汽车自动空调系统执行器研究背景意义及现状

1、汽车自动空调系统执行器研究背景意义及现状1 研究背景与研究意义12 国内外研究现状23 自动空调执行器概述3汽车全自动空调系统应用已越来越广泛，以前主要应用于中高档轿车，现在正逐步应用于经济型轿车和商用车领域，其已成为汽车乘坐舒适性的重要组成部分。它可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风量和风向等进行自动调节，保证在各种外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中。作为汽车全自动空调系统的重要组成部分，模式执行器是执行空调ecu指令的末端执行机构，准确测量执行器的位置，将位置信息反馈给空调控制单元，根据车内温度等参数及时调整执行器的位置，这才能使车内保持在舒适状态。因此，研究精确测量执行器

2、位置的方法显得很有必要，而且具有重要的现实意义。1 研究背景与研究意义现代社会，汽车成为了普通人生活的必需品，它不仅是人们生活的代步工具，而且已成为现代人追求高生活质量的重要部分。目前，世界汽车制造业发展迅猛，在机械工业中起着举足轻重的作用。汽车制造100强虽然只占世界机械500强企业数的20%，但是却创造了18207亿美元的销售收入，占世界机械500强总销售收入的几乎50%。此外，这一百家汽车制造商全部进入世界机械排行榜前300名。由此可见，在世界机械工业领域里，汽车制造业占据绝对优势，是名副其实的支柱产业。世界汽车制造业企业规模（百万美元）表1在机械500强中分布企业数量总销售入占汽车10

3、0强销售收入占机械500销售收入1-50241,379,40175.76%35.9%51-10017191,63310.53%5.0%101-20032174,8889.61%4.6%201-3002774,7624.11%1.9%发达国家汽车的不断更新换代，对品质、款式、个性化的追求，都为汽车市场注入了源源不断的活力；而发展中国家的经济发展带动国民消费水平的提高，对汽车的需求量也日益增大，例如在中国，汽车正作为日用消费品进入越来越多的家庭。当今，在这个网络驱动的日子里，数字化应用正在以前所未有的速度和方式进行整合，将汽车的设计、工程、采购和制造业务集成起来，这使我们能够缩短汽车的开发时间，并

4、以更快的速度将新款汽车推向市场。可是，随着生活质量的提高，人们对于汽车有了更多更高的要求。在汽车安全方面：为了保护车内驾乘人员的安全，汽车制造厂家将在车上设置新一代的安全带、能量吸收结构、前端和侧面安全气囊、触发气囊的智能传感器、发生紧急情况的求救信号等。为此，车上装有帮助驾驶员避免撞车的警告系统，将集成雷达、视野、全球定位卫星、地图成像和评估汽车前方道路上的危险状态。据悉，避免碰撞技术，将在不远的将来装备轿车之中。总之，在科学技术的推动下，汽车制造这一传统行业，将迎来新的更快的发展。在汽车舒适方面：现代社会，人们的生活、工作压力加大，因而对汽车舒适性、方便性的期望将会越来越高。人们希望可以车

5、内可以有很舒适的环境，这一方面可以提高驾驶的安全性，另一方面也可以缓解生活、工作中的压力。因此，在全球汽车迅猛发展的态势下，汽车乘坐舒适性的要求被日益重视起来。以前，全自动空调系统一般应用于中、高档轿车。但是，随着电子和控制技术的发展，全自动空调系统越来越广泛地在经济型轿车和商用车上使用，这也是现代汽车发展的必然趋势。模式执行器是汽车全自动空调系统的重要组成部分，能否精确地测量其位置将会对整个自动空调系统的性能产生重要影响。自动空调控制器根据其位置反馈信息不断调整执行器的位置，从而使得车内的状态达到设定的状态。所以，自动空调执行器位置测量方法的研究具有重要的现实意义。2 国内外研究现状汽车全自

6、动空调执行器位置测量，一直是空调系统的一个热门研究对象。执行器位置的精确测量，对于改善空调系统的性能有重要作用。吉林大学的高巍2等人在执行器位置信号检测中应用电位计式位置传感器，为了提高测量精度，采用双位置反馈电路对其位置进行测量。天津大学寇晓婷在研究执行器位置测量时，采用了高精度导电塑料电位计作为位置传感器，它采用夹心结构，较好的解决了接触电阻大的弊端，且有如下特点：1）接触电阻变化小，工作寿命很长；2）表面特别光滑，所以分辨率非常高；3）克服了以往电磁传感器的磁滞特性，提高了系统的反馈性能。哈尔冰工业大学（威海）的沈毅利用连续360单圈电位器和微处理器电路实现对电动执行器位置测量。连续36

7、0单圈电位器可以实现0360范围的角度连续测量，微处理器电路实现计数和计算功能，可以实现任意位置或角度的测量。目前国内在自动空调执行器位置测量时，一般采用的还是电位器，包括碳膜、金属膜以及导电塑料电位器。但是，这类元件反馈的位置信息精度不高，同时还存在滑动触点使用磨损的情况。而国外在执行器位置测量时，位置传感器就更多样化。德国regada（瑞柯达）电动执行器，采用具有专利的非接触式位置和力矩传感器的使用，通过霍尔元件使输出行程和输出力矩完全线性的转化成电子信号，使执行器的控制更准确、更可靠。法国伯纳德公司的bernard电动执行器，其位置反馈途径多，除了现场指示外，还有有限位开关、电位器、传输

8、器提供位置反馈信息。通过现场控制按钮设置阀门初始位置等，亦可以通过计算机软件预先设定后，再用红外通讯传输给执行器。3 自动空调执行器概述执行器是自动化技术工具中接受控制信号并对受控对象施加控制作用的装置。执行器由执行机构和调节机构两部分组成。调节机构通过执行元件直接改变生产过程的参数，使生产过程满足预定的要求。执行机构则接受来自控制器的控制信息把它转换为驱动调节机构的输出（如角位移或直线位移输出）。执行器按所用驱动能源分为气动、电动和液压执行器三种；按输出位移的形式，执行器有转角型和直线型两种。目前，应用最广泛的是电动执行器。我国电动执行器的研制起步较晚，是从苏联有触点的执行机构进行仿制开始的

9、，60年代末、70年代初，逐步发展了ddz-2型和ddz-3型产品。80年代以来，随着电力电子技术的发展，电动执行器发展快速，无触点的dkj型角行程和dkz型直行程电动执行机构两大类产品进入市场,dkj、dkz是我国最早的、唯一生产的电动执行器。目前国内普遍使用dkj和dkz型两大类产品，一些企业使用dkj、dkz的更新换代产品，但在控制要求较高的实验、生产控制中，主要是依赖价格较高的国外智能产品。但是国外在电动执行器领域，著名的代表有英国的rotork(罗托克)，德国的如德国sipos（siemens positioner）、emg，法国的bernard（伯纳德），美国的limitorque

10、（利米托克），这些都是代表该领域世界先进水平的公司，它们的产品全球畅销。图1 自动空调执行器控制框图汽车全自动空调系统模式执行器是角行程电动执行器。汽车自动空调执行器以普通12v直流电机驱动蜗杆，蜗杆带动减速机构，最终产生较大的转矩进行机械位置的移动。汽车自动空调系统执行器主要是混和风门执行器、出风模式执行器、内外循环执行器。其中，混和风门执行器通过控制冷风和热风的混合比例来调节自动空调系统的温度，它要求执行器的位置能够连续准确的移动；出风模式执行器主要是控制出风的方向，比如除霜、吹头、吹脸、吹脚等，它的连续性要求不高；内外循环执行器主要是控制车内外流通空气的比例，比如50%车内空气和50%车外空气。在汽车自动空调系统模式执行器中，混风执行器的位置移动精度要求最高，只有精确控制冷热风的混合比例才能够很好地控制车内的温度。目前，自动空