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　　具有以下优势性能： （1） 制冷模式上， 除了使用压缩机蒸发器的制冷模式还引入 了半导体制冷技术。通过半导体制冷技术非常适合在一些小制 冷量的应用环境， 尤其是在汽车怠速情况下使用半导体芯片实 现制冷目的可以有效地降低汽车的油耗。 （2） 根据本方案设计的汽车空调控制系统可以对车内温度 和湿度两种信息分别进行测量， 并通过 MCU 设计的控制程序实 现对制冷系统的精确控制。监测蒸发器是否出现结霜的现象， 保证蒸发器一直处于正常的工作状态。 （3） 节能型的汽车空调控制系统设计通过微处理器对车载 电池电量进行监测， 并根据预期要达到的制冷目标所要消耗的 能源采用压缩机制冷模式。 （4） 节能型汽车空调控制系统主要包括微控制器、 车载电池 能量监测电路、 半导体制冷芯片、 温度传感器、 湿度传感器、 蒸发 器的风机调速、 压缩机转速调速机、 温度门的开度、 发动机调速 电磁器以及带触摸功能的液晶屏。 参考文献

　　【关键字】 节能； 汽车空调； 半导体 【中图分类号】 U111 【文献识别码】 A 1 前言

　　节能汽车指的是低能耗、 低污染、 小排量、 新能源、 新动力汽 车， 节能已经成为当前汽车领域研究热点。随着小排量汽车限 制的取消， 国家将加大节能环保型小排量汽车及其先进发动机 技术研发和产业化的支持力度。以节能减排为为动机， 鼓励开 发、 生产柴油轿车和微型车， 以及使用醇醚燃料、 天然气、 混合燃 料、 氢燃料等新型燃料的汽车。 按照国家要求标准， 节能环保型小排量汽车及其先进发动 机的要求是， 汽油机升功率大于 50 千瓦， 柴油机升功率大于 40 千瓦。对照目前国内排量 1.0 升汽车的有关指标， 在升功率方面 达到要求的车辆并不是很多。根据有关参数统计， 国内乘用车 升功率总体均值大约为 42.6 千瓦/升。其他具体指标要求还有： 发动机排量小于等于 1.4L， 车身外形尺寸总长小于等于 4 米， 油 耗指标、 环保指标、 安全指标均达到国家标准要求。 汽车空调相对于传统的建筑空调在工作模式和工作环境上 有很大的差异， 建筑空调所使用的电源供电稳定， 而且建筑使用 的空调获取电能十分方便。但车用空调所有电能都来自于发动 机产生的电能， 发动机在行车过程中由于发动机转速的改变会 导致空调压缩机的转速随机改变， 从而导致车用空调一直处在 一个不稳定的工作状态。而且当汽车处于怠速模式时， 启用车 用空调对汽车的油耗非常大， 因此针对汽车空调的节能设计很 有必要。若需要提高汽车空调的工作效率降低能耗， 则必须对 车用空调的控制系统进行更科学合理的设计， 根据不同的制冷 目标和汽车所处的工作状态采用更科学合理的制冷模式， 以提 高制冷系统的综合工作效率。

　　系统组成结构。整个汽车空调控制系统的核心是 MCU 微控制 器， 通过 MCU 微控制器对接收用户输入的空调制冷目的， 并对 用户所设定的制冷目的预估所需要的制冷量， 同时对车载电瓶 当前的电量进行监测。如果用户所需的制冷量不高时， 而且车 载电瓶电量也非常充足， 此时启动半导体制冷芯片， 完成制冷的 目的以降低启动压缩机和蒸发器工作时所消耗的大量能量。如 果不满足这种制冷应用条件， 则启动压缩机和蒸发器实现制冷 目的， 在启动压缩机和蒸发器工作过程中， 通过车内的温度传感 器和湿度传感器对当前车内的温湿度状况进行采样。通过 MCU 微控制器进行计算和预测， 得出相关的控制参数， 从 MCU 输入的控制参数经过数据锁存器以及译码芯片将 MCU 产生的 控制信号送到驱动电路上， 由驱动电路将信号进行放大分别送 入蒸发器的风机调速、 压缩机转速调速机、 温度门的开度、 发动 机调速电磁器等部件上。实现对压缩机转速、 温度门的开度和 发动机的转速进行调节， 同时通过蒸发器表面的温度传感器探 测蒸发器表面是否出现结霜的现象， 如果出现结霜现象则改变 蒸发器的制冷剂流量， 避免蒸发器出现结霜而影响其正常的工 作性能。 图 1 的各个组成部件各司其职， 其中， 汽车空调控制系统所 使用的微控制器为三星公司的 S3C210A， 该芯片为 32 位的微处 理器， 实现对车用空调控制过程中主要的计算和控制任务。作 为核心部件， 制冷芯片采用 TEC1-12716 型号半导体制冷芯片，

　　【第一作者】 谭琛 （1972－） ， 女， 高级工程师， 硕士， 从事自动控制、 机电一体化方向研究。 【基金项目】 2013 年广西教育厅科研项目： 制冷设备状态监测与故障诊断系统设计 （2013YB354） 。

　　通过对半导体制冷芯片的输入电流强度的改变实现制冷温度的 调节， 汽车空调控制系统工作模式分为利用半导体制冷芯片实 现制冷目的以及通过压缩机和蒸发器的控制实现制冷目的。这 两种工作模式可以根据需要进行切换， 当微控制器检测到当前 车载电池能量储备较高， 而且用户设定的空调控制目标所需要 的能量不高时， 采用半导体芯片实现制冷目的， 否则的话则启动 汽车发动机采用压缩机和蒸发器制冷的工作模式。

　　与工作流程归纳如下： （1） 首先， 当系统启动之后， 用户可以通过系统提供的用户 操作接口， 由用户通过触摸液晶屏设定空调的工作模式以及要 调节的目标温度。 （2） 其次， 微控制器接受用户设定的相关控制信息对车内当 前的温湿度状况进行采样测量。根据采样得到的数据以及用户 输入的温度调节目标， 估计空调系统完成这一目标所需要的能 量， 并对车载电池所储备的能量进行检测， 由微控制器判断使用 哪一种制冷工作模式。如果由微控制器判断使用压缩机蒸发器 的制冷模式， 则此时启动制冷压缩机开始对车内的温湿度进行 调节。在进行温湿度调节过程中， 通过部署在车内的温湿度传 感器实施的采样监测当前的车内温湿度状况。

　　（柳州职业技术学院， 广西 【摘 柳州 545006） 要】 针对当前车用空调控制系统性能不稳定的问题， 设计一种改进的空调节能工作模式。该模式的主要特点是通过微

　　控制器对汽车的工作状态及自然需求进行动态监测， 根据需求动态的启动半导体自燃芯片或者压缩机自燃的工作模式实现对车内温 湿度的控制与调节， 有效降低汽车的油耗， 从而实现车用空调的节能目的。

　　较大， 从而导致汽车油耗明显增加。为了提高汽车的工作效率 需要设计汽车空调的控制系统， 使得汽车空调工作过程能够得 到动态的控制， 根据制冷的目的改变空调压缩机的转速以及空 调系统内部制冷剂的动态流量， 以实现对制冷量的动态控制。 除此之外还可以根据汽车空调的制冷目的预测所消耗的能量， 当汽车空调所需要的制冷量不高时， 可以使用车载电瓶， 通过半 导体自燃芯片来实现自燃目的， 这将大幅减少汽车在怠速模式 下制冷所消耗的能量， 从而达到节能目标。

　　上述结构图中， 压缩机和蒸发器的作用是通过推动电路对 蒸发器的风机调速器、 压缩机转速调速机器、 温度门的开度和发 动机调速电磁器的控制实现制冷系统工作状态的调节， 改变制 冷量的生成， 实现温湿度调节的目的。汽车空调控制系统工作 时， 压缩机和蒸发器除了对车内的温湿度进行控制外， 还要对蒸 发器内部制冷器的流量进行调节， 避免蒸发器出现结霜的现象， 以达到对制冷的保护目的。 汽车空调控制系统通过 SHT10 芯片对车内的温度和湿度 分别进行采样， 并以此作为控制的条件， 实现对车内温湿度的 调节。采样数据由数据所存芯片 74LS373 进行数据锁存， 通过 微控制器输出的控制信号， 然后再由译码芯片 74LS145 将数据 进行译码， 将译码之后的信号经驱动电路实现对相关调速器的 控制。

　　温度传感器 DS1802 …… 译码 芯片 74 LS 145 驱 动 电 路 温度传感器 DS1802 车内 温度传感器 蒸发器 风机调速器 数据锁存 74LS373 压缩机 转速调速器 温度门 的开度 发动机 调速电磁器

　　（3） 最后， 根据实际的制冷效果调节制冷系统中蒸发器的风 机调速、 压缩机转速调速机、 温度门的开度和发动机调速电磁 器。当车内的温度达到预期的设定目标时， 此时关闭制冷系统 并保持温湿度传感器处于正常工作状态。一旦监测到车内的温 湿度发生了改变， 不在用户设定的目标范围之内， 再次启动制冷 系统， 如此一直处于循环往复的过程。如果通过 MCU 控制器决 定使用半导体制冷技术则通过电源控制电路对半导体制冷芯片 施加相应强度的电流， 实现制冷的功能， 在进行制冷的过程中同 样通过车内的温度传感器监测温度的变化。同时系统将时刻监 测车载电瓶所储备的电能情况， 如果车内的温度达到预期目标， 则可以关闭半导体制冷系统。如果在车内温度还没有达到预期 目标时， 车载电瓶所储备的电量降低到预警线的时候， 则此时关 闭半导体制冷系统， 启动发动机以及通过压缩机蒸发器的制冷 模式完成制冷目标。从而避免汽车空调系统连续的使用半导体 制冷模块导致车载电量耗尽的现象， 达到节能的目的。

　　压缩机以及制冷剂与蒸发器之间的热交换实现制冷的目的。传 统的制冷系统所需要的电能通过汽车发动机转换而来， 在汽车 运行过程中， 由于发动机转速的改变会导致压缩机的转速也发 生改变， 从而使得制冷系统工作状态处于不稳定的状态； 另外一 方面， 当汽车处于怠速的模式下启动汽车空调系统， 消耗的能量AG体育AG体育