车载空调控制系统开发浅析

杨邵武,李小龙

（惠州市德赛西威汽车电子有限公司，516006）

受市场竞争的影响，制作商不断的创造更加优越的驾驶环境，完善车载空调技术，而汽车环境温度控制是这一项目中最大的问题之一。

1 汽车空调技术

1.1 汽车空调的工作原理

现代车载空调系统主要有三点功能：冷风供应、暖风供应和保持车内通风，完成汽车内部空间的温度、湿度、通风性以及清洁度的调控。如今，大部分的中小型车载空调系统使用的都是蒸汽压缩式制冷循环，这种系统的设计及技术已经成熟应用，它的主要构成部分有空调压缩机、冷凝器、节流设备和蒸发器等。

空调制冷系统利用的是将制冷剂由液态转化为气态时需要吸收空气热量的原理，压缩机将制冷剂进行压缩,高温高压制冷剂气体进入冷凝器管道被降温,经过干燥器处理后变成高压液体,再通过膨胀阀节流处理变成低温、低压的低能量液体。低能量液体在蒸发器内吸收由通风系统送来的空气热量而蒸发,达到制冷的功能。

汽车供暖系统多使用的两组工作方法为：水暖式和空暖式。水暖式供暖是用发动器的工作热水经由热水阀注入热交换器，运用风扇或者蒸发器将吸收热水能量后的空气送进车内。空暖式的工作原理是利用汽车发动机排除废气时产生的热量来加热空气，使用气热管换热器就能让排出废气和进入车内的暖空气互不影响，安全性能高。

汽车的通风系统主要是使用马达驱动鼓风机风扇对各种风门的风量调节，达到汽车内外空气的循环，实现通风和热交换的功能。

1.2 汽车空调的特殊性

汽车空调的特殊性要求了它与普通空调在结构、材料、布局、安装、设计与技术方面有极大差异。车用空调压缩机使用开启式的结构形式，对空调系统轴封要求极高；汽车的空间较小，乘客多，对空调造成的热、湿负担大，气流不能均匀分布，对车用空调系统的制冷要求高，要降温速度快；当车载空调系统需要消耗汽车发动机的能量时，需要思考到系统对汽车动力性能的作用，同时思考车速变化对空调系统流量控制与冷热控制的影响；由于汽车的构造非常紧密，对可安装空调设置的空间非常小，不仅对车载空调设备的外形、体积和质量要求都比较严格，对其性能与选型也会带来影响；汽车空调系统的振动、噪音、安全性能等技术要求比较高；车用空调设备的安装、结构和外形也要考虑到对汽车底盘、车身、结构及汽车稳定性、安全性的影响。

2 车载空调硬件总体结构

2.1 车载空调的硬件总体结构

车载空调的硬件总体结构为主控芯片UPD78F184X系列和外部电力系统构成。系统能够对于车内发生的各种数据进行存储与记录，并通过外部电路向主控芯片发送用户的操作命令，主控芯片能够根据用户的操作命令和车载空调的循环模式，进行相应的系统处理，让相应的设备完成用户的操作命令，并且通过显示屏幕显示当前的系统信息。系统工作图如3-1所示。

2.2 电动机的工作实现

电动机的工作实现是由主控芯控制电动机驱动芯片驱动电动机工作。车载空调的空气循环风门电机，冷热空气混合风门电机和出风模式电机有其单独的驱动电路；驱动电路的连接方式相同。

2.3 车内温度显示与驱动电动机模式

外部电力系统和主控芯片的系统设置中具有转换模式的功能。在车载空调的温度显示屏幕中，当AD 改变为常温温度电路模式的时候，常温温度空调电阻和电动机驱动电阻上的电流大小变为相应的标准。在车载空调的电动机电压显示屏幕中，当AD改变为驱动电动机模式时，电动机的驱动模式变化为相应的参数标准。车内外温度显示，车内温度显示和电动机的温差变化的电路连接方式使用统一的标准。

2.4 压缩机的驱动模式

压缩机的驱动模式是使用外部电路进行控制的。车载空调冷空气制造时，压缩机就由外部电路进行开关控制，压缩机工作状况，见图3-2.

2.5 CAN模块电路

主控芯片包括CAN模块，车载空调 CAN 总线是由CAN收发器（例如TJA1040）进行相关数据传输，能够按照主控芯片的命令和CAN总线通信协议完成信息传递。

3 软件设计

3.1 嵌入式软件的特点

图3-1 空调系统工作图

图3-2 压缩机工作图

嵌入式系统的工作多，如何同时处理不同的命令是由车载空调系统的性能决定的，提高车载空调主控芯片的处理器速度是不能完全解决这一问题。车载空调的处理速度需要通过对主控芯片和系统程序进行优化来完成的，所以车载系统的主控芯片和系统程序需要具备一定的智能化。一般的车载系统为了节省空间和加快反应速度，将嵌入式软件安装在主控芯片或系统程序中；考虑主控芯片存储空间的有限性，所以对程序编写要求严格，减少程序的所占空间，且提高软件速度。

3.2 总体设计

车载系统的使用者对控制按钮进行操作能够完成车载空调的工作状态的变化。车载空调系统将通过系统设计的参数值运行。

3.3 各功能子程序

（1）空调定时程序

由于车载空调的主控芯片中含有程序定时的编程，利用对晶体振荡器频产生不同时段的中止。

（2）掉电保护子程序

车载系统的主控芯片具有掉电保护子的功能，能够对于车载系统的驱动器状态进行显示。并将查询动作显示于程序中，方便观察系统电压的改变。

（3）CAN 程序的开关操作

CAN程序的开关操作是由车载系统的主控芯片控制的。

（4）按键/显示子程序

按键检测采用单片机应用系统中最常用的高低电平检测进行判断按键是否按下。显示功能是通过主控芯片控制液晶屏（LCD）驱动芯片（例如PCA85162）进行信息显示。

4 总结

由汽车空调发展过程可以看出，汽车空调发展前景是实现智能化、自动化和舒适化。由此看来，控制系统的技术创新在汽车空调中有着重要影响。车载空调的发展与现代工业及技术的进步紧密相连。在此同时，随着社会经济发展的带动下，人们生活条件也在不断提升，人们对与汽车的性能要求在不断的提高，车载空调系统的市场需求额在不断增长。一个好的车载空调系统是具备智能化和现代化的技术，对于车内冷暖风的制造、车内空气湿度含量、风速的调节以及良好的通风性和清洁度等，为驾驶者和乘客提供一个舒适的驾驶环境，让驾驶者的头脑保持清晰的视野和清醒，减少出现驾驶安全的问题，为车辆的驾驶者和乘客安全提供保障。

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