汽车空调控制器分类及设计范例
汽车空调控制器的分类
汽车空调控制器的分类
空调控制系统是汽车空调系统的五大组成部分之一，能够对制冷系统和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车内空气的温度、风量流向进行控制，实现汽车空调系统的正常工作。
空调控制系统包括电磁离合器、风扇电动机、发动机怠速自动调整装置、安全电路、压力开关电路、温度控制器、继电器和控制开关等。
汽车空调控制器按照系统配置进行分类，可以分为手动机械式、电动电子式、全自动式和多温区自动式四种。
手动机械式汽车空调控制器是最早出现的汽车空调控制器，由于控制器中没有控制电路板，因此控制器不具备逻辑处理功能，仅通过按键和旋钮进行机械式控制空调的开关和大小，可操作性差，温度控制精度低，价格便宜。
电动电子式汽车空调控制器多应用于较低配置的汽车中，由于采用了控制电路板和CPU，控制器具有简单的逻辑处理功能，但操作仍然较为复杂，价格相对便宜。
全自动汽车空调控制器是在大部分较高配置的汽车上采用的空调控制器，由于具备充分的环境状态信号输入设备，同时，配备了先进的电路板和CPU，使控制器具备复杂逻辑的处理功能，是目前汽车空调控制器发展的主流方向。
多温区自动汽车空调控制器是应用于高端汽车的空调控制器，环境状态检测装置更加丰富，操作更加简便，更加人性化，但系统成本较高，是未来汽车空调技术的发展方向。
汽车空调控制器介绍资料精
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by C.H
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航盛电子股份有限公司 空调事业部
多温区自动汽车空调控制器
高端汽车配置 具备复杂逻辑处理功能 更多环境状态信号输入 操作简便易用，舒适性
格，无面板模块风格） 按键风格汽车空调控制器特性 旋钮风格汽车空调控制器特性 无面板模块汽车空调控制器特性 新能源汽车空调控制器介绍
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by C.H
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目录
汽车空调控制器功能 汽车空调系统概述 各部件与空调控制器的关系 温度风门 模式风门 循环风门 鼓风机 蒸发器温度传感器 车室外温度传感器 车室内温度传感器 水箱温度传感器 日照强度传感器 压缩机 汽车空调控制器构造
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汽车空调简述
我们主要的产品面向 轿车空调
大多数轿车空调控制 器安装在汽车仪表台 中部，CD机下方。
航盛电子股份有限公司 空调事业部
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航盛电子股份有限公司 空调事业部
汽车空调控制器按系统配置分类
手动机械式
早期汽车配置
电动电子式
佳，更加人性化 带电路板与CPU 电气线束连接 系统成本高，价格较高 必然发展方向
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航盛电子股份有限公司 空调事业部
汽车空调控制器按自身特性分类
按键风格 旋钮风格 无面板模块风格
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汽车研发：汽车空调控制系统设计与开发！
汽车研发：汽车空调控制系统设计与开发！燥热的夏天已经来袭，看到这样⽕辣的⼩姐姐，估计⼿机屏幕前的你更加炎热和躁动，这时候空调就是你的避暑利器！汽车空调在你热的时候给你降降温，在你寒冷的时候给你吹吹热风，它之所以这么听话，就是因为它有⼀个好的控制系统！今天和漫谈君⼀起来看看汽车空调控制系统设计与开发漫谈君说汽车⼤漫谈1、2、4群已满员，5群已快满，话说都是汽车研发⼯程师，每天都在分享技术，有需要进群的童鞋，加漫谈君微信：autotechstudy，备注名称+专业哟，⽅便邀请进群！⼀、前⾔汽车空调系统作为汽车的标配总成，是衡量汽车舒适性的重要指标，空调系统性能的优劣直接影响汽车的市场竞争⼒。
随着半导体技术、新能源技术、互联⽹技术的⾼速发展，⼯业领域的很多新技术在汽车上慢慢得到尝试和应⽤，汽车空调系统的发展也⾯临新技术的冲击和挑战。
在本篇⽂章中，我们将针对汽车空调控制系统的设计开发进⾏浅析。
⼆、汽车空调系统空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之⼀，是⽤户上车后能直接感知到的，决定了⽤户的舒适度！1功能汽车空调系统是实现对车厢内空⽓进⾏制冷、加热、换⽓和空⽓净化的装置。
它可以为乘车⼈员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提⾼⾏车安全。
2组成结构汽车空调的组成结构如下图所⽰：3分类汽车空调的分类如下：4汽车空调控制系统汽车空调针对⼈的操作来说，信息交换主要集中在空调的控制器，控制器可以说是空调整个系统的控制中⼼，⼀般都在仪表台上。
它的功能主要是调节空调出风的⼤⼩、温度及出风模式，实现了空调系统和环境之间的互相影响，反映使⽤者的需求。
现在多数汽车配备的电控⾃动空调能够对车内的温度、风量、出风⼝和吸⼊⼝、压缩机等进⾏控制与诊断，这些控制是通过改变风门位置、热⽔阀的开度等来实现的。
1）通风装置与空⽓净化系统汽车空调系统的通风⽅式⼀般分为⾃然通风⽅式和强制通风⽅式。
⾃然通风是指利⽤汽车⾏驶时车内外的空⽓压⼒差，通过空调系统的进、出⼝进⾏⾃然换⽓。
汽车空调控制系统简介课件
二.控制系统---- (2)感应元件
①车内及车外温度传感器：为负温度系数热敏电阻传感器，用来感受车内及车外温 。当温度变化时，阻值改变，向空调电控单元ECU输送温度信号。 为防止温度变化时，空调控制器上显示也随之变化、一般还配有防假功能，如凯越: 上海别克汽车空调的防假输入如下： 若外界温度增加，所显示的温度只有在如下条件下才能随之增高。 a.车辆以高于32km/h的速度行驶约2min。 b.车辆以高于72km/h的速度行驶约1min。 这些限制有助于防止错误读数。若所显示的温度下降，外界温度显示将立即更新。 如果车辆熄火超过3个小时，车辆再起动时，将显示当前外界温度。如果车辆熄火不足 3小时，车辆再起动时，将恢复车辆上次操作时的温度。 ②蒸发器温度传感器：检测通过蒸发器的空气温度或者蒸发器表面的温度变化，控制 压缩机电磁离合器的结合或断开。(低于-4度) ③水温传感器：安装在热交换器底部的水道上检测冷却水温度，产生信号输送给空调 控制器，控制低温时风机转速。 ④阳光传感器：是一个光敏二极管，利用光电效应，把日光照射量转换为电流值信号 并输送给空调电控单元，用来调整空调吹出的风量与温度。
风机转速控制图
二.控制系统---- (3)执行元件
3.压缩机：
压缩机通过压缩来自蒸发器的低压、低温蒸汽。并将其加载成冷凝器的高压、高温蒸汽的方式，使制冷 剂环绕系统循环。通过空调控制器上的A/C按键，可以开启压缩机，而决定压缩机工作时间的因子，有 车外温度信号和蒸发器温度信号。而在如下条件下，压缩机会被切断： ❖ 低压低于1.96bar ❖ 高压高于 ❖ 蒸发器表面温度低于4.5℃
HV014-1 HV014-17
HV014-11
HV014-32
HV014-27 接地 HV014-8
汽车空调自动控制算法方案
PID控制器结构
PID 控制器的控制律
()
= × + × න + ×
汽车空调制冷自动控制器设计
汽车空调制冷自动控制器设计
蒸发器温度自动控制
汽车空调制冷自动控制器设计
送风温度自动控制
汽车空调制冷自动控制器设计
车内温度自动控制
2.控制器：在自动控制系统中，控制器的设计成为控制律的设计，设指令
与反馈值的差（误差）为e，那么一般情况下，控制器输出u=f(e,t)，即控
制律是误差与时间的函数；
3.执行机构：执行机构指的是能够根据控制器的输出，从而改变流入被控
对象的物质或能量，使之能适应控制对象的负荷变化，达到控制目标；
4.被控对象：所要控制的机器、设备或者装置。把所要控制的运行参数叫
制器、基于模型的控制器。在工程中，许多被
控对象的数学模型很难获取，即使得到，其精
度也难以保证，因此，工程中最常用的控制器
为无模型控制器，主要有PID控制器、ADRC控
制器以及无模型自适应控制器。其中，PID控制
器占据了所以控制器近9成的市场。
PID控制器
PID控制器结构
P:误差的比例控制，常用Kp表示，
做被控量；
5.测量单元：检测被控量的实际，并将其转换为标准的统一信号，该信
号叫被控量的测量值。
PID控制器结构
在控制理论中，控制器种类繁多，以单
一型控制器举例，主要有PID控制器、ADRC控
制器、自适应控制器、最优控制器、模糊控制
器等等。
其中，根据是否需要被控对象精确的数
学模型，可将上述控制器分为两类，无模型控
汽车空调控制器设计方案
1.控制器类型
汽车空调 控制器
手动 电动
软拉束型 硬拉束型 普通型 智能型
2.硬拉束型控制器
混合风门 调节旋扭
风量调 节旋扭
硬拉束
模式调 节旋扭
内外循环 转换按钮
AC开关 按钮
内外循环转换也可用机械方式控制
2.1功能实现
a.混合风门调节及模式选择
混合风门部份与模式选择部份， 其结构相似，如图：
静触片
动触片
▲ 价格相对便宜； ▲ 结构相对复杂，无PCB； ▲ 大电流控制； ▲ 风速无修正、可控性差； ▲ A/C工作指示灯不能反应
真实情况；
AC自 锁开关
方案B
通过动触片与PCB上导电盘选择性导通，对外部ECU输出不同的电压值，ECU控制 放大器，控制电机的工作电流实现风速调节。
AC开关，通过触发开关给外部ECU请求信号，由ECU决定压缩机是否工作。
b.风量调节
档位基座 档位钢球
风量旋扭
档位轨道
通过档位钢球与档位基座上轨道配合，实现旋扭的转动档位。弹簧力的大 小决定了旋扭的操作力，一般在9Ncm左右。
c. AC按钮（触发式）
AC按钮
按钮手感曲线
触发开关
通过触发开关内部的档位橡胶实现手感，如曲线图所示，手感柔和、档位 清晰，操作力一般在2-3N,弹性比35%-55%。
齿轮盘 齿轮盘 齿轮盘 齿轮 盘
拉束 拉束
转动旋扭带动齿轮盘转动，驱动拉 束运动，从而对送风系统中的风门角度 进行调节。实现温度调节及风向调节功能。
旋扭
b. AC及风量调节
方案A
风量调节，通过动触片与静触片间选择性导通，联接外部电阻器，使鼓风 机串接不同的电阻，从而达到风量调节的目的。AC开关，通过自锁开关与外部 压力检测开关串联后给ECU以控制信号，同外部ECU控制压缩机的工作状态。
基于单片机的汽车空调控制系统方案设计书1
1.1 论文背景及意义汽车空调作为一种舒适性空调，不仅是人民生活水平提高的标志，也是提高汽车市场竞争能力的重要手段。
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对汽车空调的温度控制性能提出了更高的要求。
国外一些大汽车公司的高档汽车上纷纷装有全自动的空调系统，而国内大部分高档汽车的空调控制器是进口的，目前还没有自主开发的具有自主知识产权的汽车空调自动控制器。
总体来看，我国目前汽车空调系统的电子化程度较低，大多数仍采用手动控制或简单的位式控制。
手动控制一方面会出现车内温度与乘员舒适要求相差很大，不能满足舒适性和节能性的要求；另一方面容易分散驾驶员的注意力，降低行车的安全性。
手动控制己成为汽车空调进一步发展的瓶颈问题。
而国外一些高档汽车上已经配有全自动汽车空调系统，并且对这些先进的技术率先申请了专利，对知识产权进行了保护，因此无法破解其核心技术，这样就形成了引进-落后-再引进-落后的恶性循环，严重阻碍了我国汽车工业的发展。
随着我国加入WTO 和全球贸易大市场的形成，国外先进的汽车空调控制技术对国内汽车工业造成很大的冲击和压力，汽车工业又面临着新的机遇和挑战。
我们只有自主开发适合我国交通、气候的汽车空调全自动控制器，形成具有自主知识产权技术，制订出汽车空调控制器的产品标准，才能提高我国汽车工业整体水平，否则就会在竞争中失败，因而加紧汽车空调全自动控制系统的研究势在必行。
目前，我国汽车保有量己超过1亿万辆，汽车年产量约18000万辆，汽车空调市场有着广阔前景。
而现在进口汽车空调控制器的价格较高，而实际的生产成本较低，随着人民生活水平的提高和汽车工业的发展，全自动控制的空调汽车由于具有较好的舒适性和节能性以及方便驾驶员操作等优点将会越来越受到人们喜爱，因而我们必须不失时机地抓住这个机遇，自主开发研制先进的汽车空调控制系统，不仅会产生巨大的经济效益，而且对我国的经济建设，汽车工业的发展都具有促进作用。
在对全合一空气混合型的汽车空调系统进行调研的基础上，通过模糊控制策略和软硬件系统的研究，设计出汽车空调全自动控制系统中的核心部分智能温控系统。
汽车空调控制系统的控制元件资料讲解
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一、汽车空调控制系统的控制元件
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2．压力开关
即对于所设定的压力执行通或断的指 令，如高、低压开关等；
压力开关属于保护元件，是一种随压 力变化而断开或闭合触点的元件，又称 压力继电器。它由压力引入装置、动力 器件和触点等组成，在系统中感受着制 冷剂压力的变化。
中压开关闭合，控制冷却风扇的速度，使风扇 高速运转。
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一ImNaoge 、汽车空调控制系统的控制元件
3、发动机怠速调节装置
发动机在怠速运转时往往影响到空调系统的正常工作。一 方面压缩机转速过低，造成制冷量严重不足；另一方面对于小排 量发动机来说，怠速时发动机功率较小，不足以带动制冷压缩机 并补偿因电力消耗给发电机增加的负荷。
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一、汽车空调控制系统的控制元件 No
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怠速调节装置类型:
一类是被动式调节，当发动机怠速运转时，自动切断 压缩机离合器电路，停止压缩机运行，以减轻发动机
的负荷，稳定发动机怠速性能，这类装置称为怠速继 电器；
第二类是主动式调节，即在发动机怠速运转时，加大 油门，以增加发动机的输出功率，并使发动机转速稍 有提高，达到带负荷的低速稳定运转的目的。这类装
等即可清楚了解其电路控制原理。
1、鼓风机控制电路的分析与检修
（1）鼓风机的控制
根据控制方法的不同可分为以下三种形式。
（1）由鼓风机开关和调速电阻联合控制 （2）电控模块通过大功率晶体管控制
（3）晶体管与调速电阻器组合型 单风口空调的鼓风机是第一种控制形式。
汽车空调控制器设计规范11
汽车空调控制器结构设计规范(试行版)控制器分类:按功能分: 前控制器和后控制器前控制器(主控制器):从前面吹风后控制器:从后排吹风按自动化程度分: 手动式、电动式、自动式手动式:用旋钮带动硬(软)拉丝直接控制空调主机电动式:用按键或旋钮操作,从线路板输出电信号至转向器控制空调主机自动式:在电动式基础上多一个AUTO键功能,多一个显示屏按结构分: 按键式--普通按键和翘板按键旋钮式--外旋式和内旋式外旋式:旋钮外圈动,旋钮中间不动内旋式:旋钮内外是一个整体,一起转动控制器设计过程:1.出设计方案2.出AUTOCAD二维效果图注意要点:保证功能可实现3.根据客户提供的"A"面出外轮廓三维及效果图注意要点:保证功能可实现及安装的方式4.细化三维内部结构举例:自动的普通按键式<1>面板和后盖外轮廓<2>控制器和客户基座的安装<3>滤色片--屏--滤光片--支架,确定屏的高度<4>屏的设计<5>确定线路板的外轮廓<6>按键帽的设计<7>按键体的设计<8>导光体的设计<9>线路板上按键开关、贴片灯位置的确定,屏支架安装孔<10>线路板的定位及安装固定<11>后盖的设计及安装固定<12>线路板二维输出给电路设计人员(根据时间进度可适当提前)5.做快速成型件验证确认三维6.出二维图及下模7.第一次修改模8.第二次修改模9.送OTS样件给客户确认产品10.小批量生产验证11.完整的PPAP文件12.正式确认进入批量生产设计细节和要点:一.外轮廓和厚度外轮廓三维和客户基座三维装配后不干涉(尽量用客户的绝对坐标轴) 面板厚度2～2.5,后盖壁厚2～2.5,加强筋厚1～1.5.按键帽和按键体壁厚1,导向筋厚1二.联接方式控制器和基座的安装卡扣式螺钉联结式前后盖的联结卡扣式自攻螺钉联结式三.滤色片材料:有机玻璃,厚度1～2.5mm和面板联接方式:在背面用三氯甲烷粘接四.屏支架屏一定须用屏支架限位和保护 屏左右限位---间隙单边0.1 屏前后限位---间隙单边0.1屏上下限位---屏背面由支架托住,正面离滤色片0.5～1mm点胶槽宽0.7定位筋和滤色片间隙0.2围挡边溢胶槽宽0.30.30.512.5固定限位弹性限位间隙0.5～1滤色片屏 滤光片屏支架(底背光)贴片灯屏支架固定在线路板上,2～4个定位柱(Ø2),两个卡扣五.屏的设计上下玻璃除针角处相差2.5外其余大小一致,针角在下玻璃上; 上下偏光片大小一致,位置一致,四周比上玻璃片缩小0.5(单边) 显示区间比上偏光片四周缩小1～1.5(单边) 针角厚0.3,宽0.5,间距2.54下玻璃上玻璃上偏光片下偏光片0.31.1 1.1 0.32.8MAX2.5针角厚0.3定位柱卡扣六.按键帽.按键体.导光体1.按键帽和面板侧隙0.32.按键体导向筋定位面侧隙0.1mm,非定位面侧隙0.3mm 以上0.30.10.3以上宽0.52.54间距0.5(周边)1～1.5(周边)显示区域边框滤色片边框上玻璃片边框 下玻璃片边框3.按键帽和按键体分开设计,用卡扣联接并互相顶住限位(间隙双边共0.2防止扣不上) 导光体由按键帽和按键体上下夹持(间隙双边共0.2防止导光体顶死) 导光体表面比按键帽低0.2,导光体和按键帽侧隙0.1 按键帽口部周边倒R0.2,面板口部周边倒R0.2 不用异形按键,按键开关布在按键帽的中心线上开关按键行程1.5,预压0.3,按键实际行程1.2,按键体距线路板2(>1.2) 中间做一挂筋,上面用按键帽底边限位,下面用导向筋顶面限位拉住按键帽顶住按键帽低0.2R0.20.11.5预压0.32七.线路板线路板厚度1.5～1.6,按1.6设计线路板周边与内壁侧隙1线路板由两个Ø2定位柱左右前后定位(间隙单边0.1),上下由螺钉柱顶面和十字支撑筋定位定位柱尽量前后居中,左右对称分开间距尽可能大点线路板固定用自攻螺钉型号ST2.9,长度优先选用9.5,16,次选6.5,13, 螺钉孔为Ø2.5(口部),螺钉柱为Ø4.5(口部)数量6～7颗,布在屏和按键周边定位柱螺钉八.后盖后盖上一般均有一个接插件孔(有的还有风档开关或小电机),接插件比后盖板高0～1,接插件外周边与后盖侧隙为0.5为避免前后盖装配后出现错位或塑料变形引起的错位,通常后盖比前盖周边缩小0.5,或在前后盖之间做一装饰线槽后盖和前盖之间除用螺钉连结外还可用卡扣连结,用卡扣连结要注意限位(留0.2间隙)九.线路板的二维输出线路板二维(CAD)输出内容包括:外轮廓；按键开关位置;编码器或电位器位置;贴片灯或二级管灯位置;屏支架位置;其它干涉筋等须避让位置.高0～1侧隙0.50.510.5用卡勾住用筋顶住(0.2间隙)十.翘板按键翘板按键分翘板按键帽和翘板按键支架,翘板按键支架通过自攻螺钉固定在面板反面,翘板 按键帽和翘板按键支架通过转轴连结.操作时按压按键帽,通过按键帽上的触点按压按键开关实现通断 触点与按键开关之间预压0.3,按键帽与面板侧隙0.6翘板按键帽面板翘板按键支架自攻螺钉固定孔转轴和转轴孔定位柱触点侧隙0.6转轴设计: 转轴直径φ 4装配斜面,便于安装分模线两侧工艺小平面,为了消除合模线处毛刺不影响转轴转动转轴四周偷空1mm 以上,为了此处模具有足够的强度十一.旋钮旋钮高度9～9.5(欧标),旋钮一般与风档开关、电位器、中空编码器连接1.旋钮与风档开关连接,此时风量标志一般用标贴的形式做在旋钮外周,风档开关固定在后 盖上2.旋钮与电位器连接,风量标志等一般用标贴的形式做在旋钮外周,电位器焊在线路板上3.旋钮与中空编码器连接,此时标志做在旋钮内周,中空编码器焊在线路板上十二.标贴 材料:透明PC 厚度:0.2～0.5正面印制图案,反面印制一层黑色底色后刷胶风档开关 标贴旋钮旋钮中空编码器 雕刻的标志 固定在线路板上,也可做成分离式用卡扣连接起来后一起固定在线路板上印制图案印制黑色底色 刷胶0.2～0.5厚。
第四章 汽车空调系统的电气控制(1)
（一）具有温度控制和怠速切断功能的 放大器：由温度控制器和速度控制器组 合而成。
具有温度控制和怠速切断功能的放大器
1、当车内温度和发动机转速高于设定值时， 转速检测电路使VT1截止；温度检测电路使 VT2截止→VT3饱和导通，线圈通电，压缩 机运转。 2、当车内温度低于设定值，发动机转速低于 设定值时，VT1导通；VT2截止→VT3截止， 线圈断电，压缩机停转。
（2）、当发动机转速高时，点 火脉冲频率高，VT1输出的平 均电压就高，VT2基极电位也 提高。当发动机转速达规定的 怠速转速(v>750rpm)时，VT2 导通→VT3截止→VT4导通→压 缩机转。
（3）、当发动机转速低于设定 值(v<700rpm)时，VT1输出的 平均电压较低→VT2截止→VT3 导通→VT4截止→压缩机停。
第四章 汽车空调系统的电气控制
本章内容提要： 一、常用控制装置： 1、温度控制器 2、怠速控制装置 3、空调放大器 4、压力开关 5、过热保护 6、功率保护 二、汽车空调电路分析： 1、鼓风机控制电路 2、冷凝器风扇控制电路 3、压缩机电磁离合器控制 三、汽车空调控制电路实例： 桑塔纳轿车空调电路。
3、当车内温度低于设定值，发动机转速高于 设定值时，VT1截止；VT2导通→VT3截止， 线圈断电，压缩机停转。 4、当车内温度高于设定值，发动机转速低 于设定值时，VT1导通；VT2导通→VT3 截止，线圈断电，压缩机停转。
总结：只有同时满足温度高于设定值 ，转速 高于设定转速，压缩机才能启动。
1. 机械式加速切断器 由加速踏板通过连杆或钢索来操纵，当加速 踏板踩到最大行程的90%时，加速踏板碰到 切断器的控制簧片，将电磁离合器电源切断。 桑塔纳轿车加速控制断开装置由 加速开关和延迟继电器组成。 延迟继电器的作用：当踏板行程 小于90%或加速开关打开后延时 十几秒钟自动接通电磁离合器线 圈电路。