電子技術的快速發展使得汽車的控制系統更加智能化。自動空調在汽車上的應用就是一個典型的例子。由于電子技術的發展，現代汽車空調已經由計算機控制。完善的汽車計算機控制的空調系統不僅可以對車內空氣的溫度、濕度、清潔度、風量和風向等進行自動調節，給乘客提供一個良好的乘車環境，保證在各種外界氣候和條件下使乘客都處于一個舒適的空氣環境中，而且還能進行故障檢測。

汽車自動空調基本結構及原理

汽車自動空調系統由制冷系統，取暖系統、通風（配氣）系統、自動控制系統、空氣凈化系統五部分組成。

1、制冷系統

制冷系統由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器等元件組成。制冷方式采用蒸氣壓縮式，利用制冷劑蒸發時吸收的熱量來實現車內溫度的降低。作為冷源的蒸發器，其溫度低于空氣的露點溫度（空氣中的水蒸氣變為露珠時候的溫度），因此，制冷系統還具有除濕和空氣凈化作用，使車內空氣變得涼爽。

2、取暖系統

取暖系統多采用冷卻液加熱式，將發動機出水口的冷卻液通入暖風水箱，用鼓風機將水箱周圍的熱空氣吹入車內。暖風還可以對前擋風玻璃進行除霜和除霧。

3、通風系統

通風系統是能吸入新鮮空氣，將冷風、暖風、新鮮空氣進行混合，并把混合氣分配到車廂不同位置的裝置。主要有送風道、風門等部件。目前采用最多的通風系統是全空調方式，即把車外空氣和車內空氣經風門調節后，通過蒸發器冷卻除濕，部分進入加熱器，出來的冷、暖風再混合，然后按照要求送入車內。

4、自動控制系統

自動控制系統一方面對制冷和加熱的溫度進行控制，另一方面，對車內空氣的溫度、風量和流向進行測量控制。由傳感器、控制中樞、執行器三部分組成。

其中傳感器包括溫度選擇器、日照強度傳感器、風門位置傳感器等。控制中樞有電子放大器、電橋比較計算器、ECU三種。電磁閥、真空轉換器、真空驅動器、伺服電機等屬于執行部件。

5、空氣凈化系統

一般由空氣過濾器、電子集塵器、陰離子發生器等組成，對流入車內的空氣過濾、凈化，不斷排出車內的污濁氣體。在普通轎車中空氣凈化的任務由蒸發器完成。

電控自動空調的控制邏輯框圖如圖所示。

汽車自動空調溫度控制系統工作原理

汽車空調自動溫度控制ATC(Automatic Temperature Control),俗稱恒溫空調系統。一旦設定目標溫度，ATC系統即自動控制與調整，使車內溫度保持在設定值。

全自動溫度控制系統組成

全自動溫度控制系統的組成包括溫度傳感器、控制系統ECU、執行機構等。其中溫度傳感器有車外氣體溫度傳感器、車內氣體溫度傳感器、日照傳感器（陽光強度傳感器）和蒸發器溫度傳感器。

車內溫度控制原理

一、車外溫度傳感器（Outside Temperature Sensor）一般以熱敏電阻制成，當車外溫度變化時其電阻發生改變。溫度低時電阻大，溫度高時電阻小。

二、車內溫度傳感器（In-vehicle Sensor）同樣采用熱敏電阻材料，具有負溫度系數特性。一般安裝在儀表盤下方，并以空氣管連接到空調通風管上，當氣流迅速通過時，產生的真空將空氣引經車內溫度傳感器。

三、日照傳感器（Sunload Sensor）以光二極管或電池制成，用以感應陽光照射車輛的強度，但并不是溫度。通常裝在儀表盤上方。

四、蒸發器溫度傳感器（Evaporator Temperature Sensor）一般安裝在蒸發器翼片上，以精確感應蒸發器的溫度，同樣采用熱敏電阻制造，具有負溫度系數特性。

五、執行機構

1、鼓風機轉速控制。空調系統ECU根據設定的溫度、車內現有溫度、車外溫度、陽光強度、蒸發器皿溫度等信號，發送不同的指令給鼓風機電機，并使之搭鐵，從而控制不同的鼓風機轉速。對于一些恒溫空調系統，當發動機啟動時或冷卻液溫度低于預定值，空調系統ECU使鼓風機不起作用。

2、混合空氣閥執行器。混合空氣閥執行器采用一個電控電機，根據駕駛員設定的溫度，自動控制混合空氣閥的位置，以控制一定的車內溫度。一些車型采用真空電機，但控制不夠精確。

當駕駛員設定溫度為22℃時，而車廂內溫度低于22℃時，控制系統ECU發送指令給電機，混合空氣閥關閉蒸發器側通道，并打開從暖氣熱散熱器一側來的通道，使車內溫度迅速升高到22℃，；當駕駛員設定溫度為22℃，而車廂內溫度高于22℃時，控制系統ECU發送指令給電機，混合空氣閥打開從蒸發器一側來的通道，并關閉暖氣熱散熱器一側的通道，并使鼓風機電機高速運轉，使車內溫度迅速下降到22℃。

3、模擬閥執行器。模擬閥執行器以電子電子電機控制空氣閥的位置，從而改變空調出風口。

4、空調壓縮機離合器。當駕駛員選擇A/C模式時，空調系統ECU使壓縮機離合器的線圈搭鐵，觸點閉合，電流通過離合器線圈，使離合器結合，帶盤帶動壓縮機轉動。

當車外溫度傳改期顯示溫度低于設定值時，ECU使壓縮機離合器不起作用；同樣，當傳感器顯示節氣門全開或發動機處于高速運轉時，ECU使壓縮機離合器不起作用。

六、當溫度由25℃調到20℃時，可變電阻的阻值發生變化為-ΔR，電橋出于不平衡狀態且VA < VB，此時比較器OP1開始工作，雙閥中的降溫閥DCV開啟，在真空泵的作用下，連桿向下運動。反饋可變電阻阻值上升，由于風門向冷風增加方向開張，所以車內溫度下降。當車內溫度下降到設定目標為20℃時，反饋電阻的阻值變化為+ΔR，總電阻變化為零，電橋平衡，當環境溫度不變時，室內溫度即可保持20℃。

當車外溫空氣溫度下降時，車內溫度也要隨之降低-ΔT，假設這個下降量引起車外溫度傳感器阻值的增加幅度為+ΔR，電橋處于不平衡狀態且VA > VB；比較OP2導通，雙法中的DVH起動，真空泵推動連桿向上運動，可變電阻阻值也向減少的方向變化，風門向暖風增加的方向轉動。當車內溫度回升+ΔT，即室溫變化為零時，系統達到平衡。車內空氣溫度和日照發生變化時，即空調的熱負荷發生變化時，其工作原理相同。

鼓風機控制原理

電腦溫度控制的汽車空調系統，不僅能按照成員的需要吹出最適宜溫度的風，而且可以根據需要調節風速和風量；改變壓縮機運行狀態，甚至有故障自診斷功能。

一、風機轉速控制

AUTO開關位于暖風裝置控制板上，按下AUTO開關，空調ECU根據送風溫度TAO值與鼓風機轉速之間的關系如圖所示。

二、進風方式控制

當按下進風方式鍵時，空調ECU控制進風控制伺服電動機轉動，將進風風門固定在“車外新鮮空氣導入”或“車內空氣循環”位置上。當按下“AUTO”鍵時，空調ECU根據計算值，在上述兩種方式之間交替自動改變進風方式。

三、送風方式控制

當按下送風方式控制鍵時，空調ECU控制送風方式伺服電機動作，將送風方式固定在相應狀態上。當進行自動控制時，空調ECU根據求得的TAO值，自動調節送風方式。當TAO值非常小時，最冷控制擋風板完全開啟，增加送風風力。

四、壓縮機控制

同時按下空調“A/C”鍵和“鼓風機”鍵，或按下“自動控制”鍵，空調ECU使電磁離合器接合，壓縮機開始工作。壓縮機控制電路如圖12-5所示，空調ECU的MGC端首先向發動機ECU發出壓縮機工作信號，發動機ECU的A/C MG端隨即搭鐵，使磁吸繼電器吸合，電流流入磁吸，使壓縮機運轉。與此同時，電流也加到空調ECU的A/C一端，向空調ECU反饋磁吸工作信號。

進行自動控制時，若環境溫度或蒸發器溫度降到一定值以下，空調ECU將控制壓縮機間歇工作，即磁吸交替導通與斷開，以節省能源。

空調裝置工作時，空調ECU同時從發動機點火器及壓縮機轉速傳感器采集發動機轉速與壓縮機轉速信號，并進行比較。若兩種轉速信號的偏差率連續 3s 超過80％，ECU則判定壓縮機鎖死，同時與電磁離合器脫開，防止空調裝置進一步損壞；并使操縱面板上的A/C指示燈閃爍，以提示駕駛員。

五、故障自診斷功能

當空調ECU檢測到某些傳感器或執行元件控制電路故障時，其故障自診斷系統將故障以代碼的形式存儲起來，檢修時只要按下操縱面板上的指定鍵，即可讀取故障代碼。

汽車自動空調技術的發展

目前電控自動空調的控制逐漸趨于成熟化，但關鍵的信號處理仍存在很大的提高空間，需要進一步的加快控制的效率，第一時間感知環境，以更快的速度去調節車內空間溫度，來進一步加強汽車的舒適性。

在 CAN 總線技術基礎上構建了基于 CAN 總線的汽車空調控制系統，并制定了空調系統的CAN 通訊協議，最后引入 PID 控制算法完成了汽車空調系統的自動控制。將汽車空調控制系統CAN 網絡化，使得分散在不同位置的空調系統各節點可以共享信息，更好的配合。基于 CAN 總線的汽車空調控制系統的開發不僅提高了汽車空調的舒適性，而且還使得汽車空調能與其它車載CAN 網絡進行互連，從而加速了車身一體化的進程。

編輯：黃飛

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