乘用車雙溫區自動空調系統原理結構及應用

賀國慶，周映東，葛渝清

（北汽銀翔汽車有限公司研發一中心電器開發所，重慶 401533）

乘用車雙溫區自動空調系統原理結構及應用

賀國慶，周映東，葛渝清

（北汽銀翔汽車有限公司研發一中心電器開發所，重慶 401533）

1 DAAC的原理及結構

1.1 DAAC的定義

通過自動、持續地調節和控制汽車空調系統的出風溫度、吹風模式、風量大小等參數，使車內的溫度恒定在用戶設定的2個不同的目標溫度（如主駕駛區域溫度tsl和副駕駛區域溫度tsr）的空調系統稱為雙溫區自動空調系統。DAAC的溫度控制區域示意圖如圖1所示。

1.2 DAAC的組成

DAAC主要由壓縮機總成、冷凝器總成、雙溫區HVAC（Heating Ventilating and Air Conditioning，暖通空調箱）總成、雙溫區自動空調控制面板總成、各類傳感器總成及管路總成等六大部分組成，如圖2所示。

1.3 DAAC的分類

根據能控制參數的多少，DAAC主要分為3類，第1類為初級型，第2類為中級型，第3類為高級型，其特點見表1。

1.4 DAAC的結構特點

顏色釉在窯變下色彩具有獨特的魅力和隨意性、以及不可復制性讓人著迷，筆者在二次創作時，根據色釉的奇妙變化所產生的豐富色彩，進行山水畫創作。仁者樂山、智者樂水，伯牙與子期的《高山流水》可謂千古絕唱。伯牙善鼓琴，子期善聽。伯牙鼓琴，志在登高山。子期說到：“善哉！峨峨兮若泰山！志在流水，洋洋兮若江河。

圖1 DAAC的溫度控制區域示意圖

圖2 DAAC的組成示意圖

為了實現2個溫區的溫度能獨立調節和控制，DAAC的HVAC空調箱總成與單溫區的相比有較大的差別。對于初級型的空調箱總成，其空氣分配箱被分隔成2個獨立的左右混合溫區，并由2個獨立的冷暖混合風門分別控制，其基本結構示意見圖3。中級型的空調箱總成，在初級型的基礎上，將模式風門變成左右獨立，并可以分別控制。高級型的空調箱總成，又在中級型的基礎上，將鼓風電機總成變成左右獨立，并可以分別控制。

圖3 初級型DAAC的HVAC總成結構示意圖

表1 DAAC分類及特點

DAAC的壓縮機總成、冷凝器總成、管路總成及空調控制面板總成等，與單溫區的自動空調系統基本相同或類似，并無本質的區別，只是控制算法和標定更復雜，工作量更大［1］。

1.5 DAAC的工作原理

1.5.1 DAAC的控制原理

空調控制面板總成從各種傳感器和CAN總線接收到自動控制需要的溫度信號（車外溫度、車內溫度、吹面／吹腳出風口溫度、蒸發溫度、發動機水溫等）、日照強度信號、車速信號、發動機轉速信號、制冷劑壓力信號等各種輸入信號，并根據乘客設定的車內溫度（tsl和tsr），通過一系列的比較、計算、邏輯判斷和補償后，輸出一組控制執行機構的參數值，如：①壓縮機的啟停和確定壓縮機排量大小（使用變排量壓縮機時）；②空調箱總成的冷暖混合風門開度大小（分別確定左、右風門的開度大小，可以從全開無級變化到全閉）；③模式風門的吹風模式（如有2套獨立控制的模式風門時，則分別確定左、右模式風門的模式位置，一般有2～4個模式）；④風量大小（如有2套獨立控制的鼓風機時，則分別確定左、右出風口的風量大小，可以從最小風量無級變化到最大風量）；⑤循環風門位置（常用的按內循環或外循環位置控制，少數按比例控制）等，使車內的溫度自動恒定在乘客設定的溫度值（tsl和tsr）上。當上述輸入信號或溫度設定值隨機變化時，系統會自動跟蹤、控制和調節上述輸出參數，使車內溫度一直恒定在設定溫度值（tsl和tsr）上［2］。

1.5.2 DAAC的電路原理框圖

初級型DAAC的電路原理如圖4所示。其它兩型的則是在此基礎上相應增加一套模式風門控制電路和風量控制電路即可。

1.5.3 DAAC的常用核心電路芯片

DAAC的常用核心電路芯片見表2。

圖4 初級型DAAC的電路原理框圖（幻速S6）

1.5.4 DAAC的算法簡介

在HVAC總成中，從蒸發器芯體吹出的冷氣流由冷暖混合風門控制，見圖5（以左溫區為例，右溫區相同）。當冷暖風門全開時，為最大制熱狀態；當冷暖風門全閉時，為最大制冷狀態；當冷暖風門按一定比例打開時，為自動控制和調節狀態［1-2］。

將圖5簡化成圖6。根據熱力學原理，從圖6中可得

式中：TO——混合溫度；Tn——暖風溫度；Tg——冷風溫度；Gn——暖風空氣質量；Gg——冷風空氣質量。因此，通過控制冷暖風門的開度和位

置即可控制出風溫度，從而實現控制和調節車內溫度的目的。當然，為了更加精確和平滑地將車內溫度控制和調節到設定溫度（tsl和tsr）上，還需要根據車外溫度、車內溫度、日照強度、車速、發動機轉速、水溫等各種輸入信號的變化，對冷暖風門的開度值進行修正和補償，同時還要對模式風門和出風風量進行控制、調節和補償，最終得出一組冷暖風門、模式風門及風量的輸出值。其控制和補償的示意見圖7。

1.5.5 DAAC的主程序框圖簡介

圖8為DAAC的主程序框圖，主要包括：①程序初始化；②按鍵檢測；③輸入信號采集、接收及處理；④計算、比較、邏輯判斷、插值補償等運算處理及工況記憶、存貯處理；⑤輸出控制和驅動等幾大部分。

表2 DAAC常用核心電路芯片表

圖5 DAAC的氣流混合示意圖

圖6 DAAC的氣流混合簡圖

1.6 DAAC的標定簡介

在DAAC的算法中，一般未考慮整車負荷及流場的因素、各種傳感器也是按理想狀態處理（未考慮安裝位置、氣流等），更未考慮HVAC總成的溫度控制特性和溫度線性特性等的影響。但上述因素對整車溫度自動調節和控制的影響非常巨大，因此，必須在實車狀態下對算法進行補償和修正，即進行標定工作。空調控制面板的標定有3種方式：①計算機仿真標定；②在整車環境模擬試驗室中進行標定；③整車道路試驗標定。

標定工作需針對夏季、春秋季和冬季3個季節不同的工況參數變化來進行，標定工作的要求及特點見表3。

圖7 初級型DAAC的控制和補償示意圖

圖8 DAAC的主程序框圖

2 DAAC的應用

目前各主要自主品牌及合資品牌的轎車和SUV的車型，B級及以上的車型大多數均配置DAAC，詳見表4。

3 DAAC的故障診斷

由于DAAC的空調控制面板總成均由MCU進行自動控制，且通過CAN總線進行通信，所以可以非常方便地實現在線程序刷新、開機自檢、故障診斷及故障代碼輸出及查詢等功能，使得DAAC的升級換代、故障檢查變得非常簡單、快捷和高效。幻速S6的空調系統故障代碼表見表5，維修人員可以根據故障代碼快速確定故障模式并進行修理。

4 結束語

DAAC能提供更加個性化的空調控制方式，可以提高車內溫度的控制精度和平穩性，能較大地改善和提升駕乘的舒適性。因此，越來越多的汽車生產廠家將其做為標準配置應用在其研發的汽車產品中，以提升產品的競爭力。它是今后汽車空調系統的發展方向之一。

表3 DAAC的標定要求及特點

表4 常見配置DAAC的車型表

表5 幻速S6空調系統故障代碼表

［1］方貴銀，李輝.汽車空調技術［M］.北京：機械工業出版社，2003：261-267，351-411.

［2］陳孟湘.汽車空調原理、結構、安裝、維修［M］.上海：上海交通大學出版社，1997：100-101，232-234.

（編輯 楊景）

U463.851

B

1003－8639（2016）08－0058－05

2016-01-25；

2016-03-04

賀國慶（1985-），男，重慶人，空調室主任，長期從事汽車電器、汽車空調等的開發和研究；周映東（1981-），男，重慶人，所長，長期從事汽車電器系統的開發和研究；葛渝清（1957-），男，重慶人，工程師，長期從事汽車電器、汽車空調等的開發和研究。