摘  要： 汽車空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開發(fā)階段需要經(jīng)歷多次的道路試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其系統(tǒng)性能是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)定義，因此在空調(diào)系統(tǒng)的道路試驗(yàn)初期就必須組建一個(gè)快速、穩(wěn)定、精準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)來(lái)完成空調(diào)系統(tǒng)性能的監(jiān)測(cè)。為此采用DT800數(shù)據(jù)采集儀作為測(cè)試系統(tǒng)主機(jī)，設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)便攜式汽車空調(diào)性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，闡述了空調(diào)系統(tǒng)路試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)，并結(jié)合實(shí)際路試，驗(yàn)證了測(cè)試系統(tǒng)的準(zhǔn)確性及可靠性。

　　關(guān)鍵詞： DT800；汽車空調(diào)；路試

　　隨著汽車研發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的汽車空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)逐漸采用道路試驗(yàn)的方式來(lái)驗(yàn)證其性能是否符合設(shè)計(jì)目標(biāo)定義[1]。因此，汽車空調(diào)路試所需的各類型測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文基于Data Take公司生產(chǎn)的DT800數(shù)據(jù)采集儀設(shè)計(jì)了一種便攜式汽車空調(diào)性能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)用于各種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)路試。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能夠完成車內(nèi)外溫度、濕度、光照強(qiáng)度、制冷劑壓力、風(fēng)扇電壓等信號(hào)的準(zhǔn)確測(cè)量，還能通過(guò)與PC上位機(jī)的串行通信實(shí)時(shí)顯示各測(cè)量值的變化，使得空調(diào)系統(tǒng)的性能表現(xiàn)更加直觀。

　　1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由DT800主機(jī)、可移動(dòng)測(cè)試主單元、可移動(dòng)測(cè)試子單元、T型熱電偶、濕度傳感器、壓力傳感器、日照傳感器、PC上位機(jī)等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　根據(jù)汽車自身的構(gòu)造特點(diǎn)，空調(diào)系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)的布置將會(huì)存在車內(nèi)、車外、發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)外等不同位置。為了便于某一區(qū)域測(cè)量點(diǎn)的集中布置及數(shù)據(jù)線的傳送梳理，同時(shí)考慮到DT800主機(jī)最多可同時(shí)測(cè)量42通道的數(shù)據(jù)，在主單元設(shè)計(jì)時(shí)將其設(shè)置成可與6個(gè)子單元連接，每個(gè)子單元可完成7通道的測(cè)量。測(cè)量點(diǎn)與子單元之間、子單元與主單元之間的連接方式均是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)線連接。

　　DT800的工作電源為11 V~5 V DC，最大采樣頻率可達(dá)25 kHz。測(cè)試中各測(cè)量量先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后輸入至DT800，再通過(guò)軟件設(shè)置在PC上以數(shù)字或曲線的方式實(shí)時(shí)顯示。整個(gè)路試過(guò)程中的全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)也將通過(guò)DT800主機(jī)的處理之后再下載至PC保存成Excel文件，供后期進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比和分析。

　　1.1 溫度測(cè)量

　　溫度測(cè)量所選用的傳感器均是T型熱電偶，又稱銅/鎳銅熱電偶。T型熱電偶具有熱電動(dòng)勢(shì)較大、傳熱快、線性度好、靈敏度較高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)量范圍為

　　-200 ℃~+350 ℃，尤其是在-50 ℃~+100 ℃范圍內(nèi)，精度可達(dá)±0.1 ℃，非常適合應(yīng)用于汽車空調(diào)系統(tǒng)的測(cè)試[2]。

　　在實(shí)際測(cè)試中，先嚙合銅/鎳銅測(cè)量端，再通過(guò)銅/鎳銅材料制作的插頭連接至各子單元中，完成溫度測(cè)量點(diǎn)的布置連接，如圖2所示。

　　1.2 濕度測(cè)量

　　濕度測(cè)量選用Vaisala公司生產(chǎn)的HMP50濕度傳感器，測(cè)量范圍為相對(duì)濕度0~100%RH，對(duì)應(yīng)輸出值為0~5 V DC，精度為±3%。與其他濕度傳感器相比，其具有耗電量低、通電啟動(dòng)時(shí)間短、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于溫室控制系統(tǒng)、發(fā)酵室控制系統(tǒng)、汽車環(huán)境倉(cāng)控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。

　　與溫度測(cè)量連接方式類似，濕度測(cè)量的輸出信號(hào)傳輸也是首先通過(guò)插頭連接至子單元，最終輸入至DT800主機(jī)。此外，HMP50濕度傳感器還需要單獨(dú)提供一路9 V直流電作為電源，具體硬件連接如圖3所示。

　　1.3 日照強(qiáng)度測(cè)量

　　由于自然環(huán)境中的光存在光強(qiáng)范圍廣、波長(zhǎng)跨度大、光強(qiáng)變化無(wú)規(guī)律等特點(diǎn)，因此空調(diào)系統(tǒng)測(cè)試對(duì)所用的日照傳感器的要求也就相對(duì)較高。本文采用的MS602日照傳感器內(nèi)部集成對(duì)全波段光線都有平整光譜響應(yīng)的溫差熱電堆，當(dāng)日照輻射被傳感器的探頭吸收，由熱電堆相應(yīng)計(jì)算得到輸出的電壓信號(hào)。MS602光強(qiáng)測(cè)量范圍可達(dá)0~1.2 kW，對(duì)應(yīng)輸出量為0~10 mV，覆蓋光照波長(zhǎng)范圍為305 nm~2 800 nm，精度可達(dá)±1%，完全能夠滿足汽車空調(diào)測(cè)試系統(tǒng)要求[3]。

　　MS602日照傳感器的硬件連接與溫度測(cè)量連接完全一致，無(wú)需額外的供電電源支持。

　　1.4 壓力測(cè)量

　　空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑壓力也是空調(diào)系統(tǒng)路試檢測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)，用于分析和判斷空調(diào)系統(tǒng)制冷性能是否正常。本文采用LDYC系列的標(biāo)準(zhǔn)型壓力變送器作為空調(diào)制冷劑壓力傳感器，其測(cè)量范圍為0~4 MPa，對(duì)應(yīng)輸出量為1 V~5 V DC，精度可達(dá)±1%，同時(shí)具有性能穩(wěn)定、體積小、重量輕、成本低、設(shè)計(jì)精巧等優(yōu)點(diǎn)。在硬件連接設(shè)計(jì)時(shí)也無(wú)需安裝支架，與濕度傳感器類似，需要提供一路9 V直流電源，輸出信號(hào)直接傳送至子單元。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本文采用Delogger 5作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用軟件，Delogger 5是DT800數(shù)據(jù)采集儀所匹配的專用集成軟件。通過(guò)對(duì)該軟件的編輯和設(shè)置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)路試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)在線顯示，還能在路試過(guò)程中的任意時(shí)刻暫停數(shù)據(jù)的記錄和下載，其最大的優(yōu)點(diǎn)就在于如果硬件系統(tǒng)中的測(cè)量點(diǎn)的類型和布置位置發(fā)生變化，只需相應(yīng)調(diào)整軟件中的通道設(shè)置即可，增加了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈活性。

　　2.1 通道設(shè)計(jì)

　　DT800所支持的測(cè)量量種類很多，有溫度、電壓、電流等，但一個(gè)I/O通道只能測(cè)量一種變量，因此在實(shí)際操作中就需要通過(guò)對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行不同的設(shè)置，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量[4]。例如，對(duì)機(jī)油尺的溫度測(cè)量可以設(shè)置為圖4所示。

　　其中Signal代表測(cè)量量的類型， Type是測(cè)量傳感器的類型，Wiring是該測(cè)量點(diǎn)與DT800主機(jī)連接的方式，Label代表該測(cè)量點(diǎn)的名稱。

　　由于實(shí)際硬件連接中往往存在測(cè)量類別的更換及傳感器布置位置的變化，因此在Wiring設(shè)置測(cè)量通道時(shí)需要與硬件狀態(tài)保持一致。連接通道的選擇包括“+-”連接方式、“*#” 連接方式、兩通道共“#”連接方式。本文考慮到充分利用DT800主機(jī)有限的物理I/O通道，將所有測(cè)量通道均設(shè)置成兩通道共地的連接方式，如圖5所示。

　　2.2 通信設(shè)置

　　為了實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)在路試過(guò)程中能通過(guò)PC實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)的變化，需要在測(cè)試前設(shè)置好DT800采集儀與PC的通信連接。本文采用RS232串行通信方式完成DT800和PC之間的數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)置時(shí)只需將PC硬件設(shè)備COM端口中的數(shù)據(jù)傳輸波特率與Delogger 5中的波特率定義相同即可。

　　2.3 顯示設(shè)置

　　Delogger 5中集成的顯示功能支持?jǐn)?shù)字顯示、文本顯示、曲線顯示等模式。由于汽車空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際路試中需要不斷觀察各測(cè)量量的變化趨勢(shì)，因此本文使用其中的曲線顯示模式。

　　實(shí)際操作中，在選擇完需要顯示的全部通道后，可以通過(guò)時(shí)間軸的移動(dòng)來(lái)觀察歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)行數(shù)據(jù)的記錄，如圖6所示。

　　3 應(yīng)用結(jié)果

　　軟硬件設(shè)計(jì)完成后，該數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就可以被直接應(yīng)用于各種類型的汽車空調(diào)系統(tǒng)路試中，通過(guò)對(duì)路試數(shù)據(jù)的采集和下載分析，將進(jìn)一步驗(yàn)證此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性和穩(wěn)定性。結(jié)合夏季路試中的曬車高速工況，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用表現(xiàn)如圖7所示。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于DT800的汽車空調(diào)路試數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)車路試驗(yàn)證表明該系統(tǒng)不僅能夠在線實(shí)時(shí)顯示空調(diào)系統(tǒng)各項(xiàng)性能參數(shù)的變化，又能記錄和下載全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期分析與對(duì)比[5]。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便實(shí)用、測(cè)量精度高、靈敏度高，完全能滿足汽車空調(diào)路試的要求。

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