汽車空調制冷系統的構成與工作原理

隨著汽車工業的發展及人們生活水平的提高，越來越多的人開始使用上了汽車，汽車的舒適性也獲得越來越多的關注，而車內空氣質量很大程度上影響著乘坐的舒適性，汽車空調作為提升乘員舒適性的系統重要性也越來越突出。汽車空調系統（Air Condition，簡稱AC）是指能對車內空氣進行調節的系統。

汽車空調系統主要有制冷系統和制熱系統，通風系統和空氣凈化系統。

一、制冷系統的構成與工作原理

如下圖所示，汽車空調制冷系統包括空調壓縮機，冷凝器，儲液罐（現在汽車基本都是和冷凝器一體），蒸發器，空調管路，膨脹閥等。隨著汽車空調技術的發展，現在蒸發器，膨脹閥基本上都集成在空調HVAC上了，HVAC除了這兩個，還集成了鼓風機，暖風裝置及空調系統各類傳感器和執行器等。

圖1 空調制冷系統組成圖空調制冷系統的工作是制冷劑不斷氣化和液化的過程，以壓縮機和膨脹閥中心為界，可以把整個制冷循環分為高、低壓兩個部分，詳細可以通過上圖進行了解。制冷劑在系統的循環過程可以分為4個工作過程，如下：

1.壓縮。蒸發器處理后的低溫低壓的制冷劑氣體，經過壓縮機吸入并壓縮成高溫高壓的氣體，然后輸入到冷凝器。

2.冷凝放熱。高溫高壓的制冷劑氣體進入冷凝器，由于壓力及溫度的降低，制冷劑氣體冷凝成液體，并放出大量的熱到外界大氣中。

3.節流。溫度和壓力較高的制冷劑液體通過膨脹裝置后體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀（細小液滴）排出膨脹閥。這是制冷劑高、低壓的分界線，膨脹閥有節流的作用。

4.蒸發。霧狀制冷劑液體進入蒸發器，因此時制冷劑沸點遠低于蒸發器內溫度，故制冷劑液體蒸發成氣體。在蒸發過程中大量吸收周圍的熱量，而后低溫低壓的制冷劑蒸氣又進入壓縮機。

圖2 制冷劑流向與狀態變化上述過程周而復始的進行下去，便可達到降低蒸發器周圍空氣溫度的目的。與此同時，鼓風機將冷空氣抽進車內，并將車內熱空氣排出，從而使車內溫度降低，取得制冷效果。

二、空調取暖系統構成和工作原理

現在汽車主要充分利用發動機的冷卻后的冷卻液的余熱進行制暖，這種方式通常也稱為水冷。當制暖效果要求更高時，一般會輔助相關的PTC加熱器進行加熱，最終達到良好的制暖的效果。空調取暖系統主要部件為熱交換器，主要用于取暖，對車室內空氣或由外部進入車室內的新鮮空氣進行加熱，達到取暖、除濕的目的。

圖3 空調取暖系統如上圖所示，發動機上的冷卻水控制閥將分流出來的一路冷卻水送入暖風機的加熱器芯進行熱交換，放熱后的冷卻水再經加熱器出水管回流至發動機；同時，冷空氣被鼓風機吸入到加熱器芯子進行加熱，經由不同的風口吹入車廂內部，進行風窗除霜和取暖。通過控制冷卻水控制閥的開閉和流水量大小，可調節暖風機的供熱量。空調控制器連接著車內多個傳感器，能夠通過這些傳感器準確獲取車內環境。同時，控制器通過CAN與空調控制面板通訊，可以實時的獲取駕駛員對環境的要求。利用內部算法，通過CAN來控制空調壓縮機與空調PTC，鼓風機并且通過控制風門電機，閥門等執行器件，來達到對車內環境的精確控制。　　

詳細的空調控制器框圖如下：　　

空調控制器框圖?

在控制能系統中，需要對電流進行檢測，需要選擇合適的電流傳感器。我們可以把電流檢測分為幾個范圍。

1，檢測5A到70A的直流或交流電流。

檢測5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器，比如

CH701電流傳感器IC，是工業、汽車、商業和通信系統中交流或直流電流傳感的經濟而精確的解決方案。小封裝是空間受限應用的理想選擇，同時由于減少了電路板面積而節省了成本。典型應用包括電機控制、負載檢測和管理、開關電源和過電流故障保護。參考文章：霍爾傳感器芯片該如何選型

CH701可以檢測到50A峰值的電流。

如果需要檢測更大電流，需要更高的隔離電壓，可以選擇更大電流范圍的產品，比如16腳的CH701W系列，電流范圍可以到70A，絕緣耐壓可以到4800Vrms：

2，檢測50A到200A的直流或交流電流。

可以選用直插型的電流傳感器

CH704 是專為大電流檢測應用開發的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內置 0.1 mΩ 的初級導體電阻，有效降低芯片發熱支持大電流檢測：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內部集成獨特的溫度補償電路以實現芯片在 -40 到150度全溫范圍內良好的一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態（零電流）輸出電壓的校準，在全溫度范圍內提供 ±2% 的典型準確性。