汽車生產中，空調系統已經成為標配，空調系統的效能是衡量一輛汽車是否舒適的重要指標之一。
01.汽車空調系統組成
(1) 製冷系統：製冷系統的功能是給汽車內部提供冷空氣，主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥以及蒸發器組成。首先由壓縮機對空氣進行壓縮，使空氣透過蒸發器，並由製冷劑的揮發吸收大量的熱，達到空氣溫度降低、從而降低車內溫度的作用。製冷系統同時負責汽車內部空氣淨化及除溼。
(2) 取暖系統：取暖系統的主要作用是向車內提供暖風，其工作原理：將空氣通入暖風水箱中，由鼓風機將水箱中的熱空氣吹進車內，達到取暖的目的。擋風玻璃以及車窗上的霧氣和霜都可以利用暖風系統除去。
(3) 通風系統：通風系統指為車內提供混合風的裝置，由送風道和風門等部件構成，經過蒸發器冷卻除溼後，再根據風速以及風力的大小要求將其送入車內，功能為實現車內空氣和車外空氣進行調節。
(4) 空氣淨化系統：主要作用為排除汽車內部的汙染氣體，淨化車內環境，一般是由空氣過濾器、電子集塵器以及陰離子發生器構成。
(5) 自動控制系統：自動控制系統，顧名思義即自動控制空調調節制冷或者制熱的溫度，具體指測量以及控制汽車內部的溫度、風量等引數，由感測器、控制中樞以及執行器三部分組成：
- 感測器：分為溫度感測器、日照強度感測器以及風門位置感測器
- 控制中樞：分為電子放大器、電橋比較計算器、ECU。
- 執行器：指電磁閥、真空轉換器等對中心控制系統的命令進行執行的元件。
02.新能源汽車空調控制系統主要技術
新能源汽車工業作為我國規劃重點發展的戰略性新興產業，是國家堅定支援的戰略方向。新能源汽車的快速發展也帶動了汽車空調電動壓縮機市場的快速增長。據預測，其全球市場將在2027年達到1.1億美元的水平，中國市場將達到0.34億美元，佔全球市場的31%。
本章節將簡要介紹新能源汽車空調系統與傳統汽車的區別，以及近現代新能源汽車空調系統的新技術。
(1) 傳統汽車與新能源汽車空調系統
傳統以汽油為能源的車輛，其空調系統主要以發動機為動力源，而新能源汽車由於電池容量固定，因此其空調系統的動力源為電池組。
製冷系統方面，燃油車透過壓縮製冷，實現冷迴圈，由於自身結構的差異，其空調系統工作主要是透過電加熱裝置實現。新能源汽車由於發動機的缺失，其以內部壓縮機作為工作動力，整體更加節能，電量應用效率更高。在溫度調節方面，新能源汽車更加環保，且噪音較小。
(2) 新能源汽車空調控制系統研究現狀
新能源汽車空調系統不論是綜合調控自動化效能，還是對汽車內部空氣質量的改善功能都有了很大提高。汽車新空調系統採用的感測器技術更加先進，佈線技術也更加合理，節能效果高，同時還可實時汽車內部空氣中的溼度、溫度以及汽車外部的空氣流速的收集，最終將這些引數彙總至智慧中樞，從而計算出空調系統的出風溫度以及風扇轉速等，最終達到改善汽車內部空氣質量的目的。
CFD最佳化及整合系統
一般使用CFD（Computational Fluid Dynamics，計算流體力學）軟體來對風道內部的壓力場進行模擬模擬試驗，從而瞭解風道內部結構對風量分配以及送風量的影響。為了更準確地獲得人體在汽車內部空間各類資訊，實驗過程中還會加入等比例的人體模擬模型，進一步修正汽車空調系統中的某些特定的引數，有效提高汽車空調技術的更新速度。除了效能最佳化外，CFD軟體還可以為HVAC（Heating，Ventilation & Air-conditioning，空氣調節系統）和汽車儀表板的整合提供資料支援，節省了汽車內部空間。
電池餘熱利用技術
透過電池餘熱利用系統，可以將燃料電池與氧化劑進行化學反應所產生的多餘能量進行轉化，從而為新能源汽車的空調系統運作提供能量，能夠有效減少汽車電機組的使用，實現較少能源損耗的同時增加汽車的續航能力。
從環保與成本角度分析，氫燃料電池的整個迴圈過程都不會生成有害物質，更有利於新能源汽車與社會發展。
熱泵式空調系統
熱泵式空調系統透過熱泵技術將車內空氣排出車外，實現車內空氣流通，主要由電動壓縮機、熱交換器、閥島、電子膨脹閥四大部分所組成。由於其主要透過電動壓縮機進行動力供應，能量來源較為單一，對汽車執行影響較小，更適合當下新能源汽車的發展需求。
空調智慧控制技術
隨著技術更新迭代，新能源汽車行業逐漸應用大資料、雲端計算與物聯網等新興技術，進行智慧化、自動化發展。由於設計、生產過程中各類電子元件逐漸增多，越來越多的先進技術得以應用，空調智慧控制技術指的就是彙集CAN（Controller Area Network，控制器區域網）匯流排、數字溫度感測器、無線技術的智慧控制技術。
- CAN匯流排技術：遍佈車身的感測器將汽車的各種行駛資料傳送到匯流排上，匯流排作為“資訊共享平臺”，各接收端可以從匯流排上讀取需要的資訊，從而使汽車的各個系統協調運作、資訊共享。
- 數字溫度感測器：能夠對空調控制系統中的各類資料資訊進行收集，保證空調系統更加高效地運轉。當下，一些新能源汽車正在空調控制系統中應用ARM處理器，對感測器所收集到的資訊、資料進行處理與分析，從而提升車輛行駛的安全性與穩定性。
- 無線技術：可實現空調系統的遠端操控，透過無線模組通訊裝置傳送指令，車輛接收器接收到指令後即可實現空調遠端控制。
數字化、智慧化的空調控制系統有效提升了使用者的使用體驗感，並且能夠為車輛安全行駛、穩定行駛提供有效支撐。
電動壓縮機控制系統
新能源汽車空調電動壓縮機系統主要由直流電源、控制器、開關、壓縮機等部分構成，主要透過永磁同步電機工作，分為面裝式、內裝式與嵌入式，其密閉結構使得空調壓縮機防塵防水效果較好，並且在安全性與使用壽命上表現更好。
目前市場上存在多種型別的電動壓縮機控制器，例如基於微控制器的控制器、基於ARM的控制器和基於DSP的控制器等。這些控制器需要根據具體的應用場景進行選擇，還應考慮控制器與整車系統的相容性以及與其他部件的協同工作：電動壓縮機控制系統需要與電動汽車的電池管理系統、電機控制系統等進行有效的通訊和協調，以確保整個系統的高效執行。
03.空調電動壓縮機控制系統的虛擬化
傳統汽油車空調電動壓縮機控制技術透過電子控制單元（Electronic Control Unit，以下簡稱ECU）對電動壓縮機的轉速、執行模式和工作狀態等進行精確控制， ECU主體為一個積體電路板，外部由殼體封裝保護，整合了微處理器、輸入輸出介面、儲存器、模數轉化器、驅動電路、穩壓器等多個部分。其硬體組成部分包括電源管理單元、資料採集卡、CAN 通訊板卡、訊號調理單元和負載模擬單元，各部分連線圖如下圖所示：
▲汽車空調壓縮機硬體部分連線圖編輯
汽車空調壓縮機ECU負責對外部感測器採集到的各類訊號進行處理，如將壓力感測器和鼓風機反饋的數字量訊號直接傳遞給控制器進行邏輯運算，而壓縮機和鼓風機的驅動訊號需經過A/D變換為數字量訊號後，將被控制器採集處理。
新能源電動汽車中壓縮機沒有機械驅動，採用電驅動，VCU（Vehicle Control Unit，整車控制器）也發揮了其控制空調的部分職責。VCU根據電池加熱或冷卻的需求，結合HVAC的工作需求，控制水泵工作、控制冷卻迴路水流量，進行熱交換，同時也進行對空調壓縮機的工作功率進行管理。
▲電動汽車VCU控制示意圖編輯
天目全數字實時模擬軟體SkyEye作為國產自主可控的硬體行為級模擬平臺，支援使用者透過拖拽的方式對汽車空調壓縮機控制系統進行建模和模擬，搭建空調電動壓縮機的虛擬ECU/VCU，工程師無需二次開發，即可在SkyEye虛擬ECU/VCU上直接執行不加修改的控制軟體（支援二進位制程式/原始碼），並可聯合多領域多學科的其他模擬軟體構建複雜數字樣機和虛擬原型，切實解決當前汽車空調系統最佳化的實際工程中存在的問題。
▲基於SkyEye的汽車空調壓縮機虛擬ECU/VCU聯合模擬示意圖編輯
基於SkyEye的汽車空調壓縮機虛擬ECU/VCU能夠在研發早期階段支援整車系統整合模擬，更早地進行復雜系統級任務，減少整合風險，有助於縮短產品整體上市時間。其工作原理和結構特點也使測試人員從繁瑣的機械化流程中解放出來，有效提升測試質量，最佳化測試流程，提高測試效率，使產品的質量和安全性得到有效保證。