。

3 空調舒適性附加功能

空調舒適性附加功能由空調控制器控制實現，是空調控制器的擴展功能，可根據車輛情況進行自適應配置或通過配置字下發配置。

3.1 駐車空調

駐車空調是在車輛駐車時、發動機已關閉狀態下，通過蓄電池或其它裝置驅動的空調系統，是對傳統空調的補充，在重卡車上應用較廣泛。滿足駕駛員裝卸貨等待時，或夜晚在車上休息時對空調的應用需求。能夠降低整車能耗和噪聲，提升駕駛舒適性。

一般燃油車的駐車空調有獨立的壓縮機和散熱風扇，由車輛蓄電池提供電源，因此駐車空調運行過程中必須有蓄電池電壓保護功能，蓄電池電壓低于設定值時自動關閉空調，為車輛啟動預留足夠的電量。而電動車的駐車空調可與行車空調共用一套壓縮機和散熱裝置。

3.2 空氣凈化

空氣凈化主要包含車內外空氣品質監測和負離子凈化空氣功能，由PM2.5傳感器和負離子發生器組成。PM2.5傳感器探測環境中PM2.5濃度值，為負離子發生器的工作提供依據。負離子發生器是一種生成空氣負離子的裝置，該裝置將輸入的直流電經過處理高速地放出大量的電子，而電子無法長久存在于空氣中（存在的電子壽命只有ns級），立刻會被空氣中的氧分子捕捉，從而生成空氣負離子。負離子具有消除導味、煙霧、強力殺菌等凈化空氣的效果。負離子發生器的原理框圖如圖5所示。

圖5 負離子發生器的原理框圖

3.3 智能診斷

空調控制器檢測各負載 （各風門電機、室內溫度傳感器、室外溫度傳感器、蒸發器溫度傳感器、吹腳溫度傳感器、陽光傳感器等） 的工作特性，能夠準確地判斷出各負載的故障狀態，并以故障代碼的形式上報，通過專用診斷儀讀取代碼并解析后，定位故障點。對于控制器的供電電壓，控制器可通過檢測電壓值，并與設定的閾值進行比較，若電壓不在閾值范圍內，則上傳播報供電電壓欠壓或過壓故障，并關閉空調功能。對于網絡總線通信信號，當信號出現丟失、超時等情況時，控制器可上傳播報相應節點的信號故障。

空調控制器的智能診斷功能為空調系統的維修提供幫助，不僅提高了維修的準確性，還大大減少了系統維修工時，使維修更加便捷。

4 結束語

隨著空調功能需求研究的進一步深入，空調控制系統功能將愈來愈精細、全面。在我國綠色可持續發展的背景下，空調系統的節能、舒適、健康依然需要進行更深一步的研究。