奧迪A4轎車太陽能天窗工作原理與檢修

辛永哲， 周振國， 王 磊

（1.北華大學交通建筑工程學院， 吉林 吉林 132013；2.吉林市奧迪轎車特約維修站）

隨著人們對駐車高溫現(xiàn)象 （駐車高溫現(xiàn)象主要是指停駛車輛由于陽光照射等原因引起的車內(nèi)異常高溫現(xiàn)象） 及產(chǎn)生的有害氣體、 高溫不適等不良后果的認識提高， 以及對車輛舒適性等的要求不斷提高， 在一些高檔轎車上開始應用太陽能天窗技術(shù)。太陽能天窗就是在汽車天窗玻璃的下方裝置太陽能電池板， 它可以將吸收的太陽能轉(zhuǎn)換成電能， 通過空調(diào)控制單元可以將其輸送到汽車電氣系統(tǒng)中， 主要完成車內(nèi)換氣通風和對蓄電池的補充充電工作。

下面以奧迪A4轎車 （奧迪A8、 A6L等車型也可選裝太陽能天窗） 為例， 探討汽車太陽能天窗的工作原理和功用， 以及檢修方法。

1 奧迪A4轎車太陽能天窗的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)

奧迪A4轎車太陽能天窗的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1中C為隨天窗可移動的太陽能電池板， 它是用熱熔膠將天窗玻璃與太陽能電池粘接而成。 A為傳輸電能的動觸點 （在天窗的前邊緣， 左右各一個）。 B為傳輸電能的靜觸點 （在固定天窗框架的前邊緣， 左右各一個）。 當天窗關(guān)閉時動靜觸點緊密接觸， 太陽能電池板所產(chǎn)生的直流電能就可以通過觸點傳輸?shù)狡噧?nèi)部。

奧迪A4轎車太陽能天窗的主要電氣技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 奧迪A4轎車太陽能天窗的主要電氣技術(shù)參數(shù)

2 奧迪A4轎車太陽能天窗的工作原理

2.1 簡化電路原理圖

將奧迪A4轎車太陽能天窗部分的電路進行簡化， 如圖2所示。

由圖2可知， 太陽能天窗電路只是在原自動空調(diào)系統(tǒng)上加入C20太陽能電池板。

2.2 新鮮空氣鼓風機V2的工作條件

發(fā)動機運轉(zhuǎn)時, V2可以在空調(diào)控制單元E87的控制下， 完成自動空調(diào)系統(tǒng)的取暖、 制冷、 通風、空氣凈化等工作要求。 此時， V2的電能由發(fā)電機和蓄電池提供。 當發(fā)動機停止運行時， V2才可能在J216的控制下接收太陽能電池C20提供的電能， 通過它連續(xù)運轉(zhuǎn)， 實現(xiàn)通風換氣的目的。

汽車進入此種運行模式 （稱為太陽能運行模式或新鮮空氣運行模式）， 需滿足以下幾個條件： ①點火開關(guān)處在OFF位置時 （即發(fā)動機停止工作）， 因為只要發(fā)動機工作， 發(fā)電機就發(fā)電， V2就不需要由太陽能天窗提供電能； ②滑動天窗關(guān)閉或外翻時，這是因為在以上2種狀態(tài)下動觸點與靜觸點接通導電， 電能才能引到車內(nèi)電路系統(tǒng)； ③要具備一定的陽光照射強度 （陽光照射強度約在70 W/m2以上），否則所產(chǎn)生的電能不足以使V2轉(zhuǎn)動。

2.3 太陽能運行模式的工作原理

駕駛員通過操作顯示操作面板使車輛進入太陽能運行模式。 首先按下菜單鍵進入空調(diào)設置， 然后選擇進入太陽能運行模式。 在太陽能運行模式下，一旦發(fā)動機停止運行， 儲存在太陽能電池上的電能就可以通過太陽能天窗上的動觸點A和固定在天窗框架邊緣上的靜觸點B將電能傳輸?shù)杰噧?nèi)電氣系統(tǒng)。此時E87和J255已經(jīng)通過通信設碼環(huán)節(jié)處在太陽能運行模式下， 只有帶太陽能天窗的汽車具備此功能。 此時不管汽車運行時空調(diào)上的所有伺服電動機在什么位置， 只要點火開關(guān)斷開， 汽車就自動處于新鮮空氣運行模式。 如： 新鮮空氣風門切換到打開位置、 車內(nèi)空氣循環(huán)風門切換到外循環(huán)等， J216定期查詢來自太陽能電池C20的輸入電壓， 當滿足V2運行條件時 （最小電壓大于2V）， V2轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)動的快慢與太陽能電池的輸入電壓有關(guān)， 輸入電壓越大轉(zhuǎn)動越快。 鼓風機的連續(xù)轉(zhuǎn)動， 使車內(nèi)空氣流通，保證車內(nèi)環(huán)境溫度不至于過高。 在顯示屏上可以顯示出V2在太陽能模式下的運轉(zhuǎn)時間。

如果不需要太陽能運行模式， 可通過顯示操作面板， 關(guān)閉太陽能運行模式。

3 太陽能運行模式的三大功能

當車輛較長時間停留在陽光照射強度較強的場所時， 將引起車內(nèi)溫度過高 （即駐車高溫現(xiàn)象）。我們通過實測得知， 夏季陽光下的駐車車內(nèi)溫度可高達70 ℃以上 （測試地點在東北吉林市， 相關(guān)數(shù)據(jù)另行公布）。 高溫使車內(nèi)產(chǎn)生大量的有害氣體， 同時高溫也使乘員感到明顯不適。 安裝了太陽能天窗的車輛利用其換氣功能， 就可以減輕或避免以上一系列不良后果， 下面介紹太陽能運行模式下的優(yōu)越功能。

1） 降溫、 除臭、 排毒功能 駐車高溫時， 車內(nèi)的塑料制品、 皮革、 油漆、 空調(diào)管道等將揮發(fā)出大量的有害氣體 （如甲苯、 一氧化碳等， 可達正常值的20倍以上， 甚至更高）。 當乘員進入車輛時不但會因悶熱感到強烈不適， 而且經(jīng)常處在被有害氣體污染的環(huán)境中也會導致神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)受到傷害， 不良后果顯而易見。 新鮮空氣運行模式可以通過V2的不停運轉(zhuǎn)， 增加空氣流通， 及時將有害氣體、 煙臭味等排出車外， 同時降低了車內(nèi)溫度，使乘員享受無毒無害有益健康的駕車、 乘車舒適環(huán)境。

2） 節(jié)能環(huán)保功能 當起動駐車高溫的汽車時，為了降低溫度， 駕駛員一般會馬上打開汽車空調(diào)。在此降溫過程中空調(diào)系統(tǒng)工作時間較長， 且V2要高速運轉(zhuǎn)， 顯然此過程要增加電能和燃油消耗。 太陽能是一種清潔無污染的可再生能源， 安裝太陽能天窗的車輛就可以降低這部分電能和燃油損耗。 若太陽能汽車天窗與汽車蓄電池相連， 在強光下也可以實現(xiàn)對蓄電池自動充電， 達到進一步節(jié)省燃料的效果 （隨著太陽能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)不斷提高， 這點是可以預期的）， 同時延長蓄電池的使用壽命。

3） 保護電器、 減少意外事故功能 駐車高溫對車內(nèi)電器及電子產(chǎn)品的性能和使用壽命有一定影響，如： 加快電子器件的老化速度、 降低材料的絕緣能力、 縮短工作壽命等。 另外， 駐車高溫也能引起車內(nèi)易燃易爆物品 （如氣體打火機、 氣體清潔罐、 易拉罐飲料等） 的爆裂， 嚴重時能引起車輛自燃。 通過新鮮空氣運行模式的通風降溫作用可避免以上不良后果的發(fā)生， 提高了汽車的安全性和可靠性。

4 太陽能天窗的檢修

裝有太陽能天窗的汽車， 在已確定設置在 “太陽能運行模式” 的情況下， 若仍出現(xiàn)駐車高溫現(xiàn)象， 可判定為 “太陽能運行模式” 出現(xiàn)故障 （最好通過強陽光的實際測試）。 一般可通過以下步驟進行檢修。

1） 將車輛停放在陽光照射環(huán)境下。

2） 在特約維修站等維修場所進行檢測時， 為避免天氣影響可以用2只普通的500 W鹵素燈照射太陽能天窗 （有些車型如奧迪A6L等要求用1000 W鹵素燈）， 照射時鹵素燈與太陽能天窗的距離要保持在500 mm左右。 此時太陽能天窗的輸出功率約為1.5 W。

3） 應用VAS 5051測試儀的 “引導型故障查詢” 功能， 檢查操作與顯示單元的匹配 （帶太陽能電池滑動天窗的功能必須已匹配好）。

4） 斷開點火開關(guān) （操作與顯示單元黑屏）， 關(guān)閉滑動天窗。

5） 打開中部儀表板排風口并關(guān)閉其它出風口。

6） 感覺是否有氣流從儀表板出風口中吹出。由于出風量可能較小， 有時要用濕潤的手掌檢測。如果未能感覺到氣流， 就可判定為太陽能運行模式出現(xiàn)故障。

7） 檢查圖1中兩個觸點的接觸是否良好。 此觸點要保持清潔， 只允許涂抹少量的導電良好的觸點潤滑脂， 不可使用普通的潤滑脂。

8） 斷開點火開關(guān)。 拆下排水槽蓋板， 打開汽車線束至進氣單元 （新鮮空氣鼓風機控制單元J216） 的3芯插頭連接A。 測量插頭B的觸點2 （來自太陽能天窗） 和3 （搭鐵） 之間的電壓， 電壓值在8～12 V以內(nèi)為正常。 也可將檢測燈泡 （12 V， 最大5 W） 接在兩點之間， 觀察燈泡是否亮起 （亮度與陽光照射強度有關(guān)， 一般燈泡只發(fā)出微光）。 這樣可以判定太陽能天窗系統(tǒng)功能是否正常。

9） 新鮮空氣鼓風機V2的靈活性和是否正常可通過空調(diào)通風狀態(tài)進行測試。

10） 新鮮空氣鼓風機控制單元J216的好壞， 可用替代法進行測試。

11） 通過以上方法基本可以確定故障部位， 對故障部位進行檢修。

5 結(jié)束語

目前太陽能天窗只配置在一些較高級的車輛上。 隨著人們對駐車高溫現(xiàn)象的危害認識程度的提高， 以及電子產(chǎn)品及太陽能電池板價格的不斷降低， 汽車太陽能天窗技術(shù)將逐漸普及。 此項研究不但可以提高汽車維修人員和駕駛員對太陽能天窗技術(shù)的認識， 還對太陽能天窗的使用、 維護等具有一定指導作用。 特別是對大量無太陽能天窗的車輛而言， 加裝太陽能天窗的需求也將迅速增加， 此項研究對開發(fā)加裝太陽能天窗也有一定的參考價值。

［1］ 奧迪轎車維修資料［Z］.

［2］ 朱則剛. 太陽能在汽車上的應用［J］. 汽車工程師， 2009，（4）： 55－56.