雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)建議方案-07

1、 1雙溫區(qū)自動(dòng)空調(diào)控制器建議方案上海榮樂(lè)汽車電子有限公司2007.09.05 2目目 錄錄一、定義二、結(jié)構(gòu)體系三、控制策略四、電氣方案五、標(biāo)定與驗(yàn)證奧迪雙溫區(qū)控制器皇冠雙溫區(qū)控制器凱美瑞雙溫區(qū)控制器 3一、定義 自動(dòng)恒溫雙溫區(qū)空調(diào)控制器能夠同時(shí)分別對(duì)車內(nèi)兩個(gè)區(qū)域（左右）的出風(fēng)溫度、風(fēng)量、吹風(fēng)模式進(jìn)行獨(dú)立的自動(dòng)控制，控制算法復(fù)雜。 此控制器屬于高檔空調(diào)控制器，科技含量非常高，在目前屬于第四代高技術(shù)水平產(chǎn)品。 此控制器已突破大部分汽車空調(diào)系統(tǒng)(air-conditioning system)概念范疇,而是屬于車內(nèi)氣候自動(dòng)恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)(Auto climate-control system ) 技術(shù)

2、與產(chǎn)品體系。 簡(jiǎn)明而言，此控制器在箱體結(jié)構(gòu)的支持下，可根據(jù)駕駛者(Driver)和副駕駛乘客(Passengers) 設(shè)定的車內(nèi)溫度，由左右儀表胸部出風(fēng)口、左右儀表頭部出風(fēng)口、左右腳坑出風(fēng)口、左右除霜出風(fēng)口(也有單一除霜出風(fēng)口)吹出與左右設(shè)定溫度相對(duì)應(yīng)的溫度、風(fēng)量、模式。同時(shí)根據(jù)陽(yáng)光照射角度，分別對(duì)左右溫區(qū)進(jìn)行不同的補(bǔ)償。 值得注意的是中央儀表出風(fēng)口 (頭部/胸部)大部分車型是吹出左右設(shè)定溫度平均值所對(duì)應(yīng)的溫度、風(fēng)量。 4二、結(jié)構(gòu)體系-1 自動(dòng)恒溫雙溫區(qū)空調(diào)控制器的體系等級(jí)是指在三箱結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)雙溫區(qū)靈活度和精確度。 大致可分為三個(gè)等級(jí)：u 1級(jí)：只有出風(fēng)溫度可分別控制，即有左右溫度翻板電機(jī)，

3、模式翻板電機(jī)不分左右，鼓風(fēng)機(jī)也只有1個(gè)。u 2級(jí)：出風(fēng)溫度和風(fēng)量可分別控制，即有左右溫度翻板電機(jī)，模式翻板電機(jī)不分左右，鼓風(fēng)機(jī)有2個(gè)。u 3級(jí)：出風(fēng)溫度、風(fēng)量、模式均可分別控制，即有左右溫度翻板電機(jī)，左右模式翻板電機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)有2個(gè)。 空調(diào)系統(tǒng)的三箱（鼓風(fēng)機(jī)總成、蒸發(fā)器總成、前暖風(fēng)總成）結(jié)構(gòu)大多數(shù)為整體式；通常壓縮機(jī)采用變排量壓縮機(jī)；冷凝器采用平行流結(jié)構(gòu)；蒸發(fā)器芯采用層疊式結(jié)構(gòu)；節(jié)流裝置采用節(jié)流管帶汽液分離器結(jié)構(gòu)和干燥貯液器結(jié)構(gòu)； 此等級(jí)控制器基本配置在B+和C級(jí)車及以上車型，因此、基本采用 CAN 總線方式，同時(shí)也可能采用LIN總線方式，實(shí)現(xiàn)座椅加熱。 5CAN GatewaySPI通訊二、結(jié)

4、構(gòu)體系-2-1(以3級(jí)體系為例)左右此MMI 顯示方式可選含車內(nèi)溫度傳感器9個(gè)傳感器，6個(gè)伺服電機(jī)，2個(gè)鼓風(fēng)機(jī) 6CAN GatewaySPI通訊二、結(jié)構(gòu)體系-2-2(以3級(jí)體系為例)左右此MMI 顯示方式可選含車內(nèi)溫度傳感器7個(gè)傳感器，6-8個(gè)伺服電機(jī)，2個(gè)鼓風(fēng)機(jī) 7三、控制策略u(píng) 我司已有 “C級(jí)車雙溫區(qū)自動(dòng)恒溫空調(diào)控制算法軟件 ”,在此算法基礎(chǔ)上進(jìn)行標(biāo)定能減少在標(biāo)定試驗(yàn)和環(huán)模試驗(yàn)方面煩雜的工作，節(jié)省成本。u 雙溫區(qū)自動(dòng)恒溫空調(diào)控制策略,與單溫區(qū)自動(dòng)恒溫空調(diào)原理基本一致,其不同之處是:p 如何精確獲得兩個(gè)溫區(qū)的車內(nèi)溫度;p 對(duì)于1級(jí)、2級(jí)體系的雙溫區(qū)，如何確定模式和風(fēng)量；p 就3級(jí)體系的雙

5、溫區(qū)而言，其控制策略相對(duì)還簡(jiǎn)單一些；p 陽(yáng)光傳感器則是需要左右兩個(gè)光感元器件(光電二極管)封裝的，封裝結(jié)構(gòu)支持對(duì)光照角度的區(qū)分；p 對(duì)于有“出風(fēng)口溫度傳感器”的體系，無(wú)論壓縮機(jī)是否是變排量的， 控制算法將先計(jì)算出當(dāng)前所需出風(fēng)口溫度，然后對(duì)應(yīng)到溫度翻板的位置。這一點(diǎn)與單溫區(qū)在控制原理上有本質(zhì)的區(qū)別； 8算法依據(jù)1： 冷暖風(fēng)混合是有公認(rèn)算法公式的，根據(jù)該公式可以理解到冷暖風(fēng)在相同體積、相同流量、相同混合空間（腔體）下、其各自的熱能量混合比是基本線性 的： 其中 Gn Gg 分別表示冷風(fēng)、熱分的質(zhì)量/流量。并且，其能量的表示是可以用溫度單位(如)。因此，控制溫度翻板就可以控制出風(fēng)口的溫度，而出風(fēng)口的

6、溫度要求是根據(jù) T_set(設(shè)置溫度)、T_in(車內(nèi)溫度)、T_amb(車外溫度)、以及PMV/PPD對(duì)舒適度的要求計(jì)算出來(lái)翻板的邏輯位置值（L_Sys_Value） 。3-1 算法依據(jù) 9PMV/PPD熱舒適表 以人體舒適度（PMV/PPD）為控制目標(biāo)的空調(diào)控制理論和建議，在ISO7730標(biāo)準(zhǔn)中以PMV-PPD指標(biāo)來(lái)描述和評(píng)價(jià)熱環(huán)境。該指標(biāo)綜合考慮了人體活動(dòng)程度、衣服熱阻（衣著情況）、空氣溫度、平均輻射溫度、空氣流動(dòng)速度和空氣濕度等六個(gè)因素。空調(diào)系統(tǒng)在車內(nèi)對(duì)溫度的可干預(yù)控制的感知因素如下：溫度差、風(fēng)速、溫變速度、人體部位的舒適感知度、熱輻射強(qiáng)度、濕度。PMV( predicted mean

7、 vote) ：預(yù)期平均評(píng)價(jià)率。PPD ( predicted percent of dissatisfied )：預(yù)期不滿意率。算法依據(jù)2：我國(guó)空調(diào)車夏季車內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)溫度/相對(duì)濕度/%空氣流速/(m.s-1)新風(fēng)量/(m3.(h.人)1)242870 0.252025 10PMV0.303exp(-0.036M)+0.028MW3.051035 7336.99（M- W)-Pa-0.42（MW)58.15-1.7105M(34-ta)-3.96108fcl （tcl273）(tr+273)-fclhc(tcl-ta)PPD 10095exp（0.033 53PMV4+0.217 9PMV2)

8、式中：M人體能量代謝率，W/m2；W人體所作的機(jī)械功，W/m2；ta人體周圍空氣溫度，；Pa人體周圍空氣的水蒸氣分壓力，Pa；fcl穿衣面積系數(shù)，與衣服熱阻有關(guān)；tcl衣服外表面溫度，；tr房間的平均輻射溫度，；hc對(duì)流換熱系數(shù)，W/(m2.)。對(duì)于乘坐空調(diào)車的人們來(lái)說(shuō)，著衣情況和活動(dòng)情況是一定的；在相對(duì)濕度小于65%時(shí)，對(duì)人體的熱感覺(jué)影響不大。 因此，空調(diào)車的PMV及PPD可看作是車內(nèi)空氣溫度、平均輻射溫度和氣流速度、氣流方向的函數(shù)。當(dāng)然由于控制器單片機(jī)浮點(diǎn)計(jì)算能力不強(qiáng)，具體使用的是簡(jiǎn)化算法公式。 11 但對(duì)控制器而言，標(biāo)定是來(lái)驗(yàn)證算法的，并修正算法，對(duì)于無(wú)算法支持的控制器，標(biāo)定將是一項(xiàng)巨大

9、的工程，軟件修改也是一種考驗(yàn)。有算法支持的控制器的車內(nèi)溫度的控制是精細(xì)和平滑的。算法原則：u 良好的冷房效果；u 人體舒適性感知；u 節(jié)能與實(shí)效的平衡；算法與標(biāo)定： 123-2 左右混合風(fēng)門翻板電機(jī)的控制u 左、右溫度翻板分別由左、右溫度翻板 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)內(nèi)部工作示意圖如左圖示：u 溫度翻板可以在“全冷”和“全熱”之間的范圍內(nèi)任意擺動(dòng)，并可以停留在 某個(gè)固定的位置上。 溫度翻板的位置由出風(fēng)口的溫度決定。u 當(dāng)壓縮機(jī)的制冷量一定時(shí)，溫度翻板的位置和出風(fēng)口的溫度成一定的對(duì)應(yīng)關(guān) 系。由于C601項(xiàng)目采用了變排量壓縮機(jī)，制冷量是改變的，因此溫度翻板的 位置和出風(fēng)口溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)該是一系列的對(duì)應(yīng)

10、關(guān)系集合。CW：全冷CCW:全熱 13n 左右車內(nèi)溫度T_in_r/l由控制器內(nèi)置溫度T_in和當(dāng)前出風(fēng)左右出風(fēng)口溫度T_blow_r/l計(jì)算得出；n 出風(fēng)口的所需溫度T_blow_value_r/l *1由算法公式根據(jù)T_set_r/l、 T_amb 、T_in_r/l計(jì)算得出；n T_blow_value_r/l同時(shí)受光輻射強(qiáng)度V_Lux_r/l影響,以及舒適度溫度點(diǎn)T_comf；n 根據(jù)T_blow_value_r/l 對(duì)應(yīng)出溫度翻板的邏輯位置值L_sys_value *2 ；n 中央儀表出風(fēng)口，是吹出左右風(fēng)管混合后的風(fēng)（由結(jié)構(gòu)決定）；*1 此值需標(biāo)定獲得*2 冷暖風(fēng)門具有智能化的自學(xué)習(xí)

11、功能；溫度翻板電機(jī)控制算法描述：此位置更佳夏秋季：22-25 冬春季：18-20 14公式圖示：T_inT_blow_rT_blow_lT_in_rT_in_lT_set_rT_set_l+ -T_comfT_ambT_blow_rT_blow_lLux_r Lux_lL_sys_valur_rL_sys_valur_lV_ac01 153-3、中央翻板和腳坑翻板（出風(fēng)模式）電機(jī)的控制u 模式翻板負(fù)責(zé)出風(fēng)的分配，吹風(fēng)方向從車內(nèi)的地板到天花板。通常有兩個(gè)電機(jī)配合實(shí)現(xiàn)。 出風(fēng)口溫度越低，空氣應(yīng)吹響天花板的方向（吹頭H）； 出風(fēng)口溫度升高，空氣慢慢向下吹（吹臉、吹腳H+F）； 出風(fēng)口溫度越高，空氣應(yīng)

12、吹向地板的方向（吹腳F）。u 為了增加車內(nèi)環(huán)境的舒適度，空氣分配的過(guò)程需要采用自主專有的” Ultra-change”漸變技術(shù)，防止在某個(gè)臨界點(diǎn)作頻繁變換。 16n 出風(fēng)模式F_mode由算法公式計(jì)算獲得，并能實(shí)現(xiàn)模式的漸變,影響的因素有出風(fēng)口溫度T_blow_r/l、車內(nèi)溫度T_in_r/l 、設(shè)置溫度T_set_r/l；n 當(dāng)左右模式有差異時(shí)，在夏季，以H模式優(yōu)先，在冬季以 F模式優(yōu)先，其它時(shí)候以H+F模式優(yōu)先；公式圖示：T_inT_blow_rT_blow_lT_in_rT_in_lT_set_rT_set_l+ -T_comfT_ambF_mode(system_value)u 在制熱

13、模式下，在汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)，須預(yù)防冷風(fēng)和車內(nèi)預(yù)先除霧/除霜。 17進(jìn)氣及通風(fēng)過(guò)程示意圖3-4、通風(fēng)與進(jìn)氣（內(nèi)外循環(huán)）的控制n 內(nèi)外循環(huán)C_mode也由算法公式計(jì)算獲得，在外循環(huán)時(shí)并能實(shí)現(xiàn)漸變功能,影響的因素有車外溫度T_amb、車內(nèi)溫度T_in_r/l 、設(shè)置溫度T_set_r/l，車速V_speed；n 當(dāng)左右模式有差異時(shí)，以外循環(huán)優(yōu)先;n 內(nèi)循環(huán)無(wú)獨(dú)立新風(fēng)小縫隙時(shí)，每 M_1 分鐘外循環(huán) M_2 秒鐘*1； 18u 新鮮空氣模式下，車速較高時(shí)（60Km/hVS200Km/h）， 通風(fēng)翻板根據(jù)行車情況平滑擺動(dòng)，目的是保持車內(nèi)氣流的穩(wěn)定。u 車速很高時(shí)（VS200Km/h），通風(fēng)翻板關(guān)閉，只有少量

14、新鮮空氣 進(jìn)入車內(nèi)u 當(dāng)全暖時(shí)，此通風(fēng)翻板不起作用。行車速度跟風(fēng)量的補(bǔ)償關(guān)系示意圖 193-5、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制u 鼓風(fēng)機(jī)可以自動(dòng)控制，也可以手動(dòng)控制u 手動(dòng)控制狀態(tài)下，風(fēng)量分為812個(gè)檔位； 自動(dòng)控制狀態(tài)下，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為無(wú)級(jí)調(diào)速，風(fēng)量可以在 1檔到12 之間進(jìn)行無(wú)級(jí)變化。 n 在自動(dòng)狀態(tài)下風(fēng)量的檔位S_blow直接由算法公式計(jì)算獲得；n當(dāng)風(fēng)量變化采用連續(xù)非跨檔變化，使人體溫度感知平滑化S_blow(system_value) 算法描述定參舒適溫度T_comf 夏季 25 冬季 22 入?yún)④噧?nèi)溫度 T_in左右出風(fēng)口實(shí)際溫度T_blow_r和T_blow_l左右陽(yáng)光LUX值 Lux_r Lu

15、x_l內(nèi)外循環(huán)狀態(tài)C_mode車速V_speed供電電平V_batt出參算出左右風(fēng)量后，取兩者的平均風(fēng)量，為輸出風(fēng)量 203-6、前除霜u 前除霜時(shí)，空氣分配出風(fēng)口關(guān)閉，除霜翻板打開(kāi)，空氣全部流向前檔風(fēng)玻璃。u 與前除霜有關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)： 鼓風(fēng)機(jī)漸變?yōu)椤弊罡邫n風(fēng)量” *1 M_3 秒鐘后，保持之前狀態(tài)和檔位（手動(dòng)保持手動(dòng)， 自動(dòng)保持自動(dòng)）； 壓縮機(jī)打開(kāi)*2； 進(jìn)氣狀態(tài)變?yōu)橥庋h(huán)狀態(tài) ；u 前除霜狀態(tài)下， 按前除霜鍵，系統(tǒng)返回到之前狀態(tài)； 按AUTO鍵，系統(tǒng)進(jìn)入AUTO狀態(tài)； 按空氣分配鍵，空氣分配退出自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，其他機(jī)構(gòu)狀態(tài)保持不變； 按其他鍵，系統(tǒng)保持前除霜狀態(tài)，相應(yīng)的機(jī)構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。

16、 213-7、壓縮機(jī)與制冷A-壓縮機(jī) B-空調(diào)壓力開(kāi)關(guān) C-冷凝器 D- 高壓檢測(cè)接頭 E-節(jié)流孔管 F-蒸發(fā)器 H-低壓檢測(cè)接頭 I-干燥罐 其中發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和空調(diào)控制ECU(中央控制單元)協(xié)同對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行控制。，按下ECON節(jié)能鍵時(shí)，壓縮機(jī)切斷。，蒸發(fā)器溫度低于0.5時(shí)，壓縮機(jī)切斷，回升到3.5 /5 時(shí)，壓縮機(jī)重啟動(dòng)。，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超出或小于規(guī)定范圍時(shí)， 壓縮機(jī)切斷。，水箱溫度太高或者太低時(shí)，壓縮機(jī)切斷。，環(huán)境溫度低于3.5 時(shí)，壓縮機(jī)切斷。u 若啟動(dòng)節(jié)能邏輯（Econ-logic）時(shí)，壓縮機(jī)切斷情況增加：，環(huán)境溫度低于EL-T1 *1 ，壓縮機(jī)切斷。，設(shè)置溫度高于環(huán)境溫度 EL_T2 *

17、2 ，壓縮機(jī)切斷。u 雙溫區(qū)的壓縮機(jī)通常是變排量壓縮機(jī)，節(jié)能、減耗，效率高。u 右圖為空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理示意圖，A位置為壓縮機(jī)。 223-8、陽(yáng)光傳感器陽(yáng)光傳感器工作電路圖u 陽(yáng)光傳感器的光照強(qiáng)度和光敏二極管兩端的電壓成基本線性關(guān)系。u 陽(yáng)光光照強(qiáng)度會(huì)影響到車內(nèi)環(huán)境的舒適度，相應(yīng)的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu) 或者 輸出量都必須做出補(bǔ)償。 如：混合風(fēng)門、空氣分配風(fēng)門、壓縮機(jī)開(kāi)關(guān)、風(fēng)量等*1 。光電流計(jì)算公式：I = (5-V)/8000。u 雙溫區(qū)系統(tǒng)的陽(yáng)光傳感器是由左右兩個(gè)封裝的光敏二極管組成， 能明確探知駕駛位和副座的光照強(qiáng)度 233-9、CAN-BUS 24u CAN-BUS基于優(yōu)先級(jí)仲裁機(jī)制，安全性高

18、，通訊速率分高速CAN 500K、 低速CAN 100K?？照{(diào)系統(tǒng)的CAN-BUS屬于低速舒適CAN-BUS。Class B ISO 11519 (=125 kb/s)車身電子舒適系統(tǒng)Class C ISO 11898 (= 1 Mb/s)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)剎車系統(tǒng)安全氣囊 25u 雙溫區(qū)項(xiàng)目采用哪種具體協(xié)議？具體形式？需要車廠開(kāi)放協(xié)議并提 供CAN地址分配。 需要明確的參數(shù)和數(shù)據(jù)列表如下（不限于此）： 26 27 28 29空調(diào)空調(diào)ECU在在MMI上的顯示可以采用上的顯示可以采用SPI總線通訊方式?？偩€通訊方式。3-10、SPIMMI共屏顯示 30 31 32 33四、電氣方案 34五、標(biāo)定與驗(yàn)證

19、由于我司擁有成熟的” C級(jí)車雙溫區(qū)自動(dòng)恒溫空調(diào)控制算法軟件” , 在此基礎(chǔ)上對(duì)于國(guó)產(chǎn)化逆向開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，標(biāo)定方法將采取“仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法”，直接對(duì)算法作反向驗(yàn)證。 采取“仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法”，可大大節(jié)省 “實(shí)車實(shí)車/環(huán)模標(biāo)定法環(huán)模標(biāo)定法”所需開(kāi)發(fā)前對(duì)原件的繁多工作量。 “仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法仿真對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證法”基本標(biāo)定策略如下：u 步驟1：獲取各原裝件傳感器電氣信號(hào)參數(shù)（通常國(guó)產(chǎn)件可做到互換性）、各執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣信號(hào)參數(shù)和實(shí)際執(zhí)行狀態(tài)；u 步驟2：采用防真軟件、電氣試驗(yàn)設(shè)備模擬所有傳感器的電氣信號(hào)參數(shù)，將原件與開(kāi)發(fā)件作一對(duì)一 的對(duì)比標(biāo)定與驗(yàn)證；u 步驟3：對(duì)比標(biāo)定過(guò)程中，修正算法參數(shù)等，可以保證其吻合度將在98%以上，共需的對(duì)比條件有412條/826條，需歷時(shí)2-3個(gè)工作日；u 步驟4：進(jìn)行“實(shí)車實(shí)車/環(huán)模驗(yàn)證環(huán)模驗(yàn)證”，采用32個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，2小時(shí)一個(gè)驗(yàn)證周期，對(duì)每個(gè)環(huán)模條件（共1280條/2560條）進(jìn)行驗(yàn)證，需歷時(shí)4-6個(gè)工作周。 35右頭部T_inf_r1右胸部T_inf_r2左腳部T_inf_l3右腳部T_inf_r3左胸部T_inf_l2左頭部T_inf_l1車