汽车空调控制器分类及设计范例

汽车空调控制器的分类
空调控制系统是汽车空调系统的五大组成部分之一，能够对制冷系统和暖风系统的温度、压力进行控制，同时对车内空气的温度、风量流向进行控制，实现汽车空调系统的正常工作。

空调控制系统包括电磁离合器、风扇电动机、发动机怠速自动调整装置、安全电路、压力开关电路、温度控制器、继电器和控制开关等。

汽车空调控制器按照系统配置进行分类，可以分为手动机械式、电动电子式、全自动式和多温区自动式四种。

手动机械式汽车空调控制器是最早出现的汽车空调控制器，由于控制器中没有控制电路板，因此控制器不具备逻辑处理功能，仅通过按键和旋钮进行机械式控制空调的开关和大小，可操作性差，温度控制精度低，价格便宜。

电动电子式汽车空调控制器多应用于较低配置的汽车中，由于采用了控制电路板和CPU，控制器具有简单的逻辑处理功能，但操作仍然较为复杂，价格相对便宜。

全自动汽车空调控制器是在大部分较高配置的汽车上采用的空调控制器，由于具备充分的环境状态信号输入设备，同时，配备了先进的电路板和CPU，使控制器具备复杂逻辑的处理功能，是目前汽车空调控制器发展的主流方向。

多温区自动汽车空调控制器是应用于高端汽车的空调控制器，环境状态检测装置更加丰富，操作更加简便，更加人性化，但系统成本较高，是未来汽车空调技术的发展方向。

汽车研发：汽车空调控制系统设计与开发！燥热的夏天已经来袭，看到这样⽕辣的⼩姐姐，估计⼿机屏幕前的你更加炎热和躁动，这时候空调就是你的避暑利器！汽车空调在你热的时候给你降降温，在你寒冷的时候给你吹吹热风，它之所以这么听话，就是因为它有⼀个好的控制系统！今天和漫谈君⼀起来看看汽车空调控制系统设计与开发漫谈君说汽车⼤漫谈1、2、4群已满员，5群已快满，话说都是汽车研发⼯程师，每天都在分享技术，有需要进群的童鞋，加漫谈君微信：autotechstudy，备注名称+专业哟，⽅便邀请进群！⼀、前⾔汽车空调系统作为汽车的标配总成，是衡量汽车舒适性的重要指标，空调系统性能的优劣直接影响汽车的市场竞争⼒。

随着半导体技术、新能源技术、互联⽹技术的⾼速发展，⼯业领域的很多新技术在汽车上慢慢得到尝试和应⽤，汽车空调系统的发展也⾯临新技术的冲击和挑战。

在本篇⽂章中，我们将针对汽车空调控制系统的设计开发进⾏浅析。

⼆、汽车空调系统空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之⼀，是⽤户上车后能直接感知到的，决定了⽤户的舒适度！1功能汽车空调系统是实现对车厢内空⽓进⾏制冷、加热、换⽓和空⽓净化的装置。

它可以为乘车⼈员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提⾼⾏车安全。

2组成结构汽车空调的组成结构如下图所⽰：3分类汽车空调的分类如下：4汽车空调控制系统汽车空调针对⼈的操作来说，信息交换主要集中在空调的控制器，控制器可以说是空调整个系统的控制中⼼，⼀般都在仪表台上。

它的功能主要是调节空调出风的⼤⼩、温度及出风模式，实现了空调系统和环境之间的互相影响，反映使⽤者的需求。

现在多数汽车配备的电控⾃动空调能够对车内的温度、风量、出风⼝和吸⼊⼝、压缩机等进⾏控制与诊断，这些控制是通过改变风门位置、热⽔阀的开度等来实现的。

1）通风装置与空⽓净化系统汽车空调系统的通风⽅式⼀般分为⾃然通风⽅式和强制通风⽅式。

⾃然通风是指利⽤汽车⾏驶时车内外的空⽓压⼒差，通过空调系统的进、出⼝进⾏⾃然换⽓。

1.1 论文背景及意义汽车空调作为一种舒适性空调，不仅是人民生活水平提高的标志，也是提高汽车市场竞争能力的重要手段。

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对汽车空调的温度控制性能提出了更高的要求。

国外一些大汽车公司的高档汽车上纷纷装有全自动的空调系统，而国内大部分高档汽车的空调控制器是进口的，目前还没有自主开发的具有自主知识产权的汽车空调自动控制器。

总体来看，我国目前汽车空调系统的电子化程度较低，大多数仍采用手动控制或简单的位式控制。

手动控制一方面会出现车内温度与乘员舒适要求相差很大，不能满足舒适性和节能性的要求；另一方面容易分散驾驶员的注意力，降低行车的安全性。

手动控制己成为汽车空调进一步发展的瓶颈问题。

而国外一些高档汽车上已经配有全自动汽车空调系统，并且对这些先进的技术率先申请了专利，对知识产权进行了保护，因此无法破解其核心技术，这样就形成了引进-落后-再引进-落后的恶性循环，严重阻碍了我国汽车工业的发展。

随着我国加入WTO 和全球贸易大市场的形成，国外先进的汽车空调控制技术对国内汽车工业造成很大的冲击和压力，汽车工业又面临着新的机遇和挑战。

我们只有自主开发适合我国交通、气候的汽车空调全自动控制器，形成具有自主知识产权技术，制订出汽车空调控制器的产品标准，才能提高我国汽车工业整体水平，否则就会在竞争中失败，因而加紧汽车空调全自动控制系统的研究势在必行。

目前，我国汽车保有量己超过1亿万辆，汽车年产量约18000万辆，汽车空调市场有着广阔前景。

而现在进口汽车空调控制器的价格较高，而实际的生产成本较低，随着人民生活水平的提高和汽车工业的发展，全自动控制的空调汽车由于具有较好的舒适性和节能性以及方便驾驶员操作等优点将会越来越受到人们喜爱，因而我们必须不失时机地抓住这个机遇，自主开发研制先进的汽车空调控制系统，不仅会产生巨大的经济效益，而且对我国的经济建设，汽车工业的发展都具有促进作用。

在对全合一空气混合型的汽车空调系统进行调研的基础上，通过模糊控制策略和软硬件系统的研究，设计出汽车空调全自动控制系统中的核心部分智能温控系统。

汽车空调控制器结构设计规范(试行版)控制器分类:按功能分: 前控制器和后控制器前控制器(主控制器):从前面吹风后控制器:从后排吹风按自动化程度分: 手动式、电动式、自动式手动式:用旋钮带动硬(软)拉丝直接控制空调主机电动式:用按键或旋钮操作,从线路板输出电信号至转向器控制空调主机自动式:在电动式基础上多一个AUTO键功能,多一个显示屏按结构分: 按键式--普通按键和翘板按键旋钮式--外旋式和内旋式外旋式:旋钮外圈动,旋钮中间不动内旋式:旋钮内外是一个整体,一起转动控制器设计过程:1.出设计方案2.出AUTOCAD二维效果图注意要点:保证功能可实现3.根据客户提供的"A"面出外轮廓三维及效果图注意要点:保证功能可实现及安装的方式4.细化三维内部结构举例:自动的普通按键式<1>面板和后盖外轮廓<2>控制器和客户基座的安装<3>滤色片--屏--滤光片--支架,确定屏的高度<4>屏的设计<5>确定线路板的外轮廓<6>按键帽的设计<7>按键体的设计<8>导光体的设计<9>线路板上按键开关、贴片灯位置的确定,屏支架安装孔<10>线路板的定位及安装固定<11>后盖的设计及安装固定<12>线路板二维输出给电路设计人员(根据时间进度可适当提前)5.做快速成型件验证确认三维6.出二维图及下模7.第一次修改模8.第二次修改模9.送OTS样件给客户确认产品10.小批量生产验证11.完整的PPAP文件12.正式确认进入批量生产设计细节和要点:一.外轮廓和厚度外轮廓三维和客户基座三维装配后不干涉(尽量用客户的绝对坐标轴) 面板厚度2～2.5,后盖壁厚2～2.5,加强筋厚1～1.5.按键帽和按键体壁厚1,导向筋厚1二.联接方式控制器和基座的安装卡扣式螺钉联结式前后盖的联结卡扣式自攻螺钉联结式三.滤色片材料:有机玻璃,厚度1～2.5mm和面板联接方式:在背面用三氯甲烷粘接四.屏支架屏一定须用屏支架限位和保护 屏左右限位---间隙单边0.1 屏前后限位---间隙单边0.1屏上下限位---屏背面由支架托住,正面离滤色片0.5～1mm点胶槽宽0.7定位筋和滤色片间隙0.2围挡边溢胶槽宽0.30.30.512.5固定限位弹性限位间隙0.5～1滤色片屏 滤光片屏支架(底背光)贴片灯屏支架固定在线路板上,2～4个定位柱(Ø2),两个卡扣五.屏的设计上下玻璃除针角处相差2.5外其余大小一致,针角在下玻璃上; 上下偏光片大小一致,位置一致,四周比上玻璃片缩小0.5(单边) 显示区间比上偏光片四周缩小1～1.5(单边) 针角厚0.3,宽0.5,间距2.54下玻璃上玻璃上偏光片下偏光片0.31.1 1.1 0.32.8MAX2.5针角厚0.3定位柱卡扣六.按键帽.按键体.导光体1.按键帽和面板侧隙0.32.按键体导向筋定位面侧隙0.1mm,非定位面侧隙0.3mm 以上0.30.10.3以上宽0.52.54间距0.5(周边)1～1.5(周边)显示区域边框滤色片边框上玻璃片边框 下玻璃片边框3.按键帽和按键体分开设计,用卡扣联接并互相顶住限位(间隙双边共0.2防止扣不上) 导光体由按键帽和按键体上下夹持(间隙双边共0.2防止导光体顶死) 导光体表面比按键帽低0.2,导光体和按键帽侧隙0.1 按键帽口部周边倒R0.2,面板口部周边倒R0.2 不用异形按键,按键开关布在按键帽的中心线上开关按键行程1.5,预压0.3,按键实际行程1.2,按键体距线路板2(>1.2) 中间做一挂筋,上面用按键帽底边限位,下面用导向筋顶面限位拉住按键帽顶住按键帽低0.2R0.20.11.5预压0.32七.线路板线路板厚度1.5～1.6,按1.6设计线路板周边与内壁侧隙1线路板由两个Ø2定位柱左右前后定位(间隙单边0.1),上下由螺钉柱顶面和十字支撑筋定位定位柱尽量前后居中,左右对称分开间距尽可能大点线路板固定用自攻螺钉型号ST2.9,长度优先选用9.5,16,次选6.5,13, 螺钉孔为Ø2.5(口部),螺钉柱为Ø4.5(口部)数量6～7颗,布在屏和按键周边定位柱螺钉八.后盖后盖上一般均有一个接插件孔(有的还有风档开关或小电机),接插件比后盖板高0～1,接插件外周边与后盖侧隙为0.5为避免前后盖装配后出现错位或塑料变形引起的错位,通常后盖比前盖周边缩小0.5,或在前后盖之间做一装饰线槽后盖和前盖之间除用螺钉连结外还可用卡扣连结,用卡扣连结要注意限位(留0.2间隙)九.线路板的二维输出线路板二维(CAD)输出内容包括:外轮廓；按键开关位置;编码器或电位器位置;贴片灯或二级管灯位置;屏支架位置;其它干涉筋等须避让位置.高0～1侧隙0.50.510.5用卡勾住用筋顶住(0.2间隙)十.翘板按键翘板按键分翘板按键帽和翘板按键支架,翘板按键支架通过自攻螺钉固定在面板反面,翘板 按键帽和翘板按键支架通过转轴连结.操作时按压按键帽,通过按键帽上的触点按压按键开关实现通断 触点与按键开关之间预压0.3,按键帽与面板侧隙0.6翘板按键帽面板翘板按键支架自攻螺钉固定孔转轴和转轴孔定位柱触点侧隙0.6转轴设计: 转轴直径φ 4装配斜面,便于安装分模线两侧工艺小平面,为了消除合模线处毛刺不影响转轴转动转轴四周偷空1mm 以上,为了此处模具有足够的强度十一.旋钮旋钮高度9～9.5(欧标),旋钮一般与风档开关、电位器、中空编码器连接1.旋钮与风档开关连接,此时风量标志一般用标贴的形式做在旋钮外周,风档开关固定在后 盖上2.旋钮与电位器连接,风量标志等一般用标贴的形式做在旋钮外周,电位器焊在线路板上3.旋钮与中空编码器连接,此时标志做在旋钮内周,中空编码器焊在线路板上十二.标贴 材料:透明PC 厚度:0.2～0.5正面印制图案,反面印制一层黑色底色后刷胶风档开关 标贴旋钮旋钮中空编码器 雕刻的标志 固定在线路板上,也可做成分离式用卡扣连接起来后一起固定在线路板上印制图案印制黑色底色 刷胶0.2～0.5厚。

汽车股份有限公司空调控制器设计规范——供新开发项目设计参考参考标准录一、引言 (4)1.1概述 (4)1.2空调控制器的分类 (4)二、空调控制器开发流程 (4)2.1控制器开发过程中各节点输出物 (4)三、机械设计方面 (6)3.1面板材料的选择 (6)3.2固定结构的设计 (6)3.3旋钮设计 (8)3.4按键的设计 (11)四、电器设计方面 (15)4.1接插件的选型原则 (15)4.2背光定义 (16)五、软件控制方面 (17)5.1空调开机功能 (17)5.2空调关机功能 (17)5.3前除霜关联压缩机功能 (17)5.4自动控制器标定 (17)六、总结 (18)一、引言1.1概述本文是基于我司空调控制器设计开发而做的总结，旨在对后续新项目空调控制器开发提供建议和参考。

本文件为持续更新的文件，后续不断进行完善，希望为空调控制器产品工程师开发有所用。

1.2空调控制器的分类1.2.1按功能分前控制器和后控制器，前排控制器安装在IP中控部位，为前排乘客操作使用；后控制器安装在副仪表板上，为后排乘客操作使用。

1.2.2按自动化程度分手动控制器、电动控制器、自动控制器（单区、多区）。

手动控制器是用旋钮带动硬（软）拉丝直接控制HVAC风门；电动控制器用按键或旋钮操作，从PCB板输出电信号控制HVAC风门执行微电机；自动控制器是在电动控制器基础上增加AUTO按键功能有设置信息显示界面。

1.2.3按结构分按键式：普通按键位亚比插式和Rubber式）和翘板按键；旋钮式：外旋式（旋钮外圈转动，中间不动）和内旋式（旋钮内外一个整体，一起转动）。

本文主要针对电动可调控制器和自动空调控制器进行总结。

二、空调控制器开发流程2.1控制器开发过程中各节点输出物备注：◎表示必须做■表示可选做。

编制日期：编者：版次：（00）页次：-6/18-三、机械设计方面1.1.1材料的选择材料的选择主要从使用性能、工艺性能、经济性方面考虑，选型时考虑零部件的使用物理性能、力学性能、化学性能。

乘用车空调控制器的模块化设计乘用车空调控制器是车辆空调系统的核心部件之一，主要负责控制车内空气温度和湿度，以提供舒适的驾驶体验。

了解和掌握它的模块化设计方法，是现代汽车工程师必须掌握的技能之一。

一、定义和原理乘用车空调控制器是一种基于单片机芯片的电子控制模块，由多个不同的功能模块组成。

它主要通过感应车内温度和湿度传感器，控制车内混合空气的温度和湿度，根据乘客选择的温度和空气循环模式，将制冷剂喷射到车内空气循环系统中，从而实现车内温度调整的功能。

模块化是指将一个复杂的系统分解成多个较小的模块，每个模块都负责完成一项特定的任务，这些模块之间通过接口相互连接。

这种设计方法的优点是提高了系统的可靠性、可维护性和灵活性，降低了系统开发和维护的成本和风险。

二、模块化设计乘用车空调控制器的模块化设计主要分为硬件设计和软件设计两个方面。

1. 硬件设计硬件设计包括电源模块、传感器模块、控制芯片模块、驱动模块和显示模块等。

(1) 电源模块：为空调控制器提供电源，主要包括电池、稳压器和电源管理芯片。

(2) 传感器模块：以汽车内部温湿度传感器为核心，根据车内外温度和湿度变化曲线，控制制冷装置的启动和停止。

(3) 控制芯片模块：主要由单片机芯片和外设芯片组成，具有计算、控制和存储等基本功能。

(4) 驱动模块：驱动制冷装置，控制风量、模式等。

(5) 显示模块：显示控制器状态、温度调节状态、工作模式等。

2. 软件设计（1）通信协议模块：控制器需要与汽车的CAN总线通讯，在汽车的总线上向其他系统发送和接收命令，从而完成功能的实现。

（2）系统状态管理模块：管理整个空调控制器的系统状态，负责处理操作和状态信息。

（3）控制算法模块：对车内传感器和外部温度传感器的数据进行处理，并根据不同的操作模式调节制冷装置和排气系统来控制车内的温度状况。

（4）UI模块：提供直观的、用户友好的UI和操作方式，以及语音控制功能。

三、总结乘用车空调控制器模块化设计能够使整个系统变得更为灵活、高效、可靠和易于维护。

浅谈汽车空调控制器的设计摘要：目前，我国的汽车行业建设的发展迅速，汽车空调控制器是汽车空调系统控制的重要组成部分。

汽车空调控制器的主要功能有冷暖温度调节、出风模式调节、风机风量开关调节、内外循环切换、前后除霜等，汽车空调控制器按产品的功能实现形式可分为机械式汽车空调控制器和电子式汽车空调控制器。

关键词：汽车空调；控制器；设计引言随着汽车工业的高速发展，汽车电子化、智能化带来的便捷与舒适是未来汽车发展的大趋势，汽车空调系统是提高舒适度的重要部分，空调控制器作为空调系统的核心，能够实现让驾驶者和乘客达到所需的便捷与舒适。

1汽车空调的组成1.1制冷系统汽车空调中的制冷系统，其功能就是给汽车内部提供冷空气，制冷系统主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器组成。

制冷系统工作时，首先是压缩机对制冷剂进行压缩，然后使其流向蒸发器，制冷剂通过蒸发器时挥发从而吸收大量的热，鼓风机将空气吹过蒸发器表面形成冷风吹入车内，达到降低车内温度的作用。

在制冷系统中，蒸发器的温度要低于空气露点温度，可以说在制冷系统中，蒸发器就是整个系统的冷源。

当然制冷系统不仅仅是制冷的功能，同时还负责汽车内部的空气净化以及除湿，是整个汽车空调的重要组成部分。

1.2取暖系统所谓取暖系统，其主要作用就是负责向车内提供暖风。

其工作原理就是通过冷却液循环，将发动机工作产生的热量带到暖风水箱，然后再由鼓风机将水箱表面的热空气吹进车内，达到取暖的目的。

1.3通风系统通风系统就是为车内提供混合风的装置，由送风道和风门等部件构成。

通风系统主要是将车内的空气和车外的空气进行调节，经过蒸发器冷却除湿后，再根据风速以及风力的大小要求将其送入车内。

1.4空气净化系统空气净化系统的主要作用就是排除汽车内部的污染气体，净化车内环境。

空气净化系统一般是由空气过滤器、电子集尘器以及阴离子发生器构成。

1.5自动控制系统自动控制系统主要作用是控制空调，其具体作用就是可以调节制冷或者制热的温度，此外该系统还能够测量以及控制汽车内部的温度、风量等参数。

一种实用的车载空调控制器设计
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，外出旅行正逐渐成为一种时尚。

汽车作为一种便捷的交通工具已是人们的首选，舒适的乘车环境，如适宜的车内温度、清新的空气应是长途汽车的必备条件。

所以，开发一款经济实用的车载空调控制器就成为一种需求。

本文采用DC/DC 转换芯片
MC34063AP1 为系统供电，以微控制器Atmega8 为系统核心，辅以简单模糊控制技术以及按键选择、LED 数码管显示，并使整个控制系统具有电源欠压、过压，温度传感器短路、断路等保护功能。

主要功能指标
汽车空调控制系统的主要功能如下。

●多种工作模式：自动、制冷、化霜、通风。

●多档风速设定：自动风、低速风、中速风、高速风。

●具有故障运行处理功能。

●面板按键操作。

●适配多类型显示接口。

控制器基本原理
汽车空调控制系统框单片机工作的主要原理为：扫描键盘，当制冷键按下，同时无故障报警时系统将ADC 采样的车内温度与预先设定的制冷温度比较，如车内温度高于设定温度则打开冷凝风机、压缩机制冷；当车内温度低于设定温度2℃时关闭压缩机、冷凝风机，若此时强制冷键按下，系统将忽略预
设温度直接启动制冷。

其中单片机PB0、PB1 口输出高低信号控制MOS 管的开关，进而控制风机和压缩机的起停；PC0 口采样输入电压并与系统默认值进行比较，以确定电压是否正常；PC2 口采样化霜温度用以确定化霜操作；PC3 口采样车内温度，将计算的结果输出至LED 数码管显示。

系统硬件设计。

目录摘要 (1)绪论 (2)第1章总体设计方案 (3)1.1 设计的目的 (3)1.2 设计的要求 (3)1.3 设计的方案 (3)1.4 设计的意义 (4)第2章硬件电路设计 (5)2.1 单片机及最小系统 (5)2.1.1 单片机AT89C51 (5)2.1.2 单片机最小系统 (8)2.2 热电阻温度采集 (9)2.2.1 温度采集电路的选择 (9)2.2.2 温度传感器DS18B20的工作原理 (9)2.3 运行状态显示 (10)2.3.1 液晶显示 (10)2.3.2 LCD12864的工作原理 (10)2.4 继电器控制 (11)2.5 键盘输入 (12)2.6 风向步进电机控制 (13)2.7 整机电路的工作原理 (13)第3章软件设计 (15)第4章整机电路仿真测试 (16)4.1 protenus软件仿真 (16)4.2 仿真测试 (17)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录1 整机电路图 (23)附录2 源程序 (24)附录3 元器件明细表 (55)摘要随着汽车工业的迅猛发展和人民生活水平的日益提高，汽车开始走进千家万户。

人们在一贯追求汽车的安全性、可靠性的同时，如今也更加注重对舒适性的要求。

因而，汽车空调系统已经越来越广泛地为人们所使用。

根据汽车空调控制的基本原理，利用AT89C51单片机、ULN2003A驱动等芯片设计并制作一个具有送风、制冷、换气的空调控制器。

AT89C51的引脚功能多，支持并行编程，烧写次数和工作频率非常高，电源范围宽，抗干扰性和加密功能强。

本设计首先从汽车空调控制系统的方案上进行分析，然后进行空调控制系统硬件设计，最后是对汽车空调控制进行控制器软件上的程序编写和调试,并分析结果，总结经验。

关键词：空调控制系统；单片机；硬件设计；软件设计绪论人类掌握制冷技术总共120多年时间，但第一台汽车空调装置1927年才出现，当时的汽车空调仅是具备加热器及空气过滤的通风。