汽车空调控制器的设计
基于AUTOSAR的空调控制器软件架构设计
基于AUTOSAR的空调控制器软件架构设计AUTOSAR是一种用于实现现代汽车电子系统的软件框架，它提供了一种标准化方法，使得不同的汽车制造商能够开发出跨车型、跨国界的通用软件组件，这有助于降低开发成本，提高软件质量。
为了演示如何基于AUTOSAR设计空调控制器软件架构，以下是一个简单的例子：首先，我们需要确定汽车中的空调控制器，一般包括传感器、执行器和控制器三个部分。
传感器用于检测车内温度、湿度等环境参数，执行器用于调节空调设备的制冷、制热和风量等设置，控制器则负责接收传感器数据并根据预设的算法控制执行器完成空调调节。
接下来我们需要选择AUTOSAR提供的通信协议，该协议将被用于传输控制器和其他ECU（Electronic Control Unit）之间的数据。
常用的协议有CAN（Controller Area Network）、FlexRay等，这里以CAN为例。
在AUTOSAR架构中，所有的软件组件都被定义为独立的模块，相互之间通过标准化的接口进行通信。
因此，空调控制器软件架构应包括以下组件：1.传感器驱动程序这个组件包括传感器的驱动程序和与CAN通信的接口。
它的主要功能是读取传感器数据并将其传输到控制器上。
该组件也可以负责处理其他错误信息和变量。
2.执行器驱动程序这个组件包括控制器和执行器之间的接口，并将执行器的状态反馈回控制器。
它的主要功能是将执行器设置为设定的条件，如制冷、制热或调节风量。
该组件也应该负责处理其他错误信息和变量。
3.控制算法这个组件将接收传感器数据和其他控制器中可用的数据，并基于这些数据计算出执行器应执行的操作。
此组件应支持不同的算法，如PID算法、模糊逻辑算法等。
一旦执行器状态被设置为所需的条件，算法将从传感器和执行器收集的反馈信息中确定是否已完成其任务。
4. CAN模块CAN模块是AUTOSAR架构中的通信模块。
它将负责控制器和其他ECU之间的数据传输。
这个组件应该充分考虑数据传输的精度和实时要求。
基于单片机的汽车空调控制系统的设计与实现-任务书
[5]郑震璇.基于PIC单片机的汽车空调控制器设计[J].机电技术, 2009,(2):37-40
六、备注
指导教师签字：
年 月 日
教研室主任签字：
年 月 日
四、设计（论文）进度安排
2011.3.1——2011.3.11查阅文献、撰写开题报告
2011.3.12——2011.3.27系统总体设计
2011.3.28——2011.4.13系统硬件设计
2011.4.14——2011.5.1系统软件设计
2011.5.2——2011.5.10系统测试
2011.5.11——2011.5.31撰写系统设计说明书
五、主要参考资料
[1]周翼翔.基于P87C522单片机的汽车空调控制系统[J].制造业自动化,2010,31(8): 151-153
[2]郭丽红,吴海涛.基于Atmega16的汽车空调系统设计与实现[J].长春理工大学学报,2007,30(3):77-80
[3]管劲浩.汽车空调参数自调整模糊控制的研究[J].汽车维修,2010,(10):21-23
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
指导教师姓名
职称
副教授
从事
专业
计算机应用
是否外聘
□是■否
题目名称
基于单片机的汽车空调控制系统的设计与实现
一、设计（论文）目的、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，人们对空调车室的温度提出了更高的要求，这就使轿车空调的控制又面临着新的挑战。
基于STM32的汽车空调远程控制系统设计
85机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment基于STM32的汽车空调远程控制系统设计李 鑫1，2，张 钊1，黄 炯1，2，曾志嵘1，程 树1（1.江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330000；2.江西省汽车噪声与振动重点实验室，江西 南昌 330000）摘 要：汽车空调的远程控制可提前对车内温度进行调节，对提升驾驶舒适性和安全性具有十分重要的现实意义。
文章基于STM32F103单片机，设计了一种汽车空调远程智能控制系统，通过DS18B20温度传感器采集汽车温度值，并使用4G DTU 模块将采集到的温度值传递给远程服务器，手机App 通过与服务器通信远程控制汽车中空调的温度，进而实现汽车空调的远程控制。
关键词：汽车空调；远程控制；温度中图分类号：TM383.6 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2020）20-0085-02——————————————作者简介： 李鑫（1989—），男，江西赣州人，本科，助理工程师，研究方向：热管理空调系统建模与分析。
通信作者： 张钊（1990—），男，辽宁阜新人，硕士，助理工程师，研究方向：热管理空调系统建模与分析。
随着人们生活质量的不断提升，汽车成为人们出行的常用交通工具。
目前常见的汽车只能在车内进行空调控制，实现车内温度调整。
但在酷热的夏日或者是寒冷的冬日，进车再控制空调将大幅度降低驾驶的舒适性，同时影响驾驶员的心情，降低驾驶的安全性。
因此，研究汽车空调远程控制系统，对提升驾驶员舒适性、提高驾驶安全性具有十分重要的现实意义[1]。
针对汽车空调远程控制系统，目前已经提出了许多设计方案。
齐齐哈尔工程学院高淑婷[2]提出一种基于AVR 单片机的汽车空调远程控制系统，从设计方案、系统维护等方面对其进行了分析。
兰州交通大学刘亚利等[3]提出使用STC89C51单片机配合GSM 模块传输的方式进行空调远程系[4]提出使用LORA 通信模块，实现汽车车室[5]将STM32F103作为控TC35 GSM 模块实现汽车空调远程控制。
一种电动汽车空调系统PTC加热器控制器设计
39ELECTRONIC ENGINEERING & PRODUCT WORLD 2021.3设计应用esign & ApplicationD一种电动汽车空调系统PTC加热器控制器设计Design of PTC heater controller for air conditioning system of electric vehicle王晓辉 （奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241000）摘 要：根据电动汽车空调系统PTC加热器特性设计控制器，采用PWM方式控制功率开关器件通断实现PTC 加热器功率的线性调节。
控制电路在高压侧，选用反激电源为辅助电源，通讯电路选用隔离CAN电路。
具备下电保持功能进行故障处理，过压、欠压和过流都具有硬件和软件双重保护功能。
功率电路均分为两路，提高了功率器件的可靠性和减小瞬态冲击电流。
通过整车搭载验证，在空调系统实现同等制热效果的条件下具备明显的节能效果。
关键词：电动汽车、空调系统、PTC加热器、控制器0 引言发展电动汽车是国家应对国际环境和能源危机的重要决策，我国大力发展电动汽车并取得显著技术成果，欧美各国从国家高度到企业层面，也已迅速调整发展战略，将汽车电动化作为未来的发展方向。
传统燃油车空调系统利用发动机热量制热，电动汽车电驱系统效率可以高达90%以上，损耗产生的热量远不足以供给空调系统制热，所以电动汽车空调系统制热使用PTC （正温度系数）加热器产生热量。
目前比较普遍的方案是使用继电器控制PTC 加热器电源通断，通过风门开度控制冷热风的风量来控制温度，此类方案能源浪费较大。
采用PWM （脉宽调制）方式控制功率开关器件通断PTC 加热器电源，实现PTC 加热器输出功率的线性控制。
本设计中PTC 加热器峰值功率5.2 kW ，输入电压范围260~410 V 。
考虑开关器件的散热需求，将功率电路均分为两路2.6 kW 。
考虑设计裕量，单路最大电流按10 A 设计，同时也有助于减小开关器件开通瞬间的峰值电流。
浅谈汽车控制面板结构和布局设计
车辆工程技术84 车辆技术浅谈汽车控制面板结构和布局设计赵 云,朱明明（曼德电子电器有限公司保定热系统分公司,河北 保定 071000）摘 要：汽车空调对控制面板一般布置于汽车前风挡仪表板的中间，便于驾驶者和乘员进行操控，本文主要从汽车空调控制面板结构设计、按键设计、旋钮设计、内部设计等方面进行总结和叙述。
关键词：空调；控制面板；设计0 概述 随着汽车总线技术的发展，空调向环保、绿色、自动化方向发展，空调系统的控制面板由钢丝拉锁式向电子式和总线式的传输方式转变，逐渐演变成为电子电器控制单元的重要节点，是需要重点研究的一项课题。
1 结构设计 控制面板是负责控制汽车空调模式，温度，风速等。
空调控制面板结构组成，主要由关键部件按键、旋钮、主体结构等组成，如图1所示。
图1 空调控制面板结构是基于人机工程学原理设计的，考虑使用操作的便捷性和舒适性。
各关键部件之间通过定位孔、定位槽或卡扣的方式相互连接，并保持相对位置固定，最后通过辅助部件将整体结合起来，保持零件的稳定性。
在各零件的结构设计中，各部分的功能元件都要有不同的规范标准要求，进而保证整体功能输出能够满足总成设计要求。
控制面板通常采用同按压式控制，很少部分采用下拔式控制。
按压式控按键整体感和稳定杆较为突出；下拔式按键的动感和控制杆较为突出，两种控制方式的结构原理基本上是一致的。
2 按键设计 （1）空调按键是驾驶过程中主要操控和功能组成部分，直至影响成驾驶者和成员的感官感受。
在控制面板设计时，首先要考虑匹配其周围的环境，是其整体感官协调、舒服，一般设计偏向于条纹要求；其次在结构上考虑间隙、平面度、按压手感等技术要求。
（2）各按键之间布局要整洁、整齐，不仅相邻两个按键之间间隙均匀对称，各个按键之间间隙也要保持匀称，既要保证按键在按压时自由活动功能，也要满足整体外观的审美要求。
间隙过大易造成灰尘或杂物即虐面板内部造成功能失效；间隙过小则易造成按键卡滞，影响功能实现。
基于单片机的汽车空调控制系统设计
图 ２ Ｐ １０ 热 电阻 温度测 量 电路 ｔ０ ０ 热 电阻是 中低 温 区最常 用 的一种 温度 检测器 。它 的主 要特 点是测 量精 度 高， 能 稳定 ， 用 寿命 长 。其 中最 常 用 的 是铂 丝 。其 原理 图 如 图 ３ １ 所 性 使 ． 示 。热 电阻 Ｒ ｔ与三 个 电阻 接成 电桥 。当温 度 变化 时 ， 得运 算 放大 器 的 同 使 相输 入端 的 电位发 生变化 ， 经过运 算放 大器 放大 之后输 入 到 Ａ ｍｇ ｌ ｔ ｅａ６单片 机 进行 ＾ 转 换 。由于 单片机 采 用 ５ Ｄ Ｖ电压作 为 Ａ Ｃ的参 考 电源， 电桥 在温 度 Ｄ 而 变化 为Ｏ １０ 时， 出电压 范围为Ｏ ． Ｖ所 以确 定运算 放大 电路 的放 大 ～ ０ 。Ｃ 输 ～Ｏ７ 。 倍数 为 ７ 以获 得最 佳 的测 量 结果 。 ，
２ ０１ ０ ．
图 １ 控 制 系统．
［］沈 文． Ｖ 单 片机 Ｃ 言开 发入 门指导 ．０ ３ ３ ＡＲ 语 ２０． ［］任文 辉， ４ 林智群 ， 佩夫 ． 彭 用单 片机 对实 验室恒 温控 制系统 的设计 ． 大
学物 理， ０ ５ ２０ ．
图 ３ 制 冷 原理 图
舛 封 懂 ｌ Ｑ７７
２ ２ 控制 电路 ．
当温度大 于设定 温度 时， 单片机 发 出指令。 鼓风 机， 电磁离合器 的继 电器 吸 合， 开始 工作 。 压缩 机 吸入从 蒸 发器 出来 的低温低 压 的气态制 冷剂， 经压 缩， 制 冷 剂的温度 和 压力升 高， 被送入 冷凝 器 。在 冷凝器 内， 并 高温 高压 的气态 制冷 荆 把热量 传递 给经过 冷凝 器 的车外 空气 而液化 ， 变成液 体 。 态制冷 剂流 经节 液 流 装置 时， 度和 压力 降低， 温 并进 入蒸 发器 。 蒸发器 内， 在 低温低 压的 液态制 冷 剂 吸收经 过蒸 发器 的车 内空气 的热量 而 蒸发。 变成 气体 。 气体 又被压 缩机 吸入 进 行下一 轮循 环。这样 ， 过 制冷剂 在 系统 内的循环 ， 通 不断吸 收车 内空气 的热 量 并排到 车外 空气 中， 车 内空气 的温度 逐渐 下 降 。 使 ３ 取暖 采 暖 系统 是 由暖 风 散热 器 、暖 水 阀和 步进 电机 、 电动 调 节 阀组成 。由 于汽 车行 驶 时发动 机 产生 大量 热量 ， 动机 冷却 水通 过暖 水 阀流入 暖风 散热 发 器， 从而 升 高通过 暖风 散热 器的空 气 。当车 内温度低 于 设定温度 时， 单片 机发 出指 令使步进 电机开 始工作 ： 进 电机 通过控 制 电动 调节阀 的开度从而 使冷却 步 水 的流 量 达 到 适 应 值 。 结 语 汽 车空 调控制 系统 主要通 过安装 在 车 内不 同位 置的各种 传感器 对所 需要 的控 制参数 进行采 集 ， 过 ＡＤ转换 成数字 量送 入微 处理器 ， 经 ／ 然后根据 检 测的 数据 和设 定值 进行 处 理后 ， 通过 控制 汽车 空 调系 统 内风机 、蒸发 器 、压缩 机 的 驱动模 块 来改 变 各个控 制 对 象的 状态 。 从而 实现 对汽 车 室 内温 度 的调 节 。 参 考 文 献 ［］ 马潮． ｔ ｅａ 原 理及应 用手 册 ［］ １ Ａ ｍｇ ８ Ｍ 北京 ： 华大 学出版 社， ０３ 清 ２０ ． ［］ 何希 才， 永毅 ． 感 器及其 应用 实例 ［］北 京 ：机械工 业 出版 社 ， ２ 薛 传 Ｍ．
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
基于单片机技术的汽车空调控制系统的设计
汽 车空调 的 主要功 能是 为驾乘 人员 提供舒 适 的车 内环境 。随着 人们对 汽 车乘驾 环境舒 适 性要求 的 不 断 提高 ，智 能 、高效 的汽车 空调 己成为 各 汽车厂 家提高 其市 场竞 争力 的着力 点 。传 统 的汽车 空调 采用 手
动 控制 ，其 功能简 单 、稳定控 制精 度低 ｎ 。单片 机技 术 在 汽 车空 调 控制 领 域 的使 用 ，提 高 了智 能 化 水 平 、简 化 了用户 的操作 。为 此 ，笔者 以 Ｐ Ｃ ６ Ｉ １ Ｆ单 片机为 核心 部件设 计 了汽车 空调控 制 系统 。
的测量 。首先热敏 电阻器把 温 度 的变 化转 换 为
１ 系统 主 要 功 能
汽车 空调控 制 系统应 具有 如下 主要功 能 ：①手 动控制 功能 。系统 具备 进风模 式 、 出风 模式 的手 动选
择功 能及 手动 强制制 冷 和强制 制热 功能 ，以供 驾乘 人员根 据实 际情 况进行 选择 。② 自动 温度 、风速 调节
功能 。该 系统 能根 据温度 的设 定值 自动 控制各 风 门开度大 小 、鼓风 机风速 及压 缩机 的启停 以调节 车 内温 度 ，既保 证舒 适性 也节 省 了能 耗 。③实 时显示 功 能 。该 系 统 的 Ｌ Ｄ能 够 实时 显 示 车 内外 实 际温 度及 温 Ｃ
ｄ ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ７ — ４ ９ ２ １ ． １ ０ ０ ｏ ：１ ． ９ ９ ｊ ｉｓ ． ６ ３ １ ０ ． ０ ２ Ｏ ． ４
基 于 单 片 机 技 术 的 汽 车 空 调 控 制 系 统 的 设 计
黄 俊 ， 翁惠辉 （ 长江大学电子信息学院， 北荆州４４２） 湖 ３ ３ ０
度 的设定 值 、风速 等级 、控制 器工 作模 式等 实时信 息 ，以方 便 驾乘 人 员 了解 当 前 汽车 空调 的运 行情 况 。