電動汽車空調多溫區控制系統設計

（北京奔馳汽車有限公司 100176)

0 引言

汽車空調主要是調節汽車車廂內部的空氣質量，同時對車廂內部的濕度進行控制，以及對空氣進行過濾等，給予駕駛員和乘客最舒適的車內感覺。到目前為止，我國的汽車空調調整模式主要是靠手動控制，這樣的控制方式很容易導致車廂內的溫度，無法達到我們要求的舒適性和節能性。另一方面也使得司乘人員的工作量增加，注意力分散，不利于安全駕駛。因此，對于汽車車廂內空調的多溫區控制系統的設計就變得十分重要。

1 電動汽車空調多溫區控制系統的設計原則和設備選型

1.1 空調多溫區控制系統的設計要求

為了確保乘客能夠感受到舒適性和空調系統的可靠性，在進行電動汽車的空調多溫區控制系統設計的過程中提出了以下幾點要求。

（1）提高電動汽車空調多溫區控制系統的可靠性，避免運行出現故障。

（2）提高乘客與駕駛人員的舒適性，可精準控制溫度。設定車內溫度后，波動范圍要控制在設定范圍的±1℃之內。能夠實現快速制冷和制熱的目的，同時讓車廂內的溫度快速達到目標值。

（3）多溫區控制系統要具備良好的操作性能，能夠實現可視化操作，方便司乘人員進行操作控制。

（4）能夠自動檢測故障，同時在故障模式情況下能夠自動啟動應急措施，同時還要具備顯示故障代碼的功能。

1.2 系統的驅動形式和設備選型

傳統的汽車空調系統主要是依靠發動機提供動力，而電動汽車的空調驅動方式，是借助電動機帶動壓縮機進行工作。汽車空調制冷系統的設備主要包括：冷凝器、蒸發器、壓縮機與膨脹閥等。根據電動汽車的空調特性，主要選用渦旋式壓縮機，渦旋式壓縮機可以壓縮容積，是由1個固定的漸開線渦旋盤和1個漸開線運動渦旋盤組成。由于微通道換熱器屬于緊湊高效、特性好、節能及可持續發展的換熱器，所以電動汽車的空調制冷換熱系統選擇微通道換熱器。因為熱力膨脹閥無法對隔熱結構進行安裝，而且很容易受到熱輻射的影響，對冷媒效果產生影響，為了對數字控制器進行更好的控制，最終選擇電動式膨脹閥代替傳統的熱力膨脹閥。

2 電動汽車空調多溫區控制系統的分區

2.1 車廂內部的能量平衡

汽車的車廂可以看成一個單獨的定容、定壓系統。對于汽車車廂的乘坐區域，我們只需要考慮陽光照透過車身防護結構以及玻璃表面能夠傳入的熱量、人體新陳代謝的熱量以及空氣傳入的熱量，此外還有車廂的送風區、回風區以及乘坐區之間的熱交換。

2.2 車廂內乘客乘坐區的濕度

車廂內部環境控制的重要參數之一就是車內濕度，不僅對車窗玻璃的除霜性產生影響，同時也對乘客乘坐汽車的舒適度產生影響[1]。在目前的汽車電控系統中，與濕度有關系的傳感器主要是：表面溫度傳感器、環境溫度傳感器以及相對濕度傳感器。

3 空調制冷系統的建立

電動汽車的空調系統和傳統汽車的空調系統沒有太大的區分。筆者在此主要是以熱泵式電動汽車的空調系統為例（圖1），該系統主要由：壓縮機、冷凝器、蒸發器以及膨脹閥4部分組成。與傳統汽車空調相比還是有所不同的，它主要是采用了電動壓縮機，通過壓縮機內部的無刷直流電動機直接來對電機進行驅動[2]。

圖1 電動汽車空調系統制冷劑回路圖

4 電動汽車空調控制系統硬件設計

電動汽車的整車控制系統如圖2所示，主要是動力電池的控制單元、儀表控制單元、空調控制單元以及電機控制單元等。而電動汽車空調控制單元的電路電氣設計主要包括下幾個控制單元。

圖2 電動汽車控制電路圖

4.1 溫度控制

在整個控制流程中，主控單元是通過設定模式、設定溫度以及車內溫度，對壓縮機的運行效率進行判斷。同時將該頻率的數據上傳到負責驅動壓縮機的變頻器控制單元，通過改變壓縮機的轉速來控制車廂內的溫度。

4.2 風速控制

主控單元通過風速的設定值計算出風機的出風頻率，同時將頻率值上傳到驅動風機的變頻器控制單元。

4.3 保護功能

對各個系統進行保護，主要包括：系統的高壓保護和低壓保護、壓縮機的排氣溫度保護、變頻器的溫度過高保護以及電流過大保護等。

4.4 冷媒流量自動控制

通過對電子膨脹閥的控制來實現對冷媒流量的控制。根據壓縮機溫度與系統溫度的數值，對閥門開度實現智能調節，確保空調系統能夠實現最佳的溫度調節，實現電動汽車的空調節能目標。

4.5 智能除霜功能

通過四通閥的換向實現對車外換熱器的加熱，進而實現除霜目的。主控單元負責對系統進行智能判斷與管理。

4.6 換氣控制閥

通過控制換氣控制閥的開關，實現車內外的空氣交換，確保車內的空氣新鮮。

5 結束語

隨著社會的進步與發展，電動汽車也得到了迅速的推廣與發展，電動汽車的空調多溫區控制也顯得十分重要。雖然目前的電動汽車空調已取得了較大的成就，但還是需要加大研究力度，為駕駛員和乘客帶來更加舒適的乘車環境。

【參考文獻】

[1]胡廣地,朱仲文,王國巧,郭瑞華,周巧.一種座椅接觸面溫度獨立可調的汽車座椅空調系統[P].四川：CN104608592A,2015,05,13.

[2]罔清泉,滿旋壓縮機發展概述和選型對比分析[J].農業裝備與車輛工程,2015,53(2)：56-59.