汽车空调风门执行器结构及应用

金孟（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定　071000）



汽车空调风门执行器结构及应用

金孟
（长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000）

摘要：阐述风门执行器在空调系统中的应用，介绍风门执行器的种类及选型上的注意要点，列出目前市场现状并展望未来。

关键词：空调系统；空调器；风门执行器

随着汽车研发技术和人们生活水平的不断提高，人们对汽车空调的舒适性要求也越来越高，汽车自动空调系统逐步普及。汽车自动空调调节器（简称HVAC）风门运转与手动空调不同的是，一个是用拉丝（有硬拉丝和软拉丝之分）控制，一个是执行器控制（俗称风门执行器）。拉丝控制是机械式的，人通过手动旋钮带动拉丝控制HVAC风门运转；风门执行器是通过接收空调ECU发出的相应信号来执行相应的动作，带动HVAC风门运转，来实现空调不同出风模式的调节。

1　风门执行器在空调系统中的应用

风门执行器主要是调节HVAC风门运转，常用于HVAC的冷暖、模式、内外循环风门的调节。内外循环风门通过调节进入车内新鲜空气的比例；冷暖风门通过调节经过暖风芯体（或风暖PTC加热器）表面空气量进入车内的冷或暖风比例；模式风门通过调节车内吹脸、吹脚、除霜、吹脚除霜送风模式的切换。

手动空调系统一般只有内外循环风门使用风门执行器；自动空调系统则每个风门都需要用风门执行器，且风门运转的控制精度要求高，自动空调ECU在采集到相应的环境温度信号后，根据自身标定的逻辑信号输入给风门执行器，风门执行器调节HVAC各风门运转位置达到相应出风模式。

2　风门执行器的种类

随着空调技术的逐步发展，风门执行器也在逐步更新，目前各空调厂常用的有伺服电机、步进电机、用于LIN网络的LIN风门执行器。也有使用光电风门执行器的，但价格高，目前国内不是很普遍，欧美高端车型上使用较多。

2.1伺服电机

在没有步进电机之前，执行器普遍采用伺服电机，因为其是由小直流电动机为动力带动齿轮转动的，再配有简单的线路板电路组成（图1a）。常用的电路又分为两点（正反转）式（图1b）的和反馈式的（图1c）。随着集成化的发展，线路板逐步被电位器代替（1d）。其原理是接收空调ECU输入的电压信号，风门执行器运行相应的角度。

2.2步进电机

与伺服电机不同的是，步进电机驱动的动力来源是线圈，步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗地讲：当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为步距角）。它的旋转是以一定的角度运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量达到精确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度达到调速的目的。步进电机齿轮箱结构及电气原理、驱动顺序如图2所示。

图2　步进电机齿轮箱及电气原理、驱动顺序

驱动原理：0到Ⅲ是一个脉冲，0到Ⅲ为一个脉冲的4个拍。第1拍：3、6接负极，2、5接正极，此时线圈2-3，5-6导通，磁场驱动电机运转18°；第2拍：3、4接负极，2、5接正极，此时线圈2-3，4-5导通，磁场驱动电机运转18°；第3拍：1、4接负极，2、5接正极，此时线圈1-2，4-5导通，磁场驱动电机运转18°；第4拍：1、6接负极，2、5接正极，此时线圈1-2，5-6导通，磁场驱动电机运转18°。齿轮传动比为1∶360，每一拍输出齿轮运行18/360=0.05°，一个脉冲运行0.05×4拍=0.2°。

2.3LIN风门执行器

随着车联网逐步普及，CAN网络和LIN网络在空调系统中也逐步得到运用。由于LIN网络价格的优势，空调系统使用普遍较多。为了便于风门执行器在LIN网络中使用，与伺服电机和步进电机不同是的，LIN风门执行器内部多了一个带有A/D转换器的单片机，可实现模拟信号与数字信号之间的转换。LIN风门执行器厂家也在优化其结构，为整车的轻量化节省空间，但由于增加了芯片，其价格偏高，目前市场上还没有普遍使用。

3　风门执行器的选型

目前市场上普遍使用的风门执行器外形结构有4种，如图3所示。

图3　风门执行器外形图

在选型的时候，一般根据以下几点进行选择：①HVAC的安装结构；②整车的轻量化要求；③自动空调对风门运转精度的要求；④空调对出风模式切换速度的要求；⑤内外循环风门多选择两点运转的伺服电机。

参考文献：

［1］凌永成.汽车空调技术［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［2］陈宁宁，胡正聪.一种汽车空调风门执行器［P］.公开（公告）号CN203628966U.

［3］吴柳燕，柯胜涛，孙强.汽车智能三区空调控制系统的研究与应用［J］.汽车实用技术，2015，（8）：36-39.

（编辑心翔）

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

中图分类号：U463.851

文献标识码：B

文章编号：1003-8639（2016）06-0067-02

收稿日期：2015-12-21；修回日期：2016-01-08

作者简介：金孟（1989-），安徽阜阳人，从事汽车空调设计工作。