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汽车空调温度湿度控制一体化设计

作者:时间:2013-03-19来源:网络收藏
现行汽车发展方向与状况迫使向标准化方向发展,并向全季节型的车厢气候控制方向发展。在现代汽车自动空调系统中,最主要是温度梯度控制和相对湿度控制两个方面。而空调ECU是根据外界气候条件及温度和湿度传感器检测车厢内信号,自动打开加热、制冷或去湿装置,使汽车车厢内的温湿度能维持在人体较舒适的范围内,而且能够根据车内外的温差进行自动除霜,避免挡风玻璃起雾致使能见度降低。

在开发自动系统方面我国起步较晚,而空调传感器的研发更是落后于发达国家,现在国内品牌轿车所采用的全自动空调传感器都是依赖进口,这在一定程度上制约了我国汽车工业发展水平。鉴于现状,笔者提出一种一体化设计思想,并采用集成传感器结合强制风流方案。这一设计理念有助于提升我国在这一领域里创新水平。

1 设计思想

环境的相对湿度是受环境的温度变化而变化的,所以测量某点相对湿度时必须同时进行该点温度的测量。全面考虑汽车环境和传感器的灵敏度、频响特性、线性范围、稳定性和准确度等要求,温度传感器采用电流型集成温度传感器,湿度传感器采用IH3605集成湿度传感器。为了保证测量数据的真实可靠,并防止传感器表面结露及集灰,传感器表面空气应有一定的流动性,须配有风扇强制流动。风扇的电动机应是无刷直流电动机,这样才会避免电磁的干扰,并把这3个单元进行一体化设计。从而达到结构紧凑、体积小、测量准确、可靠性高等特点。传感器结构如图1所示。

佳工机电网

湿度、温度控制原理如图2所示。由于人体散发的水汽造成车厢内湿度增加,湿度测量单元便会检测到相对湿度的变化,当超过一定值时,空调控制器启动制冷压缩机,进而循环风机强制车厢内空气流过冷却器表面。经过冷却降温除湿后,再被加热到一定的温度,从而达到除雾的作用,并保持车厢内较舒适的环境;温度测量单元用于空调控制器测量车厢内温度变化,控制加热电磁阀打开循环水加热时机和加热时间。

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2 集成湿度传感器

IH3605湿度传感器是一种电容式集成湿度传感器,它把电容式湿度传感器与调理电路一起制作在陶瓷基片上,空气中的水蒸气通过保护性聚醋层经过多孔铂层进入介质层,改变介质介电常数,从而使电容量发生变化。通过电容/频率和频率/电压的转换电路,将电容量变化转换为直流电压输出。在25℃时,输出直流电压Uo与相对湿度Ho成线性关系

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式中:E—— IH3605的电源供电电压;H0——25℃时的相对湿度。

例如,当E=5 V,Ho=0~100%RH时,对应的U0=0.8-3.9 V。

在25℃时,可依照上式从输出电压Uo计算出被测的相对湿度值。但是当环境温度t变化,t≠25℃时,按上式从输出电压Uo计算出的相对湿度值Ho,并不等于实际的相对湿度H,应按下式进行湿度补偿,计算出实际的相对湿度值H。
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