奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗工作原理與檢修

辛永哲， 周振國(guó)， 王 磊

（1.北華大學(xué)交通建筑工程學(xué)院， 吉林 吉林 132013；2.吉林市奧迪轎車特約維修站）

隨著人們對(duì)駐車高溫現(xiàn)象 （駐車高溫現(xiàn)象主要是指停駛車輛由于陽(yáng)光照射等原因引起的車內(nèi)異常高溫現(xiàn)象） 及產(chǎn)生的有害氣體、 高溫不適等不良后果的認(rèn)識(shí)提高， 以及對(duì)車輛舒適性等的要求不斷提高， 在一些高檔轎車上開始應(yīng)用太陽(yáng)能天窗技術(shù)。太陽(yáng)能天窗就是在汽車天窗玻璃的下方裝置太陽(yáng)能電池板， 它可以將吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能， 通過空調(diào)控制單元可以將其輸送到汽車電氣系統(tǒng)中， 主要完成車內(nèi)換氣通風(fēng)和對(duì)蓄電池的補(bǔ)充充電工作。

下面以?shī)W迪A4轎車 （奧迪A8、 A6L等車型也可選裝太陽(yáng)能天窗） 為例， 探討汽車太陽(yáng)能天窗的工作原理和功用， 以及檢修方法。

1 奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)

奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1中C為隨天窗可移動(dòng)的太陽(yáng)能電池板， 它是用熱熔膠將天窗玻璃與太陽(yáng)能電池粘接而成。 A為傳輸電能的動(dòng)觸點(diǎn) （在天窗的前邊緣， 左右各一個(gè)）。 B為傳輸電能的靜觸點(diǎn) （在固定天窗框架的前邊緣， 左右各一個(gè)）。 當(dāng)天窗關(guān)閉時(shí)動(dòng)靜觸點(diǎn)緊密接觸， 太陽(yáng)能電池板所產(chǎn)生的直流電能就可以通過觸點(diǎn)傳輸?shù)狡噧?nèi)部。

奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗的主要電氣技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗的主要電氣技術(shù)參數(shù)

2 奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗的工作原理

2.1 簡(jiǎn)化電路原理圖

將奧迪A4轎車太陽(yáng)能天窗部分的電路進(jìn)行簡(jiǎn)化， 如圖2所示。

由圖2可知， 太陽(yáng)能天窗電路只是在原自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)上加入C20太陽(yáng)能電池板。

2.2 新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)V2的工作條件

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), V2可以在空調(diào)控制單元E87的控制下， 完成自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)的取暖、 制冷、 通風(fēng)、空氣凈化等工作要求。 此時(shí)， V2的電能由發(fā)電機(jī)和蓄電池提供。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)， V2才可能在J216的控制下接收太陽(yáng)能電池C20提供的電能， 通過它連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)， 實(shí)現(xiàn)通風(fēng)換氣的目的。

汽車進(jìn)入此種運(yùn)行模式 （稱為太陽(yáng)能運(yùn)行模式或新鮮空氣運(yùn)行模式）， 需滿足以下幾個(gè)條件： ①點(diǎn)火開關(guān)處在OFF位置時(shí) （即發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作）， 因?yàn)橹灰l(fā)動(dòng)機(jī)工作， 發(fā)電機(jī)就發(fā)電， V2就不需要由太陽(yáng)能天窗提供電能； ②滑動(dòng)天窗關(guān)閉或外翻時(shí)，這是因?yàn)樵谝陨?種狀態(tài)下動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接通導(dǎo)電， 電能才能引到車內(nèi)電路系統(tǒng)； ③要具備一定的陽(yáng)光照射強(qiáng)度 （陽(yáng)光照射強(qiáng)度約在70 W/m2以上），否則所產(chǎn)生的電能不足以使V2轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.3 太陽(yáng)能運(yùn)行模式的工作原理

駕駛員通過操作顯示操作面板使車輛進(jìn)入太陽(yáng)能運(yùn)行模式。 首先按下菜單鍵進(jìn)入空調(diào)設(shè)置， 然后選擇進(jìn)入太陽(yáng)能運(yùn)行模式。 在太陽(yáng)能運(yùn)行模式下，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行， 儲(chǔ)存在太陽(yáng)能電池上的電能就可以通過太陽(yáng)能天窗上的動(dòng)觸點(diǎn)A和固定在天窗框架邊緣上的靜觸點(diǎn)B將電能傳輸?shù)杰噧?nèi)電氣系統(tǒng)。此時(shí)E87和J255已經(jīng)通過通信設(shè)碼環(huán)節(jié)處在太陽(yáng)能運(yùn)行模式下， 只有帶太陽(yáng)能天窗的汽車具備此功能。 此時(shí)不管汽車運(yùn)行時(shí)空調(diào)上的所有伺服電動(dòng)機(jī)在什么位置， 只要點(diǎn)火開關(guān)斷開， 汽車就自動(dòng)處于新鮮空氣運(yùn)行模式。 如： 新鮮空氣風(fēng)門切換到打開位置、 車內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)門切換到外循環(huán)等， J216定期查詢來自太陽(yáng)能電池C20的輸入電壓， 當(dāng)滿足V2運(yùn)行條件時(shí) （最小電壓大于2V）， V2轉(zhuǎn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢與太陽(yáng)能電池的輸入電壓有關(guān)， 輸入電壓越大轉(zhuǎn)動(dòng)越快。 鼓風(fēng)機(jī)的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)， 使車內(nèi)空氣流通，保證車內(nèi)環(huán)境溫度不至于過高。 在顯示屏上可以顯示出V2在太陽(yáng)能模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

如果不需要太陽(yáng)能運(yùn)行模式， 可通過顯示操作面板， 關(guān)閉太陽(yáng)能運(yùn)行模式。

3 太陽(yáng)能運(yùn)行模式的三大功能

當(dāng)車輛較長(zhǎng)時(shí)間停留在陽(yáng)光照射強(qiáng)度較強(qiáng)的場(chǎng)所時(shí)， 將引起車內(nèi)溫度過高 （即駐車高溫現(xiàn)象）。我們通過實(shí)測(cè)得知， 夏季陽(yáng)光下的駐車車內(nèi)溫度可高達(dá)70 ℃以上 （測(cè)試地點(diǎn)在東北吉林市， 相關(guān)數(shù)據(jù)另行公布）。 高溫使車內(nèi)產(chǎn)生大量的有害氣體， 同時(shí)高溫也使乘員感到明顯不適。 安裝了太陽(yáng)能天窗的車輛利用其換氣功能， 就可以減輕或避免以上一系列不良后果， 下面介紹太陽(yáng)能運(yùn)行模式下的優(yōu)越功能。

1） 降溫、 除臭、 排毒功能 駐車高溫時(shí)， 車內(nèi)的塑料制品、 皮革、 油漆、 空調(diào)管道等將揮發(fā)出大量的有害氣體 （如甲苯、 一氧化碳等， 可達(dá)正常值的20倍以上， 甚至更高）。 當(dāng)乘員進(jìn)入車輛時(shí)不但會(huì)因悶熱感到強(qiáng)烈不適， 而且經(jīng)常處在被有害氣體污染的環(huán)境中也會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)受到傷害， 不良后果顯而易見。 新鮮空氣運(yùn)行模式可以通過V2的不停運(yùn)轉(zhuǎn)， 增加空氣流通， 及時(shí)將有害氣體、 煙臭味等排出車外， 同時(shí)降低了車內(nèi)溫度，使乘員享受無毒無害有益健康的駕車、 乘車舒適環(huán)境。

2） 節(jié)能環(huán)保功能 當(dāng)起動(dòng)駐車高溫的汽車時(shí)，為了降低溫度， 駕駛員一般會(huì)馬上打開汽車空調(diào)。在此降溫過程中空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)間較長(zhǎng)， 且V2要高速運(yùn)轉(zhuǎn)， 顯然此過程要增加電能和燃油消耗。 太陽(yáng)能是一種清潔無污染的可再生能源， 安裝太陽(yáng)能天窗的車輛就可以降低這部分電能和燃油損耗。 若太陽(yáng)能汽車天窗與汽車蓄電池相連， 在強(qiáng)光下也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池自動(dòng)充電， 達(dá)到進(jìn)一步節(jié)省燃料的效果 （隨著太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)不斷提高， 這點(diǎn)是可以預(yù)期的）， 同時(shí)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

3） 保護(hù)電器、 減少意外事故功能 駐車高溫對(duì)車內(nèi)電器及電子產(chǎn)品的性能和使用壽命有一定影響，如： 加快電子器件的老化速度、 降低材料的絕緣能力、 縮短工作壽命等。 另外， 駐車高溫也能引起車內(nèi)易燃易爆物品 （如氣體打火機(jī)、 氣體清潔罐、 易拉罐飲料等） 的爆裂， 嚴(yán)重時(shí)能引起車輛自燃。 通過新鮮空氣運(yùn)行模式的通風(fēng)降溫作用可避免以上不良后果的發(fā)生， 提高了汽車的安全性和可靠性。

4 太陽(yáng)能天窗的檢修

裝有太陽(yáng)能天窗的汽車， 在已確定設(shè)置在 “太陽(yáng)能運(yùn)行模式” 的情況下， 若仍出現(xiàn)駐車高溫現(xiàn)象， 可判定為 “太陽(yáng)能運(yùn)行模式” 出現(xiàn)故障 （最好通過強(qiáng)陽(yáng)光的實(shí)際測(cè)試）。 一般可通過以下步驟進(jìn)行檢修。

1） 將車輛停放在陽(yáng)光照射環(huán)境下。

2） 在特約維修站等維修場(chǎng)所進(jìn)行檢測(cè)時(shí)， 為避免天氣影響可以用2只普通的500 W鹵素?zé)粽丈涮?yáng)能天窗 （有些車型如奧迪A6L等要求用1000 W鹵素?zé)簦?照射時(shí)鹵素?zé)襞c太陽(yáng)能天窗的距離要保持在500 mm左右。 此時(shí)太陽(yáng)能天窗的輸出功率約為1.5 W。

3） 應(yīng)用VAS 5051測(cè)試儀的 “引導(dǎo)型故障查詢” 功能， 檢查操作與顯示單元的匹配 （帶太陽(yáng)能電池滑動(dòng)天窗的功能必須已匹配好）。

4） 斷開點(diǎn)火開關(guān) （操作與顯示單元黑屏）， 關(guān)閉滑動(dòng)天窗。

5） 打開中部?jī)x表板排風(fēng)口并關(guān)閉其它出風(fēng)口。

6） 感覺是否有氣流從儀表板出風(fēng)口中吹出。由于出風(fēng)量可能較小， 有時(shí)要用濕潤(rùn)的手掌檢測(cè)。如果未能感覺到氣流， 就可判定為太陽(yáng)能運(yùn)行模式出現(xiàn)故障。

7） 檢查圖1中兩個(gè)觸點(diǎn)的接觸是否良好。 此觸點(diǎn)要保持清潔， 只允許涂抹少量的導(dǎo)電良好的觸點(diǎn)潤(rùn)滑脂， 不可使用普通的潤(rùn)滑脂。

8） 斷開點(diǎn)火開關(guān)。 拆下排水槽蓋板， 打開汽車線束至進(jìn)氣單元 （新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)控制單元J216） 的3芯插頭連接A。 測(cè)量插頭B的觸點(diǎn)2 （來自太陽(yáng)能天窗） 和3 （搭鐵） 之間的電壓， 電壓值在8～12 V以內(nèi)為正常。 也可將檢測(cè)燈泡 （12 V， 最大5 W） 接在兩點(diǎn)之間， 觀察燈泡是否亮起 （亮度與陽(yáng)光照射強(qiáng)度有關(guān)， 一般燈泡只發(fā)出微光）。 這樣可以判定太陽(yáng)能天窗系統(tǒng)功能是否正常。

9） 新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)V2的靈活性和是否正常可通過空調(diào)通風(fēng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。

10） 新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)控制單元J216的好壞， 可用替代法進(jìn)行測(cè)試。

11） 通過以上方法基本可以確定故障部位， 對(duì)故障部位進(jìn)行檢修。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前太陽(yáng)能天窗只配置在一些較高級(jí)的車輛上。 隨著人們對(duì)駐車高溫現(xiàn)象的危害認(rèn)識(shí)程度的提高， 以及電子產(chǎn)品及太陽(yáng)能電池板價(jià)格的不斷降低， 汽車太陽(yáng)能天窗技術(shù)將逐漸普及。 此項(xiàng)研究不但可以提高汽車維修人員和駕駛員對(duì)太陽(yáng)能天窗技術(shù)的認(rèn)識(shí)， 還對(duì)太陽(yáng)能天窗的使用、 維護(hù)等具有一定指導(dǎo)作用。 特別是對(duì)大量無太陽(yáng)能天窗的車輛而言， 加裝太陽(yáng)能天窗的需求也將迅速增加， 此項(xiàng)研究對(duì)開發(fā)加裝太陽(yáng)能天窗也有一定的參考價(jià)值。

［1］ 奧迪轎車維修資料［Z］.

［2］ 朱則剛. 太陽(yáng)能在汽車上的應(yīng)用［J］. 汽車工程師， 2009，（4）： 55－56.