李志伟
摘 要：随着科学技术的快速进步，汽车的空调控制系统有了很大发展，尤其是随着电子技术的不断发展，目前汽车的空调已经是由计算机控制，能够对汽车内空气的温度和湿度进行自主控制，自动调节，从而给车内乘车人员提供一个舒适的环境。而且随着汽车动力的更新以及新技术的应用，汽车空调技术也逐渐在向着电动化、环保节能化以及个性化方向发展。
关键词：汽车空调控制系统;现状;发展趋势
1 引言
在汽车生产中，空调系统已经成为汽车的标配，而且衡量一辆汽车是否舒适，空调系统的性能是一项重要的指标。而且人们出行使用频率最高的交通工具就是汽车，所以汽车空调系统也越来越受到人们的重视，而且汽车空调的环保问题也逐渐引起人们的重视。随着我国新能源技术的发展，汽车在逐渐向电动车和混动车方向发展，因此传统的利用燃油余热工作的空调系统将逐渐失去市场。因此能够适应新能源汽车的汽车空调将是未来的发展方向。
2 汽车空调的组成
2.1 制冷系统
汽车空调中的制冷系统，其功能就是给汽车内部提供冷空气，制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器组成。制冷系统工作时，首先是压缩机对空气进行压缩，然后使其通过蒸发器，空气通过蒸发器时，制冷剂会挥发从而吸收大量的热，使得吹的为冷风，达到降低车内温度的作用。在制冷系统中，蒸发器的温度要低于空气露点温度，可以说在制冷系统中，蒸发器就是整个系统的冷源。当然制冷系统不仅仅是制冷的功能，同时还负责汽车内部的空气净化以及除湿，是整个汽车空调的重要组成部分。
2.2 取暖系統
所谓取暖系统，其主要作用就是负责向车内提供暖风。其工作原理就是将空气通入到暖风水箱中，然后再由鼓风机将水箱中的热空气吹进车内，达到取暖的目的。另外像档风玻璃以及车窗上的雾气和霜都可以利用暖风系统除去。
2.3 通风系统
通风系统就是为车内提供混合风的装置，由送风道和风门等部件构成。通风系统主要是将车内的空气和车外的空气进行调节，经过蒸发器冷却除湿后，再根据风速以及风力的大小要求将其送入车内。
2.4 空气净化系统
空气净化系统的主要作用就是排除汽车内部的污染气体，净化车内环境。空气净化系统一般是由空气过滤器、电子集尘器以及阴离子发生器构成。
2.5 自动控制系统
自动控制系统主要作用是控制空调，其具体作用就是可以调节制冷或者制热的温度，此外该系统还能够测量以及控制汽车内部的温度、风量等参数。自动控制系统是由传感器、控制中枢以及执行器三部分组成，而传感器又分为温度传感器、日照强度传感器以及风门位置传感器等。控制中枢有电子放大器、电桥比较计算器、ECU 3种。电磁阀、真空转换器等都属于对中心控制系统的命令进行执行的元件。
3 汽车空调新技术研究现状
伴随着科学技术的发展，汽车空调也有了很大的进步。和传统汽车空调系统比较起来，新型汽车空调系统不论是综合调控自动化性能还是对汽车内部空气质量的改善功能，都有了很大的提高。汽车新空调系统采用的传感器技术更加先进，而且布线技术也更加合理，节能效果高，同时新空调系统还可以实时收集汽车内部空气中的湿度、温度以及汽车外部的空气流速等，最终将这些参数汇总至智能中枢，从而计算出空调系统的出风温度以及风扇转速等，最终达到改善汽车内部空气质量的目的[1]。
3.1 外部调节变排量压缩机
在汽车空调压缩机的发展中，其中一个主要的发展方向就是外部调节变排量压缩机，该压缩机目前普遍应用在德国的大众汽车的空调系统中，外部调节变排量压缩机和传统的内部调节变排量压缩机的运行原理基本一样，不同的地方在于控制阀配置一电磁单元。通过传感器收集出风口出的温度、湿度以及空气质量等信号，然后将这些信息送往内部相关程序进行判断，从而实现自动调节，该系统可以极大的减少空气压缩机的运行能耗，而且外部调节变排量压缩机采用的是无极调控，因此不会出现接合冲击等问题，从而提高了空调系统运行的效率，提高了车内的舒适性。
3.2 CFD优化及集成系统
设计人员为了了解风道内部结构对风量分配以及送风量的影响，一般都是采用CFD软件对风道内部的压力场进行模拟仿真试验，而且为了准确的获得人体在汽车内部空间各类信息，在仿真试验时还会在车内加入等比例的人体仿真模型，通过采集人体仿真模型中的各项参数来获得汽车内部环境中的通风性能，进而进一步修正汽车空调系统中的某些特定的参数，这样不仅可以缩小研究人员的研究范围，减少研发时间，而且可以有效提高汽车空调技术的更新速度[2]。另外，汽车经过CFD软件优化后，还可以为HVAC和汽车仪表板的集成提供数据支持，不仅提高了性能，同时还节省了汽车内部空间。
3.3 自动化空气质量调控
在新型的汽车空调智能调控系统中，主要是采用的内循环智能动态调控方式，通过空调系统中的空气质量污染传感器搜集外界空气样品，当传感器在运行时检测到外部环境中有CO、NO2等污染气体时，汽车的空调系统会自动的切换到内循环模式，不与外界空气进行对流，从而实现了隔离有毒气体的目的，以保证驾驶员和乘车人员的安全。而且自动智能内循环系统中，还有香味传播器，驾驶人员可以选择自己喜欢的香味剂，不仅保证了汽车内部空气的清新，还使得驾驶人员身心愉悦。此外，在此空调系统中，设计人员还在蒸发器和暖风机箱的壳体内部添加了光催化剂（TiO2），使得空气经过光催化作用，有效的去除了车内空气中的有毒有害气体，同时还能起到消毒杀菌的功能。根据实验表明，该系统具有很强的空气净化作用，其运行6分钟后，就可以去除车内空气中70%以上的甲苯，自动化空气质量调控系统的进一步研究发展和应用，将使得汽车内部更加个性化和舒适化[3]。
4 汽车空调系统发展趋势
4.1 空调压缩机的发展趋势
随着人们对于环境要求的提高，汽车空气压缩机要逐渐向着节能降耗方向发展，而涡旋式压缩机的气流脉动较小、压力损失也相对较低，且具有气动性能好，运转平稳等特点，因此是很好的选择。另外随着汽车行业的发展，尤其是高转速功耗控制、排量动态可变也将成为压缩机的重点研究方向。
4.2 热交换器发展方向
在未来热交换器发展过程中，主要是向着提高换热比、降低热阻以及减少体积和重量等方向发展，当然提高单位体积传热面积也是重点研究内容之一。除此之外，提高冷凝器和蒸发器的热换效率也是未来的发展方向之一，如何寻找出一种制冷系数高而且温室效应影响小、对臭氧层无害的新型制冷剂也将是汽车空调系统的主要研究内容[4]。
4.3 全自动智能化空调系统
随着科学技术的不断进步，汽车工业也有了长足的进步，因此汽车空调中常用的像传感器技术、综合布线技术以及自动化技术等到也获得了飞跃式的发展，而这些技术也带动汽车空调系统逐步走向个性化、舒适化以及多功能化方向。随着人们对于乘车舒适性要求的提高，汽车空调的重要性也在不断提高，为了不断提高汽车内空气质量，就需要为汽车空调系统增配，例如增加辅助加热系统、负离子发生器甚至车载冷藏箱等功能[5]。而且为了解决汽车内部仪表布置不足等问题，可以利用集约化技术将汽车的多项功能集约在一起，例如可以将汽车的空调系统、音响以及倒车雷达等功能集中在一个屏幕上，大大节约了汽车的内部空间。
4.4 新能源汽车空调系统发展趋势
一般来说，传统汽车空调系统都是采用的ECU电控系统同时搭配“变排量控制”。但是在新能源电动汽车中，由于没有燃油发动机，所以在电动汽车中采用的是电动压缩机，为了节约电能，在电动汽车上的空调系统可以借鉴家用空调中的“变频控制”来达到节能的目的。变频技术相对成熟，因此很多汽车空调厂家已经逐步研究交流变频电动压缩机。当然除了变频技术还可以利用热泵技术，汽车空调在制冷时，会出现大量的热能损失，而如果可以利用热交换技术将这部分热能利用起来，不仅可以提高空调的工作效率，还可以有效的降低电动车的续航压力。虽然电动汽车的空调系统比传统汽车空调系统要有优势，但是需要注意的是在电动车上安装的空调要和整个汽车的性能相匹配，空调功率既不能过大也不能过小，而且由于电动汽车上采用的是电动压缩机，为了更加节能，可以从以下几点考虑：（1）研究出更加高效的直流涡旋压缩機;（2）研究控制更加精准，也更加节能的电子膨胀阀;（3）利用更加高效的过冷式平行流冷凝器;（4）改善微通道蒸发器结构，使制冷剂蒸发更均匀[6]。
5 结束语
汽车空调系统直接关系到了驾乘人员乘坐汽车的舒适性，因此越来越受到人们的重视，我国的汽车空调从传统的机械式到电子式再到全自动空调控制器，一直在不断进步，而且随着人们对于生活质量要求的提高，在今后的发展中，汽车空调也将逐渐朝着网络化以及集成化方向发展。
参考文献：
[1]房友田.汽车空调系统的温度控制优化措施探析[J].科技创新与应用，2017（03）：108.
[2]李建民.浅析汽车空调自动控制系统[J].汽车实用技术，2016（09）：263-265.
[3]马海涛.某车型空调系统降温性能试验分析[J].汽车电器，2016（09）：63-66.
[4].汽车空调的基本工作原理及制泠剂相关知识[J].汽车维修与保养，2016（08）：100-102.
[5]靳艳梅.新能源汽车空调采暖技术的中国专利申请状况分析[J].制冷与空调，2016，16（07）：68-72.
[6]王海群，孟令真.汽车空调温度控制系统的设计[J].工业控制计算机，2016，29（07）：145-146+148.
