【正文】 車零部件必須承受由不良路面引起的較大的振動(dòng)和沖擊。首先，要滿足溫度環(huán)境的要求。汽車的使用環(huán)境非常嚴(yán)酷，這些環(huán)境因素往往造成汽車電子裝置的性能惡化，甚至不能完成規(guī)定的功能或損壞，出現(xiàn)可靠性故障。如果汽車長時(shí)間直接暴露在太陽下(或風(fēng)雪下)，進(jìn)入車室的熱負(fù)荷(或冷負(fù)荷)比一般房間要大得多。因此，汽車空調(diào)機(jī)組的制冷(或采暖)能力應(yīng)該比房間空調(diào)大的多。其次，由于汽車車室內(nèi)乘員密度大，人體熱量大，要求的制冷能力大，汽車開啟空調(diào)與乘員進(jìn)入車內(nèi)往往是同一時(shí)刻，乘客要求一進(jìn)入車室，在很短的時(shí)間內(nèi)就享受到空調(diào)效果；而汽車車身在開空調(diào)之前的蓄熱量是很大的。 汽車空調(diào)的特點(diǎn) 與一般建筑空調(diào)相比，汽車空調(diào)有其特殊性。在空調(diào)制冷系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和各種家庭小電器中都可以看見用模糊控制方法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化處理的應(yīng)用文章[5]。可以說國內(nèi)的理論研究已經(jīng)朝縱深發(fā)展，理論體系也比較完善[4]。國內(nèi)80年代就參加到模糊控制領(lǐng)域的研究討論當(dāng)中，到了90年代和最近幾年，己經(jīng)在模糊控制等智能控制領(lǐng)域得到了較成熟的發(fā)展。還有人針對司機(jī)和乘客的個(gè)體舒適性用不同出口進(jìn)行控制。也有這種研究如何通過計(jì)算確定送風(fēng)量、送風(fēng)溫度的分布是很不均勻的，并且均勻分布的溫度場也會由于人的舒適感不同而產(chǎn)生舒適性差異。另外一些形式的汽車空調(diào)還未產(chǎn)品化。奧迪100汽車的空調(diào)系統(tǒng)模式風(fēng)門是手控的，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速由繼電器控制，壓縮機(jī)離合根據(jù)蒸發(fā)器溫度控制。比較而言，國內(nèi)的汽車空調(diào)控制要稍遜一些。在多輸入輸出非線性系統(tǒng)領(lǐng)域取得了驕人的成功，突破了傳統(tǒng)控制方法的局限[2]。在歐美、日本等地，模糊控制理論迅速應(yīng)用到了商業(yè)產(chǎn)品中去，其中就包括日本把模糊控制成功應(yīng)用到地鐵和各種家電產(chǎn)品的實(shí)例[2]。自動(dòng)功能下該空調(diào)ECU(電子控制單元)首先計(jì)算送風(fēng)溫度，并根據(jù)送風(fēng)溫度控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、混合風(fēng)門開度、壓縮機(jī)啟停及送風(fēng)模式[2]。而克萊斯勒公司的某些汽車空調(diào)還以占空比的方式對壓縮機(jī)離合器進(jìn)行控制。該系統(tǒng)用一個(gè)雙向電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)混合風(fēng)門開度，并用5個(gè)操縱機(jī)構(gòu)分別控制各個(gè)模式風(fēng)門和加熱器熱水閥，還用功率模塊控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。高模塊監(jiān)視高壓管路、低壓管路的溫度以及蓄壓罐的壓力發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫等信號。目前，美國，歐洲，日本等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車公司已經(jīng)相繼開發(fā)出各自的自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)[1]。對模糊理論與傳統(tǒng)控制理論的關(guān)系學(xué)術(shù)界進(jìn)行了很多的討論[1]。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和分析我國現(xiàn)有主要汽車空調(diào)生產(chǎn)廠家多家，其中絕大部分是引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，還有些是中外合資企業(yè)，國內(nèi)汽車空調(diào)技術(shù)的研究和開發(fā)特別在自動(dòng)控制方面與國外的差距很大，由于沒有掌握核心技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏競爭力，難以滿足整車企業(yè)的系統(tǒng)化、模塊化采購。而現(xiàn)在進(jìn)口汽車空調(diào)控制器的價(jià)格較高，而實(shí)際的生產(chǎn)成本較低，隨著人民生活水平的提高和汽車工業(yè)的發(fā)展，全自動(dòng)控制的空調(diào)汽車由于具有較好的舒適性和節(jié)能性以及方便駕駛員操作等優(yōu)點(diǎn)將會越來越受到人們喜愛，因而我們必須不失時(shí)機(jī)地抓住這個(gè)機(jī)遇，自主開發(fā)研制先進(jìn)的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且對我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，汽車工業(yè)的發(fā)展都具有促進(jìn)作用。我們只有自主開發(fā)適合我國交通、氣候的汽車空調(diào)全自動(dòng)控制器，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)，制訂出汽車空調(diào)控制器的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能提高我國汽車工業(yè)整體水平，否則就會在競爭中失敗，因而 加緊汽車空調(diào)全自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究勢在必行。而國外一些高檔汽車上已經(jīng)配有全自動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)，并且對這些先進(jìn)的技術(shù)率先申請了專利，對知識產(chǎn)權(quán)進(jìn)行了保護(hù)，因此無法破解其核心技術(shù)，這樣就形成了引進(jìn)落后再引進(jìn)落后的惡性循環(huán)，嚴(yán)重阻礙了我國汽車工業(yè)的發(fā)展。手動(dòng)控制一方面會出現(xiàn)車內(nèi)溫度與乘員舒適要求相差很大，不能滿足舒適性和節(jié)能性的要求；另一方面容易分散駕駛員的注意力，降低行車的安全性。國外一些大汽車公司的高檔汽車上紛紛裝有全自動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)，而國內(nèi)大部分高檔汽車的空調(diào)控制器是進(jìn)口的，目前還沒有自主開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車空調(diào)自動(dòng)控制器?；趩纹瑱C(jī)的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 緒論 論文背景及意義汽車空調(diào)作為一種舒適性空調(diào)，不僅是人民生活水平提高的標(biāo)志，也是提高汽車市場競爭能力的重要手段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對汽車空調(diào)的溫度控制性能提出了更高的要求?？傮w來看，我國目前汽車空調(diào)系統(tǒng)的電子化程度較低，大多數(shù)仍采用手動(dòng)控制或簡單的位式控制。手動(dòng)控制己成為汽車空調(diào)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸問題。隨著我國加入WTO和全球貿(mào)易大市場的形成，國外先進(jìn)的汽車空調(diào)控制技術(shù)對國內(nèi)汽車工業(yè)造成很大的沖擊和壓力，汽車工業(yè)又面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前，我國汽車保有量己超過1億萬輛，汽車年產(chǎn)量約18000萬輛，汽車空調(diào)市場有著廣闊前景。在對全合一空氣混合型的汽車空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過模糊控制策略和軟硬件系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出汽車空調(diào)全自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心部分智能溫控系統(tǒng)。另外在溫度控制方法方面，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論適用于描述非線性系統(tǒng)。國外一些大汽車公司的汽車空調(diào)系統(tǒng)代表了全自動(dòng)空調(diào)的最高水平。通用汽車公司某型汽車車身計(jì)算機(jī)模塊(BCM)控制的空調(diào)系統(tǒng)是較典型自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。如果系統(tǒng)不在設(shè)定的范圍內(nèi)工作，BCM將壓縮機(jī)電磁離合器脫離。根據(jù)駕駛員輸入的溫度、車室內(nèi)外溫度及制冷劑低壓管路溫度，BCM計(jì)算出氣流分送模式，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及混合風(fēng)門開度，然后進(jìn)行相應(yīng)的控制[2]。日本豐田某型汽車自動(dòng)空調(diào)監(jiān)測車內(nèi)外溫度、蒸發(fā)器溫度、冷卻水水箱溫度以及陽光輻射強(qiáng)度、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速等參量，通過控制壓縮機(jī)磁吸、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和溫度混合風(fēng)門、新風(fēng)風(fēng)門和模式風(fēng)門的伺服電機(jī)，進(jìn)行車室溫度調(diào)節(jié)。模糊控制在國外發(fā)展非常迅速，在IEEE上有關(guān)于模糊系統(tǒng)的專刊，而且定期舉行模糊系統(tǒng)協(xié)會國際會議?，F(xiàn)在在國外的模糊控制理論研究基本上在每個(gè)領(lǐng)域上都取得了成功，當(dāng)中包括工業(yè)溫度控制，大型空調(diào)系統(tǒng)控制和電冰箱溫度等。從市場占有情況看，由于目前大多數(shù)汽車空調(diào)生產(chǎn)未上規(guī)模，加上總類繁多，國內(nèi)汽車空調(diào)銷售市場僅為幾家所壟斷。廣州標(biāo)致汽車空調(diào)的電子控制系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)溫度、環(huán)境溫度、蒸發(fā)器溫度、送風(fēng)溫度及人為設(shè)定值、通過控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、壓縮機(jī)離合器開合及熱水閥大小來進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。奧拓汽車空調(diào)就更為簡單，沒有舒適性控制用的傳感器，對室溫靠人為控制。有人認(rèn)為光線的入射角會對熱負(fù)荷影響很大，而對此制定了一套相適應(yīng)的控制策略。對此有人研究針對前排、后排車座的雙蒸發(fā)器運(yùn)行情況，并進(jìn)行相應(yīng)的控制。通過控制壓縮機(jī)啟停來控制車廂內(nèi)溫度也需進(jìn)行相應(yīng)的控制才能達(dá)到更優(yōu)。在理論研究方面國內(nèi)研究涉及了基于傳統(tǒng)PID的模糊控制，基于神經(jīng)模糊網(wǎng)絡(luò)模糊控制和時(shí)空混沌的自適應(yīng)模糊控制等。而在實(shí)踐應(yīng)用領(lǐng)域，模糊控制在近幾年幾乎涉及到各個(gè)重、輕工業(yè)領(lǐng)域。國內(nèi)汽車空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)如何利用電子技術(shù)提升傳統(tǒng)空調(diào)產(chǎn)品的技術(shù)含量走上專業(yè)化、規(guī)模化經(jīng)營之路，將成為我國未來幾年汽車空調(diào)業(yè)迫切需要解決的問題。首先，汽車是個(gè)移動(dòng)物體，外界氣候條件變化大，車外熱負(fù)荷變化大，以至于難以確定標(biāo)準(zhǔn)的車外設(shè)計(jì)參數(shù)。這幾種因素導(dǎo)致汽車空調(diào)所要求的負(fù)荷大，要求降溫(或升溫)迅速。另外，汽車是高速移動(dòng)的物體，與外界對流熱交換量大，而且車身隔熱困難，玻璃門窗所占面積又大，車室內(nèi)得熱量(或失熱量)大。夏季汽車長時(shí)間停在烈日下，車內(nèi)溫度會上升到50℃以上。因此與一般控制系統(tǒng)相比，汽車空調(diào)控制系統(tǒng)也有其特殊要求[2]。汽車外部的環(huán)境溫度最高為50℃，最低為40℃，但汽車內(nèi)的工作環(huán)境卻因部件的位置不同而相差極大。 還有，要滿足電氣環(huán)境要求。 課題的提出與研究內(nèi)容 本課題的研究是針對我國現(xiàn)有高檔汽車上裝置的自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)基本上依賴進(jìn)口，國產(chǎn)化自動(dòng)控制系統(tǒng)在汽車系統(tǒng)中的應(yīng)用性研究較少，迫切需要對汽車空調(diào)控制器實(shí)現(xiàn)電子自動(dòng)化、國產(chǎn)化為目標(biāo)而產(chǎn)生的。 2) 建立實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的控制系統(tǒng)[6]。 3) 溫度的檢測采用高精度的集成溫度傳感器MF51實(shí)現(xiàn)。 2 汽車空調(diào)系統(tǒng)工作原理 汽車空調(diào)系統(tǒng)基本工作原理 汽車空調(diào)基本功能是通過人為的方法使車廂的溫度降低和升高，達(dá)到使人體感到舒適的溫度環(huán)境。一般汽車空調(diào)系統(tǒng)都可以分為采暖系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)兩部分[7]。其制冷原理是利用液態(tài)制冷劑吸熱產(chǎn)生冷效應(yīng)。由于制冷劑在管內(nèi)氣化時(shí)的溫度低于管外空氣的溫度，因此能自動(dòng)地吸取車內(nèi)空氣中的熱量，使空氣溫度降低，產(chǎn)生冷效應(yīng)。這時(shí)，制冷劑通過在冷凝器將熱量釋放到車外，制冷劑放熱就變成了高壓液態(tài)冷凝劑。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行制冷時(shí)，必須開啟壓縮機(jī)使制冷劑循環(huán)，從而降低車內(nèi)溫度。由于汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量熱量，一般小型汽車空調(diào)都采用發(fā)動(dòng)機(jī)余熱采暖。所以，當(dāng)空調(diào)要進(jìn)行加熱時(shí),必須開啟暖水閥。2車內(nèi)進(jìn)風(fēng)1車外進(jìn)風(fēng)3內(nèi)外循環(huán)風(fēng)門 4鼓風(fēng)機(jī)5混合風(fēng)門6制冷蒸發(fā)器9除霜風(fēng)口1