（上汽万向新能源客车有限公司）
摘要：随着人们生活水平的不断提高，空调在人们的日常生活中已经随处可见，对于人们的生活品质有很大的影响。电动汽车中的电动空调及暖风集成控制系统的设计水平对空调的使用性能具有很大的影响。要想提高电动空调及暖风的使用性价比，就需要从根本上对空调的控制系统进行分析，不断改进创新控制集成系统的设计。
关键词：电动空调；暖风集成控制系统；设计研究
新时代的新技术之层出不穷，其中电动空调系统的发展也非常迅速，且在各行各业中都有应用。电动空调对人们的日常生活来说具有重要影响，能够为人们提供舒适温暖的居住环境。对电动空调及暖风集成控制系统的设计进行完善和创新具有重要意义，能够不断促进空调控制系统的发展，给人类社会谋取更多的福利。
1.电动空调及暖风集成控制系统的设计现状
在石油这种不可再生能源逐渐减少的今天，汽车油价明显上涨。为减少对石油的依赖，国家开始大力鼓励研发新能源和寻找石油能源的替代品。汽车耗油在我国年耗油量中占据主要地位，因此在我国大力发展新能源汽车的背景下，以可再生无污染的电力为能源的电动汽车在不久的将来一定有着良好的发展前景。电动空调及暖风集成控制系统与目前汽车上常用的控制系统不同，目前汽车上安装的一般都是需要驾驶员手动控制的或者半自动的，科技含量不高，而电动空调及暖风集成控制系统则是一种针对电动汽车设计的能够通过数据采集利用数字电子技术和电子控制技术进行的全自动控制，能够有效的避免传统的在加热或降温过程，实现降低车载能源损耗的目的。
电动汽车的集成控制系统较为复杂，其中主要包括温度传感器、控制模块、加热器、空调暖风开关、温控开关、陶瓷加热器、驱动型的电机控制器及风扇的转速控制器等。在整个电动空调及暖风的集成控制系统中，控制模块是最为核心的部分，而温度传感器是获得信号的媒介。同时，温度传感器可以接受来自电池控制器的信号，再由驱动型的电机控制器具体实施信号操作。最后，控制模块对接收到的信号进行分析和计算，按照正确的变频信号指令实现空调的档位控制，即根据人类的需求选择发热系统或者是制冷系统，就可以满足人类的功能需求了。
2.空调及暖风集成控制系统的原理
2.1空调控制系统的原理
当空调的控制开关打开时，控制模块就会统一向电动空调集成控制中心请求信号，然后控制模块就会接受到温度传感器压力变化的信号。接着控制模块需要根据电动汽车实际的环境温度、空调的额定压力参数以及电池的电流电压建立电动空调集成控制模型，并使用自动控制规则调节压缩机风扇的转速，使得电动空调的最冷温度与实际温度相符合，确保压缩机风扇可以持续运转。其次，为了防止电动空调的蒸发器结霜，可以对空调的出风口进行控制，使得压缩机产生的制冷量与实际热量相匹配，这样不仅节省了车载能源，还可以在最大程度上提高电动汽车内部环境的舒适度。同时，为了电动汽车行驶过程的安全，需要设置在紧急情况下可以切断空调集成控制系统的感应控制模块。另外，也要注意电动空调系统的功率，确保空调内部的电池可以安全使用。
电动空调系统一般采用三合一的开关对控制模块进行控制，这种开关可以有效的避免车辆驾驶员因为操作不当而引起的空调和暖风两个不同的控制系统同时工作的情况。这种集成控制系统的开关设计在一定程度上节约了车载的能源，减少不必要的浪费，确保车辆拥有较高的续航能力。
2.2暖风集成控制系统的原理
在暖风集成控制系统中，当空调的温控开关处于暖风档位时，鼓风机就会开始工作。然后控制模块就会提供暖风信号给处理器控制中心。控制模块的工作原理是通过传感器感应车辆的温度，根据传感器确定外界环境的温度参数，然后根据温度参数自动加热控制器就会开始工作，开始自动调节电动暖风系统的暖风档位，给车辆提供暖气。其中对暖气的加热设备通常是陶瓷加热器，不同功率的陶瓷加热器加热暖风的速率会有所不同，其中2000W档位的加热器是对暖风加热速率最快的。此外，在陶瓷加热器加热暖气的过程中需要注意将加热温度控制在合理的范围之内。使用合适功率的加热器，可以减小通风口出风的温度差，而且还可以节约大部分的车载能源，保证车辆有较高的续航能力。同时，为了确保电动汽车在运行时的安全，需要对暖风集成控制系统设置一个最高温度的界限，一旦陶瓷加热器对暖风的加热温度达到最高温度时，就要及时切断暖风系统与加热器之间的连接。当加热温度过高时，会导致一系列安全事故的产生造成严重的后果。同时，对暖风集成控制系统中最低电压以及最高电流需要额外设置，保证在电动汽车运行时动力电池可以安全高效工作。
3系统试验与数据分析
图 1 所示为整车环模室台架试验图，该环模实验室可以实现-40℃～60℃车辆周围环境温度的调节，整车测功台架可以模拟车辆空载及满载等不同运行工况，电动空调及暖风整车环模台架试验是该集成控制系统开发的重要环节，车辆环模台架试验可以检验电动空调及暖风集成控制系统硬件的稳定性与软件程序的正确性，检测其系统运行时的动态性能，尤其是 PID 控制相关参数的确定与优化，从而达到调试、优化控制系统各个模块的目的。
图 2 为传统控制模式温控曲线图，从图中可以看出温度控制曲线呈现出较大幅度的震荡，图3 为方案控制模式温控曲线图，温度控制平稳，精度达到±1 ℃，出风口平均温度均衡。
4空调及暖风集成控制系统的优点
（1）电动空调及暖风集成控制系统的主处理器采用在嵌入式开发领域十分著名的意法半导体公司开发出的STM32增强型能够大幅降低系统运行时的功耗。意法半导体公司的STM32增强型具有性能高、成本低、可裁剪、系统功耗低的优点，作为此集成控制系统的主处理器是非常合适的。它能够使系统反应速度更快、精确控制车内温度给人们带来更加舒适的乘车环境。
（2）具有较高的可靠性。集成控制系统从本质来讲是一个微缩的计算机网络，它是将数据库技术、网络通讯方式以及计算机硬件、软件结合到一起最终根据设计需要达成各种性能最优化的目的。利用集成控制系统对车内各种数据进行采集和处理，能够对车内环境变化做出更快速的反应。同时通过对车辆工作状态的全面监控，保证车辆能源系统的安全和车辆的运行安全。
（3）集成控制系统一个较为显著的特点便是能够将许多元器件集成到一个非常微小的芯片里，这样就能够节约车内空间给车内其它零部件让出足够的安装空间。除此之外，集成控制系统也是一种商业行为，性价比也是集成控制系统设计的一项重要指标。所以集成控制系统在一定程度上能降低车辆生产成本。
（4）可以减少车载能源的损耗。通过集成控制系统对车内温度的精密监控实时感知温度的细微变化，然后由集成控制系统对空调系统和暖风系统进行科学的控制，在能源损耗最小的情况下控制好车内温度，给乘客带来舒适的体验。这样科学的控制会减少不必要的加热过程，降低车载能源损耗。
（5）改善车内的空气质量。电动空调及暖风集成控制系统是一种为人类服务的相对来说比较智能的系统，根据空调的过滤功能可以极大的改善车内的空气质量。电动空调系统不仅能使车内的温度适合人类休息，还能在一定程度上提高车内的湿度，起到杀菌净化的作用。
5.结束语
电动空调的集成控制是通过系统的工作来调节车内温度，从而达到人类感觉到舒适的温度。此外，电动空调集成控制系统还可以对车内的空气进行净化，并控制车内二氧化碳的含量。在以后的社会发展中，电动空调及暖风集成控制系统在电动汽车上的应用会随着电动汽车的普及极大的缓解对石油能源的依赖，做到节能减排，实现人与自然的可持续发展的战略目标。
参考文献：
[1]张文芳，王涛，电动空调及暖风控制系统的发展与现状[J].设计研究，2017（12）
[2]刘金凤，陈杰，浅谈电动空调及暖风集成控制系统的设计研究[J].机械工业，2018（04
论文作者:陈春江1,许亮亮2
论文发表刊物:《电力设备》2019年第9期
论文发表时间:2019/10/14
标签：控制系统论文; 暖风论文; 空调论文; 车内论文; 温度论文; 加热器论文; 车辆论文; 《电力设备》2019年第9期论文;