基于热敏电阻恒温控制技术的车用通风恒温器设计

张吉康Zhang Jikang

（武汉科技大学，湖北 武汉 430081）

0 引 言

汽车通风对于车内人员健康十分重要，在公交车上表现得尤为明显。汽车空调能够很好地调节车内的温度、湿度等，但其功耗较大，成本较高，更关键的是汽车空调在工作过程中产生的某些气体对人体有害。更新车内空气最好的方式还是通过通风窗口自然通风。而在寒冷冬季，车内外温差较大，通风窗口通风会使车内温度急剧下降，给室内人员带来阵阵寒意。由此可见，开发一款与通风窗口配套的通风恒温器很有必要，对于提高人民生活质量也是十分有意义的。

1 拟开发的通风恒温器

由于汽车空调的长时间使用对人体健康会产生不利影响，尤其对于孕妇、婴幼儿、老年人等的不利影响非常大。考虑到汽车通风的重要性，特设计一款能够与汽车通风窗配套使用的通风恒温器。

其设计意义在于保证即使在寒冷的冬季用通风窗通风也能基本保证车内温度相对恒定，不会造成温度急剧下降，使汽车通风窗能够有其用武之地。

设计该通风恒温器的目的是，用通风窗通风不受季节和外界温度的影响；使车内人员尽可能地呼吸最自然的空气；也使汽车通风的成本大大降低，为节能环保贡献绵薄之力。

该通风恒温器能够与汽车的通风窗口配套使用；安装和拆卸方便简捷；占用空间尽可能小，不能影响车内人员的正常活动；能够保证通风窗顺畅地通风，在冬季可以快速地对通入车内的空气进行加热，以保证通入车内的空气是温暖的，从而保证车内温度的相对恒定。

2 通风恒温器的构成与技术关键

2.1 通风恒温器的构成

如图1所示，车用通风恒温器可以由温度控制模块、执行机构即加热部分构成。其中，温度控制模块主要包括电源连接线路、保护电路、稳压电路、感温电路、开关电路等部分，执行机构主要由电热线和导气管组成。

2.2 通风恒温器的技术关键

车用通风恒温器的设计开发是为了保证在利用汽车通风窗口通风时保持车内温度的相对恒定。为了能够实现车用恒温器的预期功能，必须解决好如下问题。

2.2.1 如何提高加热速度

一般汽车行驶速度较高，使得通风窗口的通风速度比较高，通风量比较大，因此能够用于加热的时间是很短暂的，只有足够高的加热速度才能保证在较短时间内对通入的空气充分加热。比较常见的空气加热方式是，空气在管内流动，在管外进行加热，这种方法在短时间内只能加热靠近管壁的部分空气，导致通过管道的空气加热不充分，无法保证通入的空气温度。

如图2和图3 所示，恒温器的导气管可由多根细管密集排列组成，这些细管可用导热良好的材料制成。这许许多多的细管紧密排列在一起就使得导气管成为一种蜂窝状的管道，可将电热线贯穿于细管之间的缝隙之中，这样既可以保证通风顺畅，又可大大增加接触面积，以利于空气在短时间内得到充分加热，也为加热温度的控制提供了方便。电热线由电热丝和外敷绝缘层组成。

2.2.2 恒温器温度控制电路设计

图4所示为恒温器温度控制电路。RT1、RT2、RT3…RTn表示n个热敏电阻并联连接，构成感温电路。其中RT1、RT2、RT3…RTn都是负温度系数的热敏电阻，其对温度变化非常敏感，阻值随温度上升而减小。RP2是可调继电器，通过调节其接入电路的阻值大小来设置合适的温度。

整个温控电路的工作原理是，将 RT1、RT2、RT3…RTn分散安置于通风器导管口，这些热敏电阻感知通过通风器导管的空气温度，电阻值发生变化。温控电路中 b点的电位高低随热敏电阻阻值的变化而变化。当通入的空气温度升高时，热敏电阻的阻值减小，使得 b点电位降低，当通风器导气管口处温度高于设定温度时，b点电位低于T3的导通电压，T3截止，T4导通，继电器W的线圈通电而吸开触点，使得加热电路断开电源，电热线停止加热；当电热线停止加热，通入的空气温度开始下降，热敏电阻的阻值逐渐增大，b点的电位随之升高，当 b点电位升高至T3的导通电压时，T3导通，T4截止，继电器W接合，电热线开始加热。如此反复，以起到恒温作用。

2.2.3 装配方法及安全措施

车用通风恒温器主要用于中大型汽车，特别是公交车。汽车上的人和部件的使用都与乘车人员的生命安全息息相关，所以通风预热器的安全性非常重要。另外，只有在寒冷的冬季通风时才需要用到通风恒温器，而在炎热季节需要将其拆卸下来，这就要求通风恒温器方便拆装。

因为当通风恒温器工作时，导气管会发热，有烫伤乘车人员的风险。针对这个问题，可在导气管体外围再安装一个护栏，这样可以使烫伤人员的风险大大降低，足以保证使用安全。

安装和拆卸可以采用很多种方法，其中比较方便而且比较容易实现的方法是在汽车通风窗口安装挂钩套，在通风恒温器相应位置设置挂钩，线路采用可拔除式连接。当需要使用时通过挂钩将其安装于汽车通风窗口处，并将线路连接；不需要使用时，又可很方便地将其拆下，毫不影响车内空间。

3 结束语

车用恒温器的导气管采用独特的蜂窝状设计，导气管由良好导热材料制成，电热线贯穿于各细管缝隙之间，这种特殊的结构安排可以很快地提高加热空气的速度；采用基于热敏电阻的恒温电路自动控制加热空气，使得通入车内的空气温度恒定适宜。

总而言之，车用通风恒温器制造简单，成本低，使汽车通风更加安全，也顺应了节能与环保的呼声；充分考虑了自然的新鲜空气对孕妇、婴幼儿、老年人等健康的重要性，使交通更加健康，更加人性化。

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