關(guān)于旅居車空調(diào)控制模式的研究與創(chuàng)新

袁雪松 喬勇軍 伍德成

【摘 要】隨著人們精神生活的日趨豐富，針對(duì)旅游愛(ài)好者的旅居車的功能日漸增多，駕駛的舒適性及其功能的個(gè)性化是目前旅居車主要發(fā)展方向之一。旅居車與普通的乘用車相比，對(duì)通風(fēng)、保暖、制冷等功能的要求更加嚴(yán)格。而且，旅居車在實(shí)際使用場(chǎng)景中經(jīng)常需要在駐車的情況下實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、保暖、制冷等功能，比如駕駛者在夜晚休息時(shí)需要開啟空調(diào)。對(duì)于此類的應(yīng)用場(chǎng)景而言，常規(guī)的乘用車在開啟發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)下啟動(dòng)汽車空調(diào)，勢(shì)必會(huì)影響駕駛者的休息體驗(yàn)。因此，文章通過(guò)研究更為人性化的汽車空調(diào)控制策略，并大膽創(chuàng)新，旨在介紹一種更智能的汽車空調(diào)控制模式并發(fā)表關(guān)于該模式的見解。

【關(guān)鍵詞】旅居車;汽車空調(diào);控制策略

【中圖分類號(hào)】U463.851 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）10-0046-03

0 引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)汽車空調(diào)的研究日趨成熟。目前，乘用車領(lǐng)域主流的汽車空調(diào)控制模式采用自動(dòng)控制的方式，該模式是通過(guò)采集外部環(huán)境溫度、車內(nèi)溫度、進(jìn)出風(fēng)口溫度等條件并通過(guò)PLC或者單片機(jī)等方式，經(jīng)過(guò)一定的邏輯處理使控制空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行以保持車內(nèi)溫度恒定。對(duì)于燃油車而言，這種模式在行車過(guò)程中會(huì)提供一個(gè)較為舒適的駕駛環(huán)境。但是，在長(zhǎng)時(shí)間駐車的情況下，駕駛員開啟空調(diào)不僅會(huì)損耗汽油，增加二氧化碳的排放，還會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)中累積汽油，進(jìn)而影響二氧化碳的順利排出，長(zhǎng)時(shí)間停留原地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)肯定會(huì)有很大的損傷。更為嚴(yán)重的是，駕駛員或乘客要是一直停留在車內(nèi)，沒(méi)有呼吸新鮮空氣，還有可能導(dǎo)致一氧化碳中毒。因此，對(duì)于旅居車這種特殊的乘用車，通過(guò)在原車基礎(chǔ)上增加額外的空調(diào)控制器控制空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 駐車空調(diào)簡(jiǎn)介

駐車空調(diào)，是指司機(jī)在休息時(shí)無(wú)須啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)只需要用車上自帶電瓶就能使用的空調(diào)[1]，目前它廣泛用于商用車。長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)闹兄乜ㄐ涂ㄜ囋趹?yīng)用場(chǎng)景中同旅居車比較相似，經(jīng)常遇到長(zhǎng)時(shí)間停車卻必須使用空調(diào)的情況。但是，由于中重型卡車駕駛室一般具備較大的空間，因此采用駐車空調(diào)的模式，即在駕駛室安裝額外的一體式空調(diào)，可以布置在卡車駕駛室的不同位置。駐車空調(diào)基本可以滿足商用車駕駛員的基本使用。但是，駐車空調(diào)除了需要較大的駕駛室，還需要額外安裝，并且隨著行車過(guò)程中車輛的顛簸，駐車空調(diào)極易損壞，有的甚至需要一年更換一臺(tái)新空調(diào)[2]，市場(chǎng)上主流的駐車空調(diào)并不適合旅居車。

2 關(guān)于駐車空調(diào)的改進(jìn)及研究

2.1 底盤式駐車空調(diào)

主流的駐車空調(diào)體積大、易順壞，應(yīng)考慮采用體積較小且不受汽車顛簸影響的駐車空調(diào)。實(shí)際上，市面上確實(shí)存在一種底盤式駐車空調(diào)。這種駐車空調(diào)安裝在座椅下面，通過(guò)較為復(fù)雜的通風(fēng)口進(jìn)行溫度控制。但是，這種空調(diào)安裝復(fù)雜，額外成本非常高，而且占用座椅下面空間，導(dǎo)致座椅的減震性能受到一定影響。

2.2 原車并聯(lián)電動(dòng)駐車空調(diào)

現(xiàn)有的駐車空調(diào)需要進(jìn)行額外安裝，筆者通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)旅居車的研究和安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，設(shè)想通過(guò)更改原車的空調(diào)控制策略，使車輛不管是在行車過(guò)程中還是在駐車狀態(tài)下，均共用一臺(tái)汽車空調(diào)。即，在行車過(guò)程中采用行車空調(diào)控制模式，而在駐車狀態(tài)下切換為手動(dòng)控制模式。實(shí)現(xiàn)該種方式只需要增加電動(dòng)壓縮機(jī)和相應(yīng)的管道并聯(lián)在原車空調(diào)上即可（如圖1所示）。

3 駐車空調(diào)控制模式

經(jīng)本文作者對(duì)比發(fā)現(xiàn)，原車并聯(lián)電動(dòng)駐車空調(diào)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小且無(wú)須額外安裝空調(diào)，相比其他形式的駐車空調(diào)，原車并聯(lián)電動(dòng)駐車空調(diào)更適合旅居車。選用這種形式的駐車空調(diào)，原有的汽車空調(diào)模式必然發(fā)生改變。

3.1 駐車空調(diào)控制總體電路設(shè)計(jì)

對(duì)于駐車空調(diào)控制電路而言，了解原車的電池管理系統(tǒng)是非常有必要的。目前，一般乘用車的電池管理系統(tǒng)十分復(fù)雜，它不僅需要完成數(shù)據(jù)測(cè)量、溫度控制，還需要與整車進(jìn)行通信，保證實(shí)時(shí)控制電池充放電的能力。對(duì)于整車的電池管理系統(tǒng)，它需要保持對(duì)電池的電壓、電流、溫度、SOC、內(nèi)阻等進(jìn)行測(cè)量，并通過(guò)電信號(hào)及時(shí)傳遞給整車控制單元。由于CAN通信系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，因此目前BMS系統(tǒng)大都采用CAN通信模式。然而，隨著旅居車整車電子器件的增多，整車控制單元所處理的報(bào)文也隨之增多。為避免額外增加CAN網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載率，本文采用高精度電流采集型電池電量計(jì)（也稱庫(kù)侖計(jì)）對(duì)電池容量進(jìn)行監(jiān)控。該電量計(jì)能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地檢測(cè)電池組的電壓、電流、功率、真實(shí)容量、剩余使用時(shí)間，隨時(shí)且準(zhǔn)確了解電池的工作狀態(tài)，通過(guò)外接顯示器，駕駛員完全可以了解電池相關(guān)信息，并根據(jù)電池的實(shí)際情況對(duì)駐車時(shí)空調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。圖2是連入電池電量計(jì)的總體電路示意圖。

3.2 電壓縮機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

在一般的控制電路中，繼電器是一種常見的電控制器件，其工作原理是用小電流控制大電流，相當(dāng)于一種“自動(dòng)開關(guān)”，在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路的作用[3]。繼電器按照功能和結(jié)構(gòu)可分為很多種，其中電磁繼電器是最常見的一種形式;它的工作原理是利用電磁鐵在通電情況下會(huì)產(chǎn)生磁力，而在斷電情況下失去磁力。電磁繼電器接在一個(gè)小功率的電路中，電流通過(guò)電磁繼電器產(chǎn)生磁力，并吸取內(nèi)部的開關(guān)到指定位置。原來(lái)的電路斷電后，電磁繼電器失去了它的磁力，內(nèi)部原來(lái)的開關(guān)在彈力的作用下會(huì)回到原來(lái)的位置，而電磁繼電器內(nèi)部的該開關(guān)控制著大電流電路的通斷或選擇。因此，通過(guò)這種工作方式可以實(shí)現(xiàn)小電流控制大電流。本文選用CMA34型電磁繼電器，額定電壓為12 V，這種電磁繼電器廣泛用于汽車電路中，具有性能穩(wěn)定、體積較小、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)整車在駐車時(shí)，駕駛員可以在不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，直接按下對(duì)應(yīng)的AC開關(guān)，即可通過(guò)該繼電器給電動(dòng)壓縮機(jī)控制器開關(guān)信號(hào)。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，這種方式安全可靠，能滿足實(shí)際需求（如圖3所示）。

3.3 供電回路電路設(shè)計(jì)

經(jīng)分析，駐車空調(diào)的供電回路可以借用新能源充電槍的結(jié)構(gòu)。目前，新能源汽車充電槍大都以7孔居多，每個(gè)插孔都有自己的功能，其中L1、L2、L3屬于交流電源線路，接地線接在P頭，中線接在N頭，還存在一對(duì)控制線路接頭CC、CP，實(shí)現(xiàn)控制和高壓互鎖的功能。對(duì)于駐車空調(diào)充電控制回路，可以將原L1與N接口連在逆變器正負(fù)極，將原L2、L3接口連在副電池正負(fù)極上，這樣駐車空調(diào)的供電回路基本完成。此外，副電池并聯(lián)在汽車的主電池上，但車輛行駛或者充電時(shí)，副電池同時(shí)進(jìn)行充電（如圖4所示）。

4 結(jié)論

本文在對(duì)旅居車駐車空調(diào)的研究基礎(chǔ)上，選擇原車并聯(lián)電動(dòng)駐車空調(diào)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制電路，并安裝在某上市旅居車車型上進(jìn)行試驗(yàn)認(rèn)證。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，該裝置基本能滿足旅居車駐車時(shí)對(duì)空調(diào)的使用需求。但是，該設(shè)計(jì)存在續(xù)航時(shí)間較短、溫度不能智能調(diào)節(jié)等缺陷。在后續(xù)的工作中，關(guān)于旅居車駐車空調(diào)的控制仍需持續(xù)改進(jìn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]丁宇.KME駐車空調(diào)市場(chǎng)營(yíng)銷策略研究[D].蘇州：蘇州大學(xué)，2020.

[2]施水娟，孔德奇，喬子恒，等.卡車駐車空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)化形式[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2020（8）：87-89.

[3]孫奔奔.新能源汽車用繼電器電參數(shù)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)[D].常州：江蘇理工學(xué)院，2020.