新能源汽车空调智能控制系统设计探索

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摘要：近年来我国新能源汽车发展速度不断加快，空调的智能化控制受到广泛重视，合理设计空调智能化控制系统不仅能够提升空调控制水平，还能确保整体控制系统的高效化、稳定性运行，具有重要的意义。基于此本文研究汽车空调对空气循环调节的影响，提出几点空调智能控制系统的设计建议，旨在为增强新能源汽车的空调控制水平提供帮助。

关键词：新能源汽车；空调智能控制系统；设计

1引言

空调系统在新能源汽车中属于重要的部分，对汽车的舒适度会产生直接影响，近年来虽然汽车空调系统的智能化水平有所提升，但是在新能源汽车方面的空调智能化控制方式还不够完善，甚至依然保持在车内、车外循环的手动切换模式，多数驾驶员由于缺乏车内外循环模式的控制技巧，很容易在驾驶期间出现操作错误的现象，严重影响空调的制冷性能与制热性能，甚至还会出现油耗量增多、车内空气污染的问题。因此应结合新能源汽车的情况合理设计空调智能控制系统，提升空调循环控制的智能化水平，预防可能会出现的问题，为驾驶员提供高质量服务。

2汽车空调对空气循环调节的影响

为确保新能源汽车的空调智能化控制系统合理设计，应全面了解空调对汽车空气循环调节所产生的影响，结合具体的影响特征和原理完善智能化控制系统。主要的影响情况为：

2.1对车内空气质量的影响

车内空气质量最为主要的影响因素就是一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、PM2.5浓度，一旦物质浓度过高将会导致车内人员的身体健康乃至于生命安全受到威胁。汽车尾气排放物质中含有二氧化碳成分、一氧化碳成分等，而除了汽车尾气之外车内人员所呼出的气体中也含有大量的二氧化碳成分，属于车内的主要污染物，如果一氧化碳与二氧化氮的浓度过高，会导致人体的呼吸中枢受到刺激，出现胸闷气短和头痛等现象，而我国相关规定中，车内的二氧化碳含量应该在0.15%之内。对于PM2.5而言和PM10相比粒径更小，是一种有毒有害物质，如果在车内停留时间过长或是浓度过高，将会导致人体的身体健康受到危害，甚至会引发呼吸系统疾病，提升心脑血管疾病死亡率，而对一氧化碳物质、二氧化碳物质和PM2.5物质的浓度进行控制原理具有一定的相同之处，在车外的有害物质浓度比车内浓度高的状况下，可利用车内的循环工况自动化进行开启，阻止车外有害物质进入车内，预防车内空气出现污染的问题。如果车内的有害物质浓度比车外浓度高，就需要利用外循环工况的自动化开启方式，使得车内的有害物质快速排出，从车外引进新鲜空气，保证车内空气的质量。从实际情况而言，汽车在行驶期间可能会同时需要针对温度和很多有害物质进行调节，出现控制策略相互之间的冲突问题，而智能化空气循环控制系统就可以解决此类问题，利用空调的智能化控制保证车内空气质量，维护人员的身体健康、生命安全。

2.2对汽车空调效能的影响

空调在制热的状态下，如果车外的温度比车内的温度高，最佳的控制就是将车外的高温空气引入车内，这样不仅能够减少空调能耗量，还能提升制热的效果，此情况下车外循环工况比车内循环工况的制热效果高很多。而在车内温度比车外温度高的状况下，则需要确保车内循环工况符合标准，进一步增强制热的有效性。其次，在空调为制冷状态的情况下如果车外的温度比车内的温度高，车内的循环工况就要比车外的循环工况制冷效果高，如果车内温度比车外的温度高，那么车外循环工况的制冷效果最佳。

3新能源汽车空调智能控制系统设计

为确保新能源汽车驾驶的舒适度、安全性，应合理进行空调智能化系统的设计，明确主要的构成部分与运行原理，科学设计硬件部分和软件部分，做好软件的编程和开发，完成所有工作之后对系统功能进行测试分析，完善系统的运行模式，同时对功能适当扩展，满足安全、舒适驾驶的需求。主要的设计措施为以下几点：

3.1明确系统构成与工作原理

近年来在人们生活水平有所提升的背景下对新能源汽车性能方面和驾驶的舒适度方面提出很高要求，在空调控制系统方面的需求呈现出多元化的特点，尤其是在节能减排的大环境中为保证车内空气质量的高效化控制，应重点根据人们的需求和节能减排的要求等合理设计空调循环控制的智能化系统，结合车内温度与空气质量受到空调影响的综合因素，创建完善的自动化控制模式，①完善智能化系统的架构，设计以检测设备处理器设备与执行设备组合而成的智能化控制系统，对于检测设备而言应该综合使用系统工作开关部件、车内外温度传感器部件与车内外二氧化碳浓度和一氧化碳浓度传感器部件，智能化控制系统利用中央处理器自动化进行空调的控制，同时还需在执行设备中设置车内与车外循环控制切换的开关部件、显示屏部件、报警灯和指示灯部件等，保证系统架构的完善性和优化性；②完成系统架构的设计之后还需明确系统整体的运行原理，首先，系统接通并且开启电源之后利用智能化控制系统的开关与相应的风量调节旋钮控制器设备，将信号打开接收相应的风量调节旋钮信号信息，以此为依据判定系统的开启状态。其次，系统按照具体的指令运行，利用空调压缩机设备控制开关的状态，借助温度调节旋钮明确整体控制的目标数据值，在汽车中控台的周围设置能够对车内一氧化碳物质、二氧化碳物质PM2.5物质浓度和温度进行检测的传感器设备，此类传感器可以动态化为系统的中央处理器传输所检测的温度信号与有害物质浓度信息。最后，在空调进气口位置所安装的传感器设备，能够采集车外一氧化碳物质、二氧化碳物质、PM2.5物质的浓度和温度数据值，之后传输到系统的中央处理器设备，如果是制冷状态则利用空调压缩机针对开关进行开启，进入系统化的控制模式，如果处于制热状态或是自然通风的状态，则需要借助空调压缩机设备针对开关进行关闭，确保控制模式的全方位调节和处理。从实际情况来讲，相关系统在运行的过程中车内与车外有害物质浓度与温度检测的传感器设备、风量调节旋钮部件、空调开关部件、温度调节旋钮部件、系统控制开关部件，会和PLC控制的单元相互联系，PLC控制单元按照实际的信息和指令进行空调内部和外部循环控制开关的处理，一旦遇到紧急或是异常现象就可以按照实际情况启动蜂鸣器或者是危险警告灯，同时控制单元还能和嵌入式的触摸屏之间双向操作，便于驾驶员合理进行智能化控制[1]。

3.2合理设计硬件部分

为提升整体硬件的完善性和优化性应重点设计硬件的部分，合理设置温度检测模块、整体的控制模块、微处理器模块与数据传输模块，设置嵌入式的单片机当作是系统控制的核心部分，此类单片机有着充足的存储器与很多I/O口，能够满足各类需求，为后续产品的转型升级提供便利。在此过程中可使用数字化的温度传感器设备针对车内外的温度实时进行检测，利用通信网络系统使得微处理器和手机之间可以远程传输数据信息，提高智能控制系统运行水平与效果。①完善温度检测模块和整体控制模块。在模块中设计数字化的温度传感器，能够直接将温度转变成为数字信号，通过数字输出端反馈相应的温度数据值，测温的范围在零下50摄氏度到零上125摄氏度之间，测量的误差在0.5摄氏度之内，能够满足新能源汽车空调智能化控制的基本需求。同时还需结合温度检测传感器设备的应用要求设计供电模式，将外部电源和内部寄生类型的电源有机整合，增强供电的可靠性。整体控制模块的设计过程中，应设置继电器开关控制电路完成相应的控制操作，其中主要是由光耦部分驱动放大器部分和继电器部分所组合而成，运行的过程中信号会经过光耦隔离，利用驱动放大器进行放大之后驱动继电器，使得空调的电源开关被接通，最终针对车内和车外的温度进行检测，智能化开启加热功能或是制冷的功能。②微处理器模块和数据传输模块设计期间应选择集成度很高的GSM技术，保证数据传输过程中具有支持语音功能、支持数据功能、支持短信息功能和支持传真功能，能够选择很多种传输速率，灵活性设定空闲模式、省电模式和工作模式，尽可能减少功能的消耗量。与此同时在模块中还需设置电瓶串口连接的部分、设置能够与计算机系统相互连接的模块，便于开展系统的调试操作。整个模块中手机移动终端可以利用发送信息的方式远程控制汽车空调，通过密码和指令的形式发送相应的控制指令，空调智能化控制系统接收信息之后会准确判别和处理，如果密码正确就可以完成控制功能的操作，例如：手机移动终端发送密码与空调开启的指令之后信号会经过继电气设备接通空调电源，使得空调能够正常运行，手机移动终端发送密码与关闭空调的指令，系统就会发出信号，将空调电源切断。在此期间还应设置定时向手机移动终端，发送车内外温度数据值和有害物质数据及信息的功能，使得驾驶员对新能源汽车内外的情况有所了解。另外还需按照空调智能化控制系统的运行需求与功能特点等设计PLC控制的模块，借助PLC实现自动化、智能化控制的目的。③硬件组装的过程中按照智能化控制系统的硬件部分和模块部分等合理组装，将各类硬件和模块组装完成之后开展模拟实验活动，明确所安装的智能化控制系统应用功能情况，主要就是执行汽车点火实验、空调AC实验、空调内外循环的开关模拟实验等，模拟真实的工作状态及时发现智能化控制系统的不足和缺陷，确保空调智能化控制系统更加完善、更为良好[2]。

3.3做好软件的编程

在软件编程的过程中，使用计算机系统完成编程操作任务，设置两个主程序，其中一个主程序进行系统初始化处理，检查系统的开关情况和传感器信号情况，符合标准之后才能启动系统。另外一个主程序则负责判断多种信号的优先级，以此为基础自动化进行空调内外循环开关的控制，一旦有害物质的浓度超出预先设定的指标就要利用报警器将报警信号发出，自动化打开车窗释放有害物质。在系统编程的过程中还需完善主程序部分、温度检测控制子程序部分、LED显示与无线传输的子程序部分，系统在启动以后进入到初始化的状态，检测车内外的温度数据值和有害物质数据值，同时，还能按照所接收的短信信息指令内容操作，主要的控制流程为：系统开始运行之后，初始化处理，明确是否需要中断，读取已经接收的指令信息，将空调开启读取车内外的温度和有害物质数据值，如果温度数值超出预先设定的最高数值指标就应自动化开启制冷功能，温度低于预先设定数据值最低指标就要开启制热的功能或者是将空调关闭；如果所检测的有害物质浓度数值超出了规定标准就要自动化打开车窗通风，维护车内人员的身体健康、生命安全，完成具体的操作指令任务最终将信息发送到手机移动终端[3]。

3.4功能的调试和扩展

在新能源汽车空调智能化控制系统设计和组建完成之后，应开展功能的调试与拓展工作，保证整体系统功能的完善性和优化性。①在plc系统中下载程序之后，将其设定在测试平台中开展测试工作，模拟夏季阶段正常范围内的状态参数，车外温度设定成为29摄氏度，车内温度设置成为46摄氏度，测试智能化系统是否可以自动化进行空调的开启，并且合理选择车外循环的相关模式。设定冬季取暖阶段的工作环境，车外的温度控制为零下2摄氏度，一氧化碳的浓度控制为，在车内温度逐渐提升的情况下一氧化碳的浓度升高到，此情景中车内的一氧化碳浓度很高，测定智能化控制系统是否可以自动化进行空调循环的转换，使得车内循环转换成为车外循环，能否强制性进行开窗发出报警器的警报信息提醒车内乘员。同时，还需在车辆中安装系统开展测试工作，将发动机联网，模拟车内空气中一氧化碳浓度很高的情景，测试系统是否可以利用发动机联网进行信号的共享、明确是否能够自动化关闭发动机使得尾气排放停止[4]。测定一氧化碳浓度在范围，对车内人员造成危害的情况下，系统是否可以进行报警求生的动作、和接警系统之间相互连接进行求助，明确是否可以将GPS信号正常发出。在实际测试的过程中，应及时发现智能化控制系统的问题和不足，及时做好调试工作和完善工作，使得相关的自动化控制系统效果能够达到最高程度，不会出现温度控制或是有害物质浓度控制方面的问题，保证新能源汽车车内舒适度的同时，预防出现有害物质浓度过高的现象。②为增强新能源汽车空调智能化控制系统的应用效果，不仅需要重点进行功能的调试还需对功能进行扩展，结合驾驶员和车内成员的具体需求扩展功能，例如：尝试拓展语音识别的功能，车内驾驶人员按照自身的温度感受发出语音指令，系统自动化识别语音完成相应的控制，这样可以使得驾驶人员按照需求合理进行空调系统的控制，增强整体系统运行的智能化程度。再如：扩展性设计指令自动化纠错的功能，在驾驶人员和车内成员利用移动终端发送密码和指令之后，如果所发送的指令不利于车内舒适度的改善，温度调节的幅度过高或是没有结合有害物质检测的结果进行通风换气等控制，系统就可以发出纠错的信息，驾驶员和车内成员可按照系统的纠错提醒，选择合理的控制指令，这样不仅能够提升智能化控制系统的人性化程度，还能帮助驾驶员科学控制车内的温度，快速通风换气释放有害物质，保证驾驶舒适度的同时增强安全性[5]。

4结语

综上所述，汽车空调对车内温度和空调的效能会产生直接影响，在此情况下为确保新能源汽车空调能够改善驾驶和乘坐人员的舒适度、提升车内的安全性，应合理设计系统的架构和原理，完善硬件部分，提升软件编程的水平，做好功能测试和扩展的相关工作，保证智能化控制系统运行功能具有人性化、准确性的优势。

参考文献：

[1]李蚩行.新能源汽车空调智能控制系统设计[J].内燃机与配件，2021，22（16）：200-201.

[2]陈帅，杜碧雪.新能源汽车空调控制系统研究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017，34（11）：109-113.

[3]张栋杰，汪震隆.新能源汽车空调智能控制系统设计[J].汽车博览，2021，16（19）：123-124.

[4]李明哲，陈玉华，李梦薇.新能源汽车空调系统环境温度多点温变实时比较记录仪应用设计[J].商丘职业技术学院学报，2020，19（3）：78-81.

[5]熊秀.基于PMV纯电动客车双环变频空调控制系统的研究[D].湖北：武汉理工大学，2018.

作者：王豪 单位：湖北汽车工业学院