浅谈汽车空调控制系统

黄 娜， 武 萌

（陕西重型汽车有限公司 汽车工程研究院， 陕西 西安 710200）

汽车空调系统作为汽车的基本配置，是衡量车辆驾乘舒适性的重要指标之一。随着科技的不断发展，空调控制系统也发生了翻天覆地的变化。从最初的机械式控制器到现在的智能化自动控制器，对空调系统的控制更加精细，控制策略越来越复杂，空调舒适度也不断提升。

1 汽车空调控制器的发展历程

汽车空调是空调领域中的一个分支，是通过某种方式使得驾驶室内空气的温度、湿度等环境因素达到驾乘人员舒适的状态。空调控制器是汽车空调的核心控制部件，控制空调系统各执行机构的运行，其发展历程主要有以下几个阶段。

1.1 机械式汽车空调控制器

机械式汽车空调控制器是最早的空调控制器，手动操作式，不具备逻辑处理功能，无电路板，靠机械连接来控制空调风门机构的运转。成本低，控制精度也低，在市场上已经几乎看不到了。机械式汽车空调控制器如图1所示。

图1 机械式汽车空调控制器

1.2 电动电子式汽车空调控制器

电动电子式汽车空调控制器取代了机械式控制器，进入了电子时代，有电路板和CPU，具备了一定的逻辑处理功能，控制精度大大提高。此种控制器在低配版的轿车上仍然使用，在重卡车上更是常见。电动电子式汽车空调控制器如图2所示。

图2 电动电子式汽车空调控制器

1.3 自动汽车空调控制器

较电动电子式汽车空调控制器更先进的控制器类型，具备复杂的逻辑处理功能，能够采集环境温度、驾驶室室内温度、出风口温度、阳光照度等环境条件，控制空调系统自动运行。与电动电子式控制器最明显的区别是在操控面板上增加了“AUTO”按键，驾驶员可一键操作，简便易用，驾乘体验舒适度高。自动汽车空调控制器如图3所示。

自动汽车空调控制器是当前轿车上的主流配置，在重卡车上的应用也愈来愈多。

1.4 多温区自动汽车空调控制器

较自动汽车空调控制器更加智能化，对驾驶室内不同区域实现不同的控制，满足驾乘人员对于空调的不同需求，即提高了驾驶员的工作效率，又保护了乘员的身体健康。

多温区自动空调控制器的逻辑处理功能更加复杂，需采集多路温度传感器、湿度传感器、阳光传感器等的信息，对不同区域的空调执行机构独立控制，是目前舒适度最高的一种控制系统，在轿车的高端配置中已逐步普及。多温区自动汽车空调控制器如图4所示。

图4 多温区自动汽车空调控制器

2 多温区自动空调控制方式简介

目前高端车空调系统较多采用双区、3区和4区自动空调系统。以双温区空调为例，对空调控制策略进行简单的介绍。

双温区空调主要是满足驾驶员侧和副驾驶侧对空调的不同需求。空调操作面板上设计两个设定温度调整装置，方便各区域人员操控。在两个温区分别设置室内温度传感器、阳光传感器、风门温度传感器，在HVAC上两个温区有独立的风门及电机，以实现两个区域温度的独立调节。

空调控制器接收两个区域的设置温度，并根据两个区域不同的环境温度参数，控制各区域风门电机执行相应动作，达到不同的温度控制效果。

双区空调在操作面板上增加了“SYNC”按键，此按键为同步按键，按键信号有效后，工作指示灯点亮，两个温区设定温度统一按主驾驶侧设定温度执行，并同步增大或减小。此时车辆内部相当于一个温区。当操作副驾驶侧的设定温度时，退出同步状态，“SYNC”按键工作指示灯熄灭，副驾驶侧恢复独立控制功能。

3 空调舒适性附加功能

空调舒适性附加功能由空调控制器控制实现，是空调控制器的扩展功能，可根据车辆情况进行自适应配置或通过配置字下发配置。

3.1 驻车空调

驻车空调是在车辆驻车时、发动机已关闭状态下，通过蓄电池或其它装置驱动的空调系统，是对传统空调的补充，在重卡车上应用较广泛。满足驾驶员装卸货等待时，或夜晚在车上休息时对空调的应用需求。能够降低整车能耗和噪声，提升驾驶舒适性。

一般燃油车的驻车空调有独立的压缩机和散热风扇，由车辆蓄电池提供电源，因此驻车空调运行过程中必须有蓄电池电压保护功能，蓄电池电压低于设定值时自动关闭空调，为车辆启动预留足够的电量。而电动车的驻车空调可与行车空调共用一套压缩机和散热装置。

3.2 空气净化

空气净化主要包含车内外空气品质监测和负离子净化空气功能，由PM2.5传感器和负离子发生器组成。PM2.5传感器探测环境中PM2.5浓度值，为负离子发生器的工作提供依据。负离子发生器是一种生成空气负离子的装置，该装置将输入的直流电经过处理高速地放出大量的电子，而电子无法长久存在于空气中（存在的电子寿命只有ns级），立刻会被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。负离子具有消除导味、烟雾、强力杀菌等净化空气的效果。负离子发生器的原理框图如图5所示。

图5 负离子发生器的原理框图

3.3 智能诊断

空调控制器检测各负载 （各风门电机、室内温度传感器、室外温度传感器、蒸发器温度传感器、吹脚温度传感器、阳光传感器等） 的工作特性，能够准确地判断出各负载的故障状态，并以故障代码的形式上报，通过专用诊断仪读取代码并解析后，定位故障点。对于控制器的供电电压，控制器可通过检测电压值，并与设定的阈值进行比较，若电压不在阈值范围内，则上传播报供电电压欠压或过压故障，并关闭空调功能。对于网络总线通信信号，当信号出现丢失、超时等情况时，控制器可上传播报相应节点的信号故障。

空调控制器的智能诊断功能为空调系统的维修提供帮助，不仅提高了维修的准确性，还大大减少了系统维修工时，使维修更加便捷。

4 结束语

随着空调功能需求研究的进一步深入，空调控制系统功能将愈来愈精细、全面。在我国绿色可持续发展的背景下，空调系统的节能、舒适、健康依然需要进行更深一步的研究。