汽车空调控制器的结构分析及优化设计

汽车空调控制器的结构分析及优化设计

杨慧锦

南京 协众汽车空调集团有限公司 江苏省南京市 211112

摘要:本文结合

车空调控制器开发及使用过程中，遇到在整车上对汽车空调控制器进行程序更新困难的问题，对汽车空调控制器的结构进行了分析。通过对汽车空调控制器原有结构的优化设计，有效解决了汽车空调控制器装车后，对其进行程序更新困难的问题，从而得到满足设计要求的汽车空调控制器结构，保证了产品使用的可行性及可靠性，为新车型汽车空调控制器的研发提供了参考依据。

关键词：汽车空调控制器；程序更新；优化设计

Abstract:

This article in the process of development and use of the combination of automobile air conditioning controller, the problems of flashing the program in the car, to the analysis of the structure of automobile air conditioning controller , by the original structure optimization of automobile air conditioning controller, It effectively solves the problem that it is difficult to flash the program after the automobile air conditioning in the car. Thus, the structure of automobile air conditioning controller meeting the design requirements is obtained, which ensures the feasibility and reliability of product use, and provides a basis for the research and development of new models.

Key words:Automobile Air Conditioner Controller;Flashed the program ;optimum design.

0引言

随着汽车行业的快速发展，汽车空调在现代汽车上已经得到了广泛的应用，它不仅提高了驾驶员及乘车人员的舒适度，更是汽车行业走向现代化的标志性配置之一。汽车空调控制器即汽车空调ECU，作为汽车零部件的一种重要组成部分，一般安装在方向盘下、副驾驶仪表台下、发动机仓后座椅下、前座椅（左右）下等位置，由于具有不影响整车外观，结构简单，装配方便的特点，在汽车产品的设计中具有广泛的通用性。由于汽车空调控制器的安装位置及其结构的局限性，无论开发阶段还是量产阶段，汽车空调控制器装车完成后，若对汽车空调控制器进行程序更新，则需要将汽车空调控制器从整车上拆下来，并将控制器的下壳体和下壳体拆卸开，露出PCB板，才能对其进行程序更新，这是一个非常复杂的过程，不但费时费力，而且在拆卸过程中，也存在拆坏汽车空调控制器的风险，甚至可能会在拆卸过程中破坏了与汽车空调控制器配合的其他汽车零部件。鉴于此，本文对汽车空调控制器进行了原始结构分析，并提出结构设计改善方案，从而在设计初期就能得到一种比较合理的优化设计方案，不仅节约了设计成本，还大大提高了汽车空调控制器的开发效率及后续维修的成本，为后期汽车维修中对空调控制器的程序更新也提供了便捷方案。

1汽车空调控制器的原始设计

1.1汽车空调控制器的布置及组成

汽车空调控制器基于人机工程学的原理，一般将其安装在方向盘下、副驾驶仪表台下、发动机仓后座椅下、前座椅（左右）下等位置。

汽车空调控制器是汽车空调系统的重要子系统之一，作为汽车内空调调节系统，汽车空调控制器按照预先编制好的程序对信号进行处理，来控制空调系统工作，从而实现对温度的设置、风量大小的调节、吹风模式的调节、湿度及空气的清洁度的调节控制。汽车空调控制器一般包括以下主要结构：上壳体①、PCB线路板②、下壳体③、螺钉④。通过4个螺钉④将PCB线路板②固定在下壳体③上，上壳体①与下壳体③通过四个卡扣进行连结及四周定位面进行定位，爆炸结构示意图详见下图1。

图1 汽车空调控制器爆炸图

1.2设计缺陷

在汽车前期开发、量产或者后期汽车空调系统的维修过程中，有时候需要对整车上的汽车空调控制器进行程序更新。但由于汽车空调控制器的外壳防护等级是IP5X（5代表防尘等级，X代表不需要做防水）,汽车空调控制器结构做了防尘设计，仅接插件（图1中零部件⑥）的对接口裸露，烧录口（图1中零部件⑤）不允许裸露，汽车空调控制器的外部结构是封闭的，若需要对汽车空调控制器进行程序更新则必须将其从整车上拆下来，并将控制器的下壳体和下壳体拆卸开，露出PCB板，才能对其进行程序更新，这样不但费时费力，而且在拆卸过程中，也存在拆坏汽车空调控制器的风险，甚至可能会在拆卸过程中误伤到与汽车空调控制器配合的其他汽车零部件。

2优化设计

参考生活中的家用空调遥控器、电视机遥控器等带后盖结构的产品，在汽车空调控制器的上壳体上，烧录口对应位置追加了一个堵盖（见下图2中零部件⑦）结构，这样在装车后需要对空调控制器进行程序刷写的时候，就不需要将汽车空调控制器从整车上拆下来，只需要打开空调控制器上的堵盖，露出烧录口，即可在整车上对汽车空调控制器进行程序更新，大大提高了工作效率，详细结构见图2。

图2 设计方案一_汽车空调控制器爆炸图

方案一，如图2所示，堵盖⑥采用的是弹性卡扣结构进行连结，上下定位面、四周定位面、两个定位筋来进行定位，堵盖⑦与上壳体①详细的配合结构详见下图3、图4

图3 堵盖结构分析图

图4 装配结构（堵盖位置）剖视图

方案二，如下图5所示，汽车空调控制器，其堵盖的上下定位结构由弹性卡扣结构改成了打螺钉结构，其他定位结构与方案一一样，这种堵盖定位结构设计的更简单，占用空间相对小一些，但相比方案一，此方案多了一个零部件紧固螺钉⑦，详见下图5所示爆炸图。

图5 设计方案二_汽车空调控制器爆炸图

在汽车空调控制器开发和结构设计过程中，方案一和方案二可根据设计需要来进行选择，方案一堵盖采用卡扣结构来进行与上壳体的连结固定，具有装配方便、不增加额外零部件的优点；方案二堵盖定位结构设计的更简单，占用空间相对小。

综合以上分析结果来看，相比于方案二，方案一节约了螺钉材料成本和生产过程中打螺钉相关的人工成本。在汽车空调控制器的前期开发及结构设计阶段，在结构空间满足，且设计需求允许的条件下，优先选择方案一。

在汽车空调控制器的开发阶段，汽车空调控制器的结构设计完成后，需要通过有限元分析汽车空调控制器的结构强度，并组织相关人员进行结构设计评审，然后制作RP件进行汽车空调控制器的结构设计验证，汽车空调控制器的结构设计需要满足其设计要求及其相关的试验要求（如跌落试验、防尘试验等）。

在汽车空调控制器的结构设计过程中，烧录口位置的选择需要参考汽车空调控制器在整车上的安装位置来定，以便后续需要在整车上打开汽车空调控制器的堵盖的时候方便操作，烧录口对应的堵盖位置应朝向整车的外侧，不需要将汽车空调控制器从整车上拆下来，就可以打开汽车空调控制器的堵盖，对其进行程序更新。如果汽车空调控制器的上壳体在整车的内侧，此种情况下若将堵盖结构仍设计在上壳体上，在整车上则不方便打开汽车空调控制器的堵盖，这种情况下，可以将汽车空调控制器的烧录口和其堵盖的位置预留在汽车空调控制器的下壳体的一侧。

堵盖结构在汽车空调控制器的开发过程中，可以作为一个通用件来进行开发，适用于不同车型、不同结构的汽车空调控制器，如此只需要开发一套堵盖的模具，节约了后续汽车空调控制器开发过程中堵盖部分结构的设计成本及其模具开发成本；另外，在汽车空调控制面板等带ECU的相关产品的开发过程中， 在产品结构设计空间允许，且开发需要的条件情况下，可以将这种堵盖结构应用于此类产品的结构设计中。

3结束语

本文通过优化设计现存汽车空调控制器的结构，有效改善了汽车空调控制器在前期开发、量产及后期汽车空调系统的维修过程中，在整车上对汽车空调控制器进行程序更新困难的问题，节约了前期开发及后期系统维护过程中更新程序的成本，大大提高了产品的市场竞争力。对于此类汽车空调控制器零部件的开发与结构设计，本文提供了良好的设计思路，从而在产品结构设计的初期就能得到一种比较合理的优化设计方案，具有一定的技术指导性作用。

参考文献:

[1] 谢坚良.塑料卡扣的设计与应用[J].CAD/CAM与制造业信息化，2013(11):2-3.

[2] GB/T4863-1985(2008)机械制造工艺基本术语[S].

[3]陈孟湘.汽车空调[M]上海:上海交通大学出版社,2001-06.

[4]宋森.汽车空调维修实例[M].北京:机械工业出版社，2003

[5]潘伟荣.汽车空调[M].北京:机械工业出版社，2002.