1 引言

汽車市場的飛速發(fā)展，勢必帶動相關產業(yè)的發(fā)展。汽車空調作為汽車必備的舒適功能，也遇到了前所未有的發(fā)展機遇。汽車空調系統(tǒng)是實現(xiàn)對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的舒適性裝備。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。空調裝置已成為衡量汽車功能是否完善的標志。

2 汽車空調工作原理

2.1 車載制冷系統(tǒng)

汽車空調最基本和復雜的是車載制冷系統(tǒng)。汽車空調系統(tǒng)是實現(xiàn)對車廂內空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。它可以為乘車人員提供舒適的乘車環(huán)境，降低駕駛員的疲勞強度，提高行車安全。空調裝置已成為衡量汽車功能是否齊全的標志之一。如圖 1所示。汽車空調制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、貯液干燥器、膨脹閥、蒸發(fā)器和鼓風機等組成。各部件之間采用銅管（或鋁管）和高壓橡膠管連接成一個密閉系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)工作時，制冷劑以不同的狀態(tài)在這個密閉系統(tǒng)內循環(huán)流動。

2.2 冷媒循環(huán)制冷過程

通俗的來講，汽車系統(tǒng)的制冷循環(huán)可以分為一下幾個步驟：

（1） 用戶按操作程序啟動汽車空調系統(tǒng)之后，壓縮機在發(fā)動機帶動下開始工作，驅使制冷劑（R134a，一種環(huán)保型制冷劑，不會破壞臭氧層、無毒性、無刺激、不燃燒、無腐蝕性）在密封的空調系統(tǒng)中循環(huán)流動，壓縮機將氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的制冷劑氣體后排出壓縮機。

（2） 高溫高壓制冷劑氣體經(jīng)管路流入冷凝器后，在冷凝器內散熱、降溫，冷凝成高溫高壓的液態(tài)制冷劑流出。

（3） 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)管路進入干燥儲液器內，經(jīng)過干燥、過濾后流進膨脹閥。

（4） 高溫高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)膨脹閥節(jié)流，狀態(tài)發(fā)生急劇變化，變成低溫低壓的液態(tài)制冷劑。

（5） 低溫低壓液態(tài)制冷劑立即進入蒸發(fā)器內，在蒸發(fā)器內吸收流經(jīng)蒸發(fā)器的空氣熱量，使空氣溫度降低，吹出冷風，產生制冷效果，制冷劑本身因吸收了熱量而蒸發(fā)成低溫低壓的氣態(tài)制冷劑。

（6） 低溫低壓的氣態(tài)制冷劑經(jīng)管路被壓縮機吸入，進行壓縮，進入下一個循環(huán)，只要壓縮機連續(xù)工作，制冷劑就在空調系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán)，產生制冷效果；壓縮機停止工作，空調系統(tǒng)內制冷劑隨之停止流動，不產生制冷效果。

冷媒膨脹壓縮過程周而復始的進行下去，便可達到降低蒸發(fā)器周圍空氣溫度的目的。

圖1 制冷系統(tǒng)原理圖

2 臺達E系列變頻器汽車空調系統(tǒng)解決方案

汽車空調技術的不斷發(fā)展，壓縮機蒸發(fā)機的技術也在不斷的進步，而且隨著節(jié)能環(huán)保的呼聲越來越高，臺達機電在此大環(huán)境下，憑借其在電機驅動領域的技術領先優(yōu)勢，提供了其在汽車空調行業(yè)的變頻驅動解決方案。嵌入簡易型PLC的臺達E系列智能化變頻器對于車載經(jīng)湊型和經(jīng)濟型驅動控制要求，具有很好的適用性。

2.1 變頻制冷系統(tǒng)

圖2 系統(tǒng)控制圖

變頻制冷系統(tǒng)控制如圖2所示。系統(tǒng)采用臺達E 系列 15KW變頻器驅動壓縮機，7.5KW變頻器驅動蒸發(fā)機。變頻器蓄電池共線母線檢測供電電壓值，由內部PLC程序進行運算，決定此時壓縮機和蒸發(fā)機應該工作在那種狀態(tài)，來得出變頻器的輸出頻率值。同時外部PLC通過溫度傳感器檢測回來的模擬量，及控制器設定的溫度值，來計算出變頻器應該工作的頻率，使變頻器加速或減速，以調節(jié)車內的溫度變化，達到車內溫度自動調節(jié)的目的。

2.2 電控系統(tǒng)設計

由于汽車電氣屬于直流供電系統(tǒng)，所以變頻器應該可以直接使用直流供電。臺達E 系列

變頻器可以直流母線共線使用，所以也是可以直接由直流供電的，但考慮到只是單純的使用直流供電，所以還是建議客戶將正負接在E系列變頻器power input的R T端子，這樣既可以做到防呆作用，還能防止變頻器母線電壓回灌。

另外，如果變頻器的供電過高或過低都會造成故障報警，而汽車的電源系統(tǒng)電壓一般都比較低，所以為了使系統(tǒng)能夠正常工作，在為汽車空調設計的專用變頻器的低電壓報警準位

就會比標準的變頻器要低一些。汽車空調電控系統(tǒng)如圖3所示。汽車空調電控系統(tǒng)工程實物如圖4 所示。

圖3 汽車空調電控系統(tǒng)原理

圖4 汽車空調實際系統(tǒng)圖

3 輸出頻率流程圖

空調系統(tǒng)工作時，首先要檢測電壓系統(tǒng)的電壓，判斷是否在正常工作范圍之內，正常啟動后變頻器內部PLC檢測的DCBUS（直流母線）值，然后根據(jù)設定好的V/F曲線計算所要輸出的頻率，控制根據(jù)空調控制器設定的溫度值轉化后送到控制PLC，PLC再將其轉換為0~10V的模擬量信號送到變頻器的AVI，即變頻器的頻率命令，變頻器比較兩種頻率命令值的大小，然后根據(jù)較小的頻率指令進行輸出。變頻制冷PLC控制流程如圖5所示。

圖5 變頻制冷PLC控制流程

4 結束語

臺達E 系列變頻器內部PLC容量可到500steps，因此對于小系統(tǒng)的順序控制或簡單的檢測，能完全滿足要求，所以就省去了外掛PLC的成本，同時，由于PLC是內嵌在變頻器里面，就沒有兼容性和通訊等問題的存在，因此使用起來非常方便。