电动汽车空调多温区控制系统设计

汽车空调主要是调节汽车车厢内部的空气质量，同时对车厢内部的湿度进行控制，以及对空气进行过滤等，给予驾驶员和乘客最舒适的车内感觉。到目前为止，我国的汽车空调调整模式主要是靠手动控制，这样的控制方式很容易导致车厢内的温度，无法达到我们要求的舒适性和节能性。另一方面也使得司乘人员的工作量增加，注意力分散，不利于安全驾驶。因此，对于汽车车厢内空调的多温区控制系统的设计就变得十分重要。

    1 电动汽车空调多温区控制系统的设计原则和设备选型
    1.1空调多温区控制系统的设计要求
    为了确保乘客能够感受到舒适性和空调系统的可靠性，在进行电动汽车的空调多温区控制系统设计的过程中提出了以下几点要求。
      （1）提高电动汽车空调多温区控制系统的可靠性，避免运行出现故障。
      （2）提高乘客与驾驶人员的舒适性，可精准控制温度。设定车内温度后，波动范围要控制在设定范围的±1℃之内。能够实现快速制冷和制热的目的，同时让车厢内的温度快速达到目标值。
      （3）多温区控制系统要具备良好的操作性能，能够实现可视化操作，方便司乘人员进行操作控制。
      （4）能够自动检测故障，同时在故障模式情况下能够自动启动应急措施，同时还要具备显示故障代码的功能。
    1.2系统的驱动形式和设备选型
    传统的汽车空调系统主要是依靠发动机提供动力，而电动汽车的空调驱动方式，是借助电动机带动压缩机进行工作。汽车空调制冷系统的设备主要包括：冷凝器、蒸发器、压缩机与膨胀阀等。根据电动汽车的空调特性，主要选用涡旋式压缩机，涡旋式压缩机可以压缩容积，是由1个固定的渐开线涡旋盘和1个渐开线运动涡旋盘组成。由于微通道换热器属于紧凑高效、特性好、节能及可持续发展的换热器，所以电动汽车的空调制冷换热系统选择微通道换热器。因为热力膨胀阀无法对隔热结构进行安装，而且很容易受到热辐射的影响，对冷媒效果产生影响，为了对数字控制器进行更好的控制，最终选择电动式膨胀阀代替传统的热力膨胀阀。

    2 电动汽车空调多温区控制系统的分区
    2.1车厢内部的能量平衡
    汽车的车厢可以看成一个单独的定容、定压系统。对于汽车车厢的乘坐区域，我们只需要考虑阳光照透过车身防护结构以及玻璃表面能够传入的热量、人体新陈代谢的热量以及空气传入的热量，此外还有车厢的送风区、回风区以及乘坐区之间的热交换。
    2.2车厢内乘客乘坐区的湿度
    车厢内部环境控制的重要参数之一就是车内湿度，不仅对车窗玻璃的除霜性产生影响，同时也对乘客乘坐汽车的舒适度产生影响。在目前的汽车电控系统中，与湿度有关系的传感器主要是：表面温度传感器、环境温度传感器以及相对湿度传感器。

    3 空调制冷系统的建立
    电动汽车的空调系统和传统汽车的空调系统没有太大的区分。笔者在此主要是以热泵式电动汽车的空调系统为例（图1），该系统主要由：压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀阀4部分组成。与传统汽车空调相比还是有所不同的，它主要是采用了电动压缩机，通过压缩机内部的无刷直流电动机直接来对电机进行驱动。
  4 电动汽车空调控制系统硬件设计
    电动汽车的整车控制系统如图2所示，主要是动力电池的控制单元、仪表控制单元、空调控制单元以及电机控制单元等。而电动汽车空调控制单元的电路电气设计主要包括下几个控制单元。

    4.1温度控制
    在整个控制流程中，主控单元是通过设定模式、设定温度以及车内温度，对压缩机的运行效率进行判断。同时将该频率的数据上传到负责驱动压缩机的变频器控制单元，通过改变压缩机的转速来控制车厢内的温度。
    4.2风速控制
    主控单元通过风速的设定值计算出风机的出风频率，同时将频率值上传到驱动风机的变频器控制单元。
    4.3保护功能
    对各个系统进行保护，主要包括：系统的高压保护和低压保护、压缩机的排气温度保护、变频器的温度过高保护以及电流过大保护等。
    4.4冷媒流量自动控制
    通过对电子膨胀阀的控制来实现对冷媒流量的控制。根据压缩机温度与系统温度的数值，对阀门开度实现智能调节，确保空调系统能够实现最佳的温度调节，实现电动汽车的空调节能目标。
    4.5智能除霜功能
    通过四通阀的换向实现对车外换热器的加热，进而实现除霜目的。主控单元负责对系统进行智能判断与管理。
    4.6换气控制阀
    通过控制换气控制阀的开关，实现车内外的空气交换，确保车内的空气新鲜。

    5 结束语
    随着社会的进步与发展，电动汽车也得到了迅速的推广与发展，电动汽车的空调多温区控制也显得十分重要。虽然目前的电动汽车空调已取得了较大的成就，但还是需要加大研究力度，为驾驶员和乘客带来更加舒适的乘车环境。