汽車空調溫度自動調節系統

劉時念 李素田 張恒 鞏玉振 張起

摘要：空調是汽車所必備的，現有的汽車空調都是汽車發動機通過發電機發電帶動的，這會產生大量的能源消耗，也會造成一定的環境污染。太陽能作為一種新型清潔能源已經被人類所熟知，充分利用太陽能為汽車空調服務，是未來汽車行業發展的趨勢。利用太陽能資源可以有效實現能源節約和環境保護。隨著國內汽車工業的發展，汽車空調作為整車上影響乘駕舒適性的重要部分越來越受到汽車制造商的重視。

關鍵詞：汽車空調系統;溫控設計;自動調節

隨著社會的發展，人們的生活水平不斷提高，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具，但是人們在汽車的使用過程中也遇到了一些難以解決的問題。

1 空調調溫原理

該汽車空調智能調溫系統是基于空調箱體[2]的調溫原理進行控制的，該系統中的內外循環風門用來控制空調進風的風源，鼓風機用來控制吸入進風的風量，而混合風門可以控制吸入風量的冷暖風量的比例，最終達到出風溫度的精準控制。而模式風門用來控制出風口的位置，改變車內空氣流場，最終達到用戶設置的車內溫度。

而且夏天，汽車在熾熱的陽光下停泊，加上汽車內空氣不流通，會造成汽車內溫度急劇上升，一般都會高達60度以上，而且會造成車內產生大量的有害物質，從而使車內空氣品質變差。當人坐到車里時，會感到一股熱氣，極大地影響了人的舒適度，進一步影響人乘車的心情。冬天，天氣特別寒冷，特別是早晨上班時進入車內，會感到手腳冰冷，不但會影響人的舒適度，而且還會影響人們開車過程中的靈活度。因此，迫切需要一種節能環保的智能化汽車內溫度調節系統，解決人們剛進入汽車內溫度不適的問題，也為了減少能源消耗和環境污染。

2 系統總體設計

汽車空調工作供電采用蓄電池供電和發動機帶動發電機發電兩種方式。根據電池荷電狀態（SOC）電量顯示情況，當蓄電池組電量低于30%時，控制繼電器開關模塊2切換到發動機帶動發電機發電工作模式;當蓄電池組電量高于30%時，控制繼電器開關模塊2切換到蓄電池組供電工作模式。因為當遇到陰天或者太陽能電池板故障時，蓄電池組肯定不能繼續給汽車空調供電，通過設置兩種工作方式可以隨時切換到汽車發動機帶動相應發電機發電，進而帶動汽車空調工作，從而不會影響到汽車空調的使用。

如圖3所示，采用電池管理系統（BSM）實時監測電池荷電狀態（SOC），當監測到的SOC>SOCmin條件滿足時，選擇蓄電池組工作模式，當監測到的SOC>SOCmin條件不滿足時，選擇發動機帶動發電機發電工作模式。

如圖1所示，采用無線遙控模塊。通過無線遙控模塊可以實現在一定距離范圍內對汽車空調的遠程關閉開啟控制。無線遙控模塊采用無線遙控器和接收模塊，無線遙控模塊向汽車溫度控制器的接收模塊發送信號，接收模塊把接收到的信號交給STM32單片機控制中心判斷，從而通過繼電器開關模塊1控制汽車空調的關閉和開啟。無線遙控模塊配有形如汽車鑰匙的遙控器，攜帶方便，可以實現一鍵開啟關閉功能。

如圖1所示，采用GSM短信收發模塊。GSM短信收發模塊可以在長距離內實現對汽車空調的關閉開啟控制。在汽車溫度控制器的短信接收模塊裝有GSM手機卡，可以接受短信指令，人們可以通過手機向汽車溫度控制器部分的GSM短信接收模塊發送控制汽車空調開啟關閉的短信指令，GSM短信接收模塊把接收到的短信指令交給STM32單片機控制中心判斷，從而通過繼電器開關模塊1控制汽車空調的關閉和開啟。

如圖1所示，采用定時器模塊。定時器模塊可以通過定時設置保證人在進入汽車內之前提前開啟汽車空調。通過在汽車溫度控制器上設定汽車空調的開啟關閉時間參數，設定的時間參數傳輸給STM32單片機控制中心，當達到設定時間后，STM32控制中心通過繼電器開關模1控制汽車空調的關閉和開啟。

總結

目前來說已有的系統，一類是車輛處于熄火狀態且車門處于鎖閉狀態時，通過車窗控制裝置對車窗開啟一個預定縫隙;一類是電動汽車車內溫度自動調節與節能裝置。當車內溫度傳感器檢測到的溫度高于用戶設定的特定值時，太陽能控制器控制太陽能面板對電動空調壓縮機供電，電動空調壓縮機工作使得車內溫度降低;一類是在車載溫度控制系統中，太陽能電池安裝于汽車車頂，吸收太陽能，給車載蓄電池充電;蓄電池給車載降溫元件提供能量，從而實現汽車換氣降溫及制冷。

以上設計均可實現車內降溫，但是均有不足之處，第一類只能做到通風效果，在高溫或寒冷環境下便失去了作用，其余兩類提供的太陽能控制供電方法，只能滿足晴天工作，若在陰雨悶熱天氣中便失去了其作用;除此之外，缺少遙控系統，不能根據人的需求來工作，在無人使用時系統依舊運行，導致能源的損失，其單一性設計不能極大滿足需要。

參考文獻：

[1]楊璐，裴順.汽車空調智能溫度控制系統[J].電子設計工程，2018，26（22）：133-136+141.

[2]唐景春，李晨凱，葉斌，孟曉磊.采用渦旋壓縮機的電動汽車空調準雙級壓縮熱泵性能實驗研究[J].制冷學報，2018，39（01）：34-39.

[3]季紅軍，謝晶，王金鋒.太陽能汽車空調專利現狀及發展趨勢分析[J].制冷技術，2015，35（03）：44-47+55.

作者簡介：

劉時念（2002.02-），漢族，山東省菏澤人，學歷：本科在讀;研究方向：光電信息科學與技術。

張起（1992.01-），男，漢族，山東省棗莊人;學歷：碩士;研究方向：控制機構的設計和部分算法程序的編寫。