汽车空调设计论文.docx

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汽车空调设计论文

摘要

随着现代计算机技术的快速发展，单片机设计的空调系统已经逐渐被应用到了汽车电子技术领域。

同时，由于人们物质生活水平的提高，以前的用手拨动旋钮来调节空调风力和温度的汽车空调控制系统无论在操作强度还是在控制性能上都已经不能够再满足人们的需要。

本文针对现有汽车空调系统控制精确到较差这一特点，设计了一种基于ARM的汽车空调控制系统。

首先，对现有汽车空调系统的控制原理进行分析，对系统的硬件电路进行设计。

芯片选用三星公司生产的ARM9内核芯片S3C2410，数据采集部分使用数字温度传感器DS18B20作为主要的测温元件，并根据系统功能的需设计相应的外围电路，包括电源模块、显示模块、键盘模块等，设计了一个通过按键来调节温度混合风门控制温度高低和由S3C2410发出PWM控制鼓风机来调节风力大小的汽车空调控制系统，在设计完硬件后，依据流程对其画出相应的功能流程图以及编写对应的程序，在参考前人设计的情况下，设计出手动按键控制温度高低，风力大小，以及实时温度显示等功能的汽车空调控制系统。

系统主要由汽车提供暖气和冷气，然后由温度混合风门的开度比例来控制暖气和冷气的进风比例，达到调节温度的目的，而后又测温模块进行实时测量温度并显示，以便于系统的调节。

关键词：

汽车空调；控制系统；ARM；

ABSTRACT

Themoderncomputertechnologyrapiddevelopment,designoftheairconditioningsystemhasgraduallybeenappliedtothefieldofautomobileelectronictechnology.Atthesametime,becauseoftheimprovementofpeople'slivingstandard,thepreviouspokedbyhandknobtoadjustairconditioningwindandtemperatureintheautomobileairconditioningcontrolsystemintermsofoperatingstrengthorthecontrolperformancehasbeenunabletomeettheneedsofthepeople.Basedontheexistingautomobileair-conditioningsystemcontrolprecisiontopoorthischaracteristic,designakindofautomobileairconditionercontrolsystembasedonARM.Firstly,theexistingautomobileair-conditioningsystem'scontrolprincipleisanalyzed,thesystemhardwarecircuitdesign.ChipselectSamsungCorpproductionoftheARM9kernelchipS3C2410,adataacquisitionpartusingadigitaltemperaturesensorDS18B20asthemainelement,andaccordingtothefunctionsofthesystemneedtodesignthecorrespondingperipheralcircuit,includingapowersupplymodule,displaymodule,keyboardmodule,designathroughthebuttonstocontrolthetemperatureandwindautomotiveairconditioningcontrolsystemintheend,hardware,basedonflowtodrawthecorrespondingfunctionflowchartandthepreparationofthecorrespondingprocedures,inreferencetothepreviousdesign,designmanualbuttoncontroloftemperature,windpower,aswellasthereal-timetemperaturedisplayandotherfunctionsoftheautomobileairconditioningcontrolsystem.Thesystemmainlyconsistsofvehiclestoprovideheatingandcooling,andthenbytheairmixdooropeningratiotocontroltheheatingandcoolinginletairratio,toregulatethetemperature,andthenthetemperaturemeasurementmoduleforrealtimetemperaturemeasurementanddisplay,tofacilitatesystemregulation.

Keywords:

embeddedsystem;automotiveairconditioning;ARM

第1章绪论

1.汽车空调的现状及发展

1.1汽车空调背景与意义

目前随着中国汽车制造技术的发展，中国的汽车工业已经成为国民经济基础产业之一。

由中国汽车工业委员会公布的最新调查资料显示，我国汽车产销同比增幅18%，成为仅次于美国的世界第二大汽车消费国。

消费者对汽车舒适性和适用性追求的提高使得汽车空调市场的销售规模逐步扩大，随着国内汽车市场竞争的加大，新车型推广的速度越来越快，几乎每推出一款新车就要配套新的空调系统，这使得汽车空调的更新换代也越来越快。

以往出现的汽车空调是由加热器芯体、通风装置和空气滤清装置所组成的并且只具有采暖通风的功能，其控制方法也十分简单，主要是凭借人为的拨动旋钮控制温度、风量，以致难以达到准确地控制。

随着汽车空调技术的发展，目前的汽车空调的控制效果逐步完善性能方面得到充分发挥。

新型的全自动汽车空调系统能够实现人为设定温度、风量等各类参数的要求，使得车内乘员始终处在一个比较舒适的环境中。

1.2汽车空调技术在国外以及国内的发展现状

目前大多数汽车空调应用的是使用按钮控制参数的空调系统。

20世纪50年代中期美国通用汽车公司首先在纳什牌轿车上安装了最早期的空调控制系统，具有采暖、通风等功能。

但是需要驾驶员凭个人对温度的感觉手动进行控制，用旋钮带动拉丝调整空调系统的温度，这显然增加了驾驶员的操作负荷，同时控制效果较差。

1964年电动汽车空调控制系统首次被安装在凯迪莱克轿车上。

与手动式空调相比，它的改进之处就是使用各种类型的电机及其连杆机构来代替旋钮拉丝装置，输出模式的定位也有了比较精确的控制。

随后通用、福特、克莱斯勒很快就在各自的高端轿车上应用了此类空调系统。

。

随着汽车工业的发展，推动了国内汽车空调产业的进步。

我国汽车空调的发展开始于20世纪80年代末90年代初，目前汽车空调行业还处于前期开发阶段。

相比较国外，国内汽车空调行业起步比较晚，汽车空调生产厂家的设计研发能力与国外相比有着明显的差距，技术也相对落后。

目前我国汽车空调系统的电动控制程度较低，大多数仍采用手动控制。

现今国产的各类高档汽车中空调部分虽然多数都采用了冷暖一体化全自动空调控制系统但此类先进空调控制系统的设计技术全都是依靠国外进口。

第2章汽车自动空调系统概述

2.1汽车空调系统原理

汽车空调的主要功能是通过制冷和采暖两种方式控制温度降低或者升高来保证车内环境的舒适性。

处理阶段在制冷系统末端，流经蒸发器芯体的空气要与蒸发器内部的制冷剂进行热交换，温度值会降低。

在采暖系统末端，从加热器芯体吹出的空气要与芯体中的发动机冷却水进行热交换，温度值会升高。

最终从空调出风口吹出的空气就是经过这两种处理后的混合气体，当设定温度较高时，可使制冷蒸发器停止运行，通过车外空气和采暖加热器产生的热气进行混合，其混合程度由混合风门的开度来控制。

混合后的空气主要依靠鼓风机的推动在空调风道里流动。

出风分配阶段经过处理后的空气最终通过手动拨动风向拨片吹进车内，出风方向的控制由拨片的方向来实现。

夏季使空调出来冷空气吹向乘员面部，给人一种快速降温的感觉；冬季使得热空气吹向乘员的腿部，符合人体头凉脚热的习惯。

原理图如图1-1所示

图1-1汽车空调系统原理图

2.2制冷系统简介

2.2.1制冷系统的分类

汽车空调的制冷系统按照压缩机驱动形式的不同，可以分为独立式和非独立式两种。

独立式汽车空调系统的压缩机是由专门的副发动机驱动，制冷系统不受主发动机的影响。

非独立式的空调压缩机是由汽车主发动机通过皮带轮进行传动，会损耗主发动机的一部分动能。

按蒸发器数量的不同汽车制冷系统又可分为单蒸发器制冷系统和双蒸发器制冷系统。

双蒸发器制冷系统多用于大型豪华客车，而单蒸发器制冷系统则通常被应用于各类轿车上。

2.2.2制冷系统的工作原理

汽车上使用的制冷系统大多数是利用各种制冷剂的气化吸热原理进行工作。

在早期通用的制冷剂是氯氟烃，研究表明，其分子中含有氯原子，释放到大气层中会在阳光照射下分离出氯离子而氯离子极容易与臭氧层中的臭氧发生化学反应从而破坏大气臭氧层。

现在国标中规定汽车空调系统不得再使用其作为制冷剂，取而代之的是氢氟烃，它的化学性质稳定，制冷效果好，对臭氧层没有破坏作用，温室效应也影响较小，因此被广泛应用。

这里所诉说的汽车空调制冷系统属于非独立式空调制冷系统，在系统的结构上主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、集液干燥器、膨胀阀、管路总成等几部分组成，制冷系统的工作原理是利用低压液态制冷剂气化吸热，使得流经蒸发器芯体表面的空气温度降低，使之达到制冷的效果。

当压缩机在工作时，压缩机吸入从蒸发器出来的低温低压的气态制冷剂，经压缩使气态制冷剂的温度和压力升高，并被送入冷凝器。

在风扇的作用下，冷凝器内的高温高压气态制冷剂与从前格栅进入的车外空气发生热交换，冷却后变成高压液体。

液态制冷剂流入集液干燥器，被除去其中的水份后进入膨胀阀，在膨胀阀的作用下变成低温低压液体。

在蒸发器芯体内，低温低压的液态制冷剂吸收流经蒸发器表面空气的热量而蒸发，变成气体。

气态制冷剂又被压缩机吸入进行下一轮循环。

这样，通过制冷剂在系统内的不断发生物理变化，吸收将要吹进车内空气的热量，达到降温的效果，原理图如图1-2所示。

图1-2制冷系统工作原理图

2.3采暖系统简介

2.3.1采暖系统的分类

当前的汽车空调采暖系统种类有很多，根据热源不同可分为余热式和独立式，按载热体又可分为水暖式和气暖式。

余热式采暖装置是指利用发动机燃烧过程中产生的热废气（气暖式）或冷却液的余热（水暖式）进行采暖。

独立式采暖装置主要是在一个独立的燃烧室内进行燃油的燃烧，利用燃烧所产生的热量传递给空调风道中的空气，完成采暖的功能。

2.3.2采暖系统的工作原理

这里所诉说的自动空调系统中的采暖部分采用的就是余热水暖式装置，利用发动机冷却水的余热作为热源，混合使用车内和车外空气作为热载体，整个采暖系统由采暖加热器、热水阀和鼓风机等组成，采暖时通过鼓风机将送来的车内