車用空調(diào)傳感器應(yīng)用及種類

金孟，張秋新

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

車用空調(diào)傳感器應(yīng)用及種類

金孟，張秋新

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司技術(shù)中心河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

傳感器是空調(diào)系統(tǒng)中不可缺少的部件。主要用于檢測(cè)車內(nèi)外溫度、陽(yáng)光強(qiáng)度、車內(nèi)濕度、蒸發(fā)器表面溫度等，并將把信號(hào)傳遞給空調(diào)ECU進(jìn)行處理，空調(diào)ECU再向其它執(zhí)行單元發(fā)出指令，使空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

空調(diào)系統(tǒng)；空調(diào)ECU；傳感器

隨著人們對(duì)車內(nèi)舒適度要求的提高，汽車空調(diào)已日趨高智能化，汽車空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)車內(nèi)外的溫度、陽(yáng)光的強(qiáng)度以及車內(nèi)外空氣的質(zhì)量等，輸出相應(yīng)的信號(hào)或者控制量，以滿足車內(nèi)環(huán)境的舒適度要求。車用空調(diào)傳感器的種類也隨著人們車內(nèi)舒適度要求的個(gè)性化，在不斷增多，如自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量傳感器AQS、除霧傳感器等?？梢妭鞲衅髟谧詣?dòng)空調(diào)系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵的作用。

1 傳感器在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

車用空調(diào)用傳感器多用于檢測(cè)周邊的環(huán)境（用于檢測(cè)溫度的屬于負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻NTC檢測(cè)元件），反饋給空調(diào)ECU，ECU接收到信號(hào)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，再發(fā)給各執(zhí)行單元。目前，在車用空調(diào)系統(tǒng)中多用于檢測(cè)車內(nèi)外的溫度、蒸發(fā)器表面的溫度、空調(diào)管路上的壓力、空氣的濕度、陽(yáng)光的強(qiáng)度、空氣的質(zhì)量等，自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)需要結(jié)合這些傳感器采集的信號(hào)，進(jìn)行控制壓縮機(jī)的開啟、車內(nèi)空氣質(zhì)量的控制及空調(diào)舒適度標(biāo)定。

2 車用空調(diào)傳感器的種類

汽車自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，常用傳感器類型有：蒸發(fā)器傳感器、車內(nèi)溫度傳感器、車外溫度傳感器、陽(yáng)光傳感器、風(fēng)道傳感器、壓力傳感器。隨著人們對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量的關(guān)注，空氣質(zhì)量傳感器在自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中逐步普遍使用，以及其他的如除霧傳感器等，一般在高端車型上使用。

2.1 蒸發(fā)器溫度傳感器

蒸發(fā)器溫度傳感器布置在汽車空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器上，用以檢測(cè)蒸發(fā)器表面的溫度變化，

檢測(cè)蒸發(fā)器表面的溫度信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入給空調(diào)控制系統(tǒng)的ECU，ECU將輸入的溫度信號(hào)與設(shè)定的溫度調(diào)節(jié)信號(hào)進(jìn)行比較后，控制空調(diào)壓縮機(jī)電磁離合器的通斷，從而對(duì)壓縮機(jī)的工作進(jìn)行控制，同時(shí)利用此傳感器檢測(cè)到溫度信號(hào)，防止蒸發(fā)器表面出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。其結(jié)構(gòu)及布置位置如圖1所示。

圖1 蒸發(fā)器傳感器

2.2 風(fēng)道傳感器

用于檢測(cè)空調(diào)風(fēng)道中的出風(fēng)溫度，把檢測(cè)到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸入給空調(diào)控制系統(tǒng)的ECU，ECU將其與預(yù)先標(biāo)定好的值進(jìn)行對(duì)比，來(lái)調(diào)整空調(diào)的出風(fēng)溫度。其結(jié)構(gòu)和布置位置如圖2所示。

圖2 風(fēng)道傳感器

2.3 車內(nèi)、車外溫度傳感器

車內(nèi)、車外溫度傳感器均使用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻NTC，作用同風(fēng)道傳感器一樣，都是利用電阻值隨著溫度上升而下降的特性，并依據(jù)NTC電阻值的變化來(lái)確定其相應(yīng)的溫度。溫度傳感器的差別主要在于其結(jié)構(gòu)的不同。

車外溫度傳感器結(jié)構(gòu)如圖3a所示。一般布置在前保險(xiǎn)杠上（圖3b），或布置在冷凝器上，也有集成在后視鏡上，如哈弗H7、H2是集成在后視鏡上的。

圖3 車外溫度傳感器

車內(nèi)溫度傳感器目前常用的有3種類型（圖4），即吸風(fēng)式的溫度傳感器、帶風(fēng)扇的溫度傳感器、集成在空調(diào)控制面板上的溫度傳感器。其中，吸風(fēng)式的溫度傳感器是依靠車內(nèi)空調(diào)器的導(dǎo)風(fēng)系統(tǒng)把車內(nèi)的空氣吸到回風(fēng)管內(nèi)進(jìn)行溫度檢測(cè)；帶風(fēng)扇式的溫度傳感器可以直接吸車內(nèi)的空氣進(jìn)行檢測(cè)。兩者布置位置相同，一般安裝在不受空調(diào)出風(fēng)及近處熱量影響的部位，如安裝在副儀表板上，如圖4d所示。

圖4 車內(nèi)溫度傳感器

2.4 壓力傳感器

用于檢測(cè)空調(diào)系統(tǒng)中的壓力，防止系統(tǒng)在異常高壓或低壓壓力下工作，以保護(hù)系統(tǒng)不受損壞。如，當(dāng)出現(xiàn)異常低壓時(shí)，保護(hù)壓縮機(jī)不在缺少制冷劑的情況下空轉(zhuǎn)，以免壓縮機(jī)因缺乏潤(rùn)滑油而遭受破壞，同時(shí)也起到低溫保護(hù)環(huán)境作用，以免在過(guò)低的環(huán)境溫度下使制冷系統(tǒng)工作而造成蒸發(fā)器表面結(jié)冰，并增加不必要的功耗；當(dāng)出現(xiàn)異常高壓時(shí)，自動(dòng)切斷電磁離合器的電路，使壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)或接通冷卻風(fēng)扇高速擋電路，自動(dòng)提供風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，以降低冷凝器溫度和壓力。

壓力傳感器的構(gòu)成主體由壓力傳感器和信號(hào)處理器組成。被測(cè)物體壓力通過(guò)壓力接口傳送給壓力傳感器，壓力傳感器采集被測(cè)物體壓力值，將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)電連接件輸出給信號(hào)處理器，信號(hào)處理器對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)整、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)算、溫度補(bǔ)償和數(shù)模轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)后，經(jīng)由電氣接口提供給對(duì)其檢測(cè)的ECU使用。壓力傳感器剖視圖見圖5a，主要安裝在空調(diào)管路上，如圖5b所示為安裝在冷凝器的出液管上。

圖5 壓力傳感器

需要選用壓力傳感器的情況如下：1）空調(diào)系統(tǒng)采用了外控式變?nèi)萘繅嚎s機(jī)；2）空調(diào)系統(tǒng)采用了無(wú)級(jí)變速冷凝風(fēng)扇；3）與ECU信號(hào)接口所匹配；4）電子膨脹閥的應(yīng)用；5）空調(diào)系統(tǒng)能效提高與發(fā)動(dòng)機(jī)控制發(fā)生了聯(lián)系；6）電動(dòng)汽車／混合動(dòng)力的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)節(jié)能有更高的要求等。

2.5 陽(yáng)光傳感器

陽(yáng)光傳感器輸出信號(hào)，該信號(hào)與進(jìn)入駕駛室的陽(yáng)光能量成正比。根據(jù)陽(yáng)光強(qiáng)弱，空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)溫度和風(fēng)扇速度。外形見圖6a，一般布置在儀表臺(tái)前方的正中間，如圖6b所示。

有人說(shuō)：空調(diào)系統(tǒng)有了溫度傳感器，就可以調(diào)節(jié)車廂內(nèi)溫度了，那就足夠了，為什么還要陽(yáng)光傳感器？原因之一是太陽(yáng)光能直接穿過(guò)車窗照射到人體上，人體能馬上感覺到陽(yáng)光強(qiáng)弱。夏天當(dāng)車外太陽(yáng)光變強(qiáng)時(shí)，照射到車內(nèi)，人體馬上能感受到不適；但是此時(shí)溫度沒有立刻升高（溫度升高需要一定的時(shí)間），因此空調(diào)系統(tǒng)不能及時(shí)調(diào)整過(guò)來(lái)。夏天當(dāng)太陽(yáng)進(jìn)入烏云里時(shí)，溫度沒有立刻降低，因而空調(diào)系統(tǒng)保持原來(lái)的狀態(tài)；但乘員就會(huì)覺得偏冷，感到不舒服。這個(gè)時(shí)候就有必要引入陽(yáng)光傳感器，和溫度傳感器一起監(jiān)測(cè)車廂內(nèi)外環(huán)境狀態(tài)，從而空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷強(qiáng)度、風(fēng)量和風(fēng)力分配，使駕乘者獲得最大的享受。高檔車上的分區(qū)可調(diào)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)可分為雙區(qū)或者4區(qū)，相應(yīng)地選擇雙區(qū)或者4區(qū)陽(yáng)光傳感器［1］。

圖6 陽(yáng)光傳感器

2.6 AQS傳感器

空氣質(zhì)量傳感器AQS能夠檢測(cè)到有害汽車尾氣，包括氮氧化物NO2和碳?xì)浠衔颒C。傳感器向空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)，空調(diào)根據(jù)信號(hào)顯示情況來(lái)切換內(nèi)／外循環(huán)，以防止車外汽車尾氣通過(guò)空調(diào)新風(fēng)進(jìn)入到車內(nèi)，保持車內(nèi)空氣質(zhì)量。同樣適用與檢測(cè)駕駛室內(nèi)的空氣質(zhì)量，結(jié)合空氣凈化產(chǎn)品進(jìn)行使用，凈化駕駛室內(nèi)的空氣。其結(jié)構(gòu)如圖7a所示；布置如圖7b所示，一般布置在新風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口處［2］。

圖7 AQS傳感器

2.7 除霧傳感器

除霧傳感器主要在自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中使用，可自動(dòng)除霧，避免擋風(fēng)玻璃起霧，提高安全性能，節(jié)約能耗。當(dāng)發(fā)現(xiàn)起霧的時(shí)候再去除霧，為時(shí)已晚，實(shí)驗(yàn)證明，需要額外150s來(lái)除霧。手動(dòng)除霧開關(guān)的人為控制易造成能源浪費(fèi)，在有手動(dòng)除霧按鈕的車上，往往駕駛員看到霧后開始除霧和在沒有起霧時(shí)忘記關(guān)閉除霧擋，會(huì)造成能源浪費(fèi)，因此除霧傳感器會(huì)在越來(lái)越多的車型上應(yīng)用。產(chǎn)品如圖8a所示，布置在后視鏡附近，見圖8。

圖8 除霧傳感器

3 目前狀況及前景

目前，在自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，車內(nèi)、車外傳感器和蒸發(fā)器傳感器為自動(dòng)空調(diào)的標(biāo)配；空氣凈化系統(tǒng)的應(yīng)用，讓AQS傳感器在空調(diào)系統(tǒng)起到了重要的作用；而用于溫度補(bǔ)償?shù)年?yáng)光傳感器，現(xiàn)在有些車型上已經(jīng)應(yīng)用到雙區(qū)、三區(qū)、四區(qū)，不再是只有單溫區(qū)的陽(yáng)光傳感器；除霧傳感器也在進(jìn)行普遍使用。隨著技術(shù)的不斷更新，更多的傳感器也與其它功能產(chǎn)品進(jìn)行集成使用，如AQS傳感器與車外、車內(nèi)溫度傳感器集成，車內(nèi)傳感器與空調(diào)控制面板集成等。

［1］凌永成.汽車空調(diào)技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014：168-171.

［2］姜立標(biāo).汽車傳感器及其應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010：163-168.

（編輯 凌波）

Application and Type of Automotive Air-conditioning Sensor

JIN Meng，ZHANG Qiu-xin

（R&D Center of Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of Hebei，Baoding 071000，China）

Sensor is an indispensable part in the air-conditioning（AC）system.It is mainly used for detecting the temperature in and out of the car，the sunshine intensity，the in car inside humidity，the temperature on the surface of evaporation and so on.It transfers the signals to the AC ECU to for processing，then ECU gives the instruction to the executor and makes AC system start to work.

A／C system；A／C ECU；sensor

U463.851

B

1003－8639（2017）02－0071－03

2016-08-17；

2016-09-07

金孟（1989-），男，安徽省阜陽(yáng)人，助理工程師，從事汽車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)工作。