汽车电子电器控制-空调

CurData与反馈电压的 上下限比较
范围内 多次确认
故障标志清零
超上限 多次确认
对电源短路标志置1
低于电器零点 CurData=电器零点
高于电器终点 CurData与电器零点
及电器终点比较
CurData=电器终点
ForWard CurData>=ForwBuf[i]
小 CurData与AimBuf[]比较
Flap #3 Flap #2 Flap #1
M 伺服直流 执行器
Flap #3 Flap #2 Flap #1
M 单极性 步进电机
线性风机 驱动
高边驱动*4 低边驱动*4 支持PWM
鼓风机 M 压缩机
继电器类 泵类 阀类 辅助类
四、汽车空调控制器开发-软件架构
➢ 控制器软件设计
平 台 软 件
应用层（APP） 服务层（SRV） ECU抽象层（ECL） 微控制器层（MCL）
➢AC反馈信号 ➢后除霜反馈信号 ➢压力开关信号 ➢手制动信号 ➢风档开关反馈信号
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五、汽车空调控制器开发-传感器采集
传感器采集及故障诊断处理： 以蒸发器温度传感器为例，温度的变化是相对缓慢，故温度传感器的数据采 集一般采用1S的任务调度周期：
AD采集（1S）
确认n次存储故障
超上限 开路
唤醒状态
MCU热启动初始化
No No
休眠唤醒管理：
MCU冷启动：初次上电进行的初始化工作 MCU热启动：唤醒后进行的初始化工作 MCU休眠初始化：进入休眠前的初始化工作
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12路低边驱动模块
➢如果接单极性步进电机负载，则可以同时驱动3路单极性步进电机; ➢如果接外部感性容性阻性等低边负载，则可以同时驱动12路低边负载; ➢每一路均可以作为PWM信号输出，从而驱动需要PWM波形的负载; ➢每一路的最大负载电流350mA。
五、汽车空调控制器开发-电源及通讯
NXP的SBC芯片：UJA1078A。该芯片的电源管理功能包括：12V转5V，看门狗 复位电路、睡眠唤醒管理,具有1路CAN和2路LIN通信
五、汽车空调控制器开发-休眠唤醒
MCU冷启动初始化
正常运行状态
满足休眠条件 Yes
等待nS 休眠初始化 进入休眠状态
外部触发信号 Yes
电机类：
➢无反馈直流电机 ➢开关量反馈直流电机 ➢模拟量反馈直流电机 ➢单极性步进电机 ➢双极性步进电机 ➢LIN节点执行器 ➢鼓风机 ➢压缩机
其它：
➢水阀 ➢水泵 ➢继电器 ➢加热器 ➢冷凝风扇
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块 块 器器模器 车 模 行行速行 整 线 执执调执 的 总 点点点点 它 节节节节 其LIN LINLINLINLIN MCU LINBUS1 LINBUS2 I P S +5V RESET LIN2 LIN1 路 I 电狗 P S 位门 SBC MCU H-BOX 复看 醒 REGULATOR CAN 唤 眠 SBC 睡 器 制 CANBUS 板 控 面 平路 调 器 电电 波 空 辑测 滤 逻检 号 号 信 信 平 平 电 S 电 U P 低 高 C E V 部 BCMPS/S/STBMS 2部 1 外 ECU/VCUCD/DVD +外
热管理控制：在传统空调功能基础上增加电机热管理, 电池热管理,热泵空调等整车热管理的控制功能
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三、汽车空调控制器开发-硬件架框
室内温度传感器 环境温度传感器 出风口温度传感器 阳光传感器 蒸发器温度传感器 湿度传感器 空气质量传感器 执行器反馈 AC反馈信号 压力开关信号 后除霜反馈信号
…………
HVAC Box Module
当步进电机运行时，检测到 堵转预处理信号 Stall_Flag=1时，将标志清 零且降低速度；速度降低次 数计数器减小到0时（速度 最低扭矩最大），判断堵转 故障。
运行
No Stall_Flag==1
Yes
Stall_Flag=0；
No
降低电机速度；
Speed_Sub_cnt--;判断
Speed_Sub_cnt是否为0
大
Reverse
Yes
在范围内 Stop
Yes
No CurData<=RevsBuf[i]
增大ForwBuf[i]
小 当前电压是否满足
大
减小RevsBuf[i]
功能规范电压
满足
停止修改数值
减小ForwBuf[i] 增大ReFra Baidu biblioteksBuf[i]
五、汽车空调控制器开发-步进电机堵转检测
步进电机归零/过载/堵转诊 断：
8路半桥驱动模块
HALFBRIDGE1HALFBRIDGE2HALFBRIDGE3HALFBRIDGE4HALFBRIDGE5HALFBRIDGE6HALFBRIDGE7HALFBRIDGE8 604571 12332312 57432168 4 TTTTTTTT U UUUUUUUU L99MD01 OOOOOOOO VSBPGND 23 37 VSBPGND 23 26 PGNDVSB 11 95 PGNDVSB 11 84 PGNDVSA 13 3 VSAN C 31 23 VSAN C 51 0 NVSA C 64 AVS2 G N D D 12 91 1 N VD SG N D RR G 12 27 IGN_A CRR NOCUUI EDVCCCSNSCKDSMPS 78 1694085 3222322 VCC_5V U4_MOSIU4_MISOU4_SCKU4_CSU4_EN
IGN_A LOWSIDE_0LOWSIDE_1LOWSIDE_2LOWSIDE_3LOWSIDE_4LOWSIDE_5LOWSIDE_6LOWSIDE_7LOWSIDE_8LOWSIDE_9LOWSIDE_10LOWSIDE_11 023568 12356789111112 7654012389 T TTTTTTTTTT A UUUUUUUUUU B OOOOTESTOOOOOO V OUT11OUT10 DDDDDBD NNCNDCCNEN OI GGNGSVNNRESETBGCSCLKSG 6 UE520.01 4 1471465238907 1112222221122 D N G 1234 VCC_5V 3 A R24R 8765 U6_ENU6_CSU6_SCKU6_MOSIU6_MISO
SBC
控制面板
+12V from Battery
电源模块
显示屏 指示灯
按键旋钮 7
LIN Bus CAN Bus
LIN 收发器*2 CAN收发器
Communication
Supply
AD&IO
16位 处理器
H\LS Driver
Motor Driver
Flap Control
半桥驱动*8 低边驱动*12
当电源电压在9～16V范围内波动的时候，该电路可以将风机两端的各档电压稳定 在±0.1V左右。
99VAB31D 3 D N KA G 21 A_NGI 3 TUO_DNIW 46R 36R D N G 85C D 7 N G B7U A_NGI 4092ML 83C 65 D N G 73C 26R 16R 75R D N G 65R 63C 06R 95R 1 D N G 53C 4092ML A7U V D 2 N 1 55R G + 14 1 23 NOC_MWP_NAF D N G 33C D 15R05R N G A_NGI 13C 35R BF_DNIW
EEPROM/Flash初始化
存 储 EEPROM/Flash擦除 驱 EEPROM/Flash写入 动
EEPROM/Flash读
SCI初始化
SCI
SCI中断接收
驱
动
SCI发送
AD
AD初始化
AD滤波处理
驱 动 AD信号循环采集
电平信号输入采集
I/O
驱
动
电平信号输出
SPI使能打开/禁止
SPI
SPI初始化
NCV7708
ECU
UJA1078A
抽
E520
象
L99MD01
层
（
相位编码器
格雷码编码器
ECL
）
按键矩阵扫描函数
显示模块DISPLAY
(SRV)
睡眠唤醒管理
CAN/K/LIN总线诊断通讯
服
存储器处理
务 层
传感器信号采集及诊断
电压采集及诊断
电机档位处理及驱动
输入输出电平信号处理
鼓风机柔化处理
APP
AUTO策略
水阀
空气PTC
压缩机
二、汽车空调控制器发展
手动空调控制器：空间布置上要考虑拉丝的布置及走 向、按键旋钮操作手感差；需要手动调节以达到驾乘 者舒适度；面临更新换代
电动空调控制器：在手动空调的基础上去掉了拉丝 的布置； 按键旋钮操作手感好；加入了一些简单的 控制逻辑；舒适度仍需要手动调节
独立控制器：面板显示部分集成在CD、ICM中，操 作部分集成在中控台或CD上（可以是触摸屏） 控制器与控制面板之间通过总线通讯 增强了HVAC总成同平台的升级性及跨平台的移植性
是 单冷模式
当前AD值传感器 上下限值进行比较
范围内
读取混合风门故障位
超下限 短路
确认n次存储故障
否 非单冷模式
保护压缩机解除
超上限
超下限
当前AD值与蒸发器保护温度(非单冷)
或蒸发器温度传感器对应档位RT表数据
(单冷)上下限进行比较
保护压缩机
五、汽车空调控制器开发-输出
汽车空调系统中常用的驱动输出信号：
应
AC控制策略
用
BLOW控制策略
层
（
CYC控制策略
MIX控制策略
）
MODE控制策略
后除霜控制策略
五、汽车空调控制器开发-输入
汽车空调系统中常用的模拟量和开关量输入信号：
模拟量输入信号：
开关量输入信号：
➢蒸发器温度传感器信号 ➢左前温度传感器信号 ➢左后温度传感器信号 ➢右前温度传感器信号 ➢右后温度传感器信号 ➢车外温度传感器信号 ➢出风口温度传感器信号 ➢阳光传感器信号 ➢压力传感器 ➢模式执行器反馈信号 ➢冷暖执行器反馈信号 ➢水阀执行器反馈信号
五、汽车空调控制器开发-Half-Bridge
8路半桥驱动模块 H-BOX采用ST的L99MD01，作为8路半桥驱动模块
五、汽车空调控制器开发-执行器电机
直流电机
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单极性步进电机
双极性步进电机
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五、汽车空调控制器开发-直流电机定位控制
开路或对地短路标志置1
超下限 多次确认
AD采集数据 CurData（10ms）
汽车电子电器控制 —汽车空调系统
2018.07.27
概述
一、汽车空调系统介绍 二、汽车空调控制器发展 三、汽车空调控制器硬件架构 四、汽车空调控制器软件架构 五、汽车空调控制器开发 六、汽车空调控制技术趋势
一、汽车空调系统介绍
1、系统：
一、汽车空调系统介绍
2、子部件：
空调箱
执行器
调速模块
鼓风机
Yes
n次确认堵转故障 并记录DTC及输出
五、汽车空调控制器开发-鼓风机控制
调速模块线性驱动电路：
系统通过调节PWM信号的占空比，来调节驱动电路的输出电压，从而调节风机转 速。该电路采用两级运放，第一级为差分放大，第二级为积分比较，两级运放和 外部的调速模块构成闭环，从而可以达到稳定风机两端电压的目的。
驱
SPI数据发送
动
SPI片选函数
PWM
PWM使能打开/禁止
PWM初始化
驱
PWM驱动
动 PWM占空比设置
四、汽车空调控制器开发-软件架构
ECL层主要是对电路上MCU各个外围芯片的设置； SRV层主要是睡眠管理、总线诊断通讯、存储器处理、传感器信号 处理、电压采集处理及诊断、电机档位处理及驱动、电平信号的处 理及风机柔化处理； APP层主要是应用控制策略；
五、汽车空调控制器开发-LSD
12路低边驱动模块 采用elmos的E520.01，作为12路低边驱动的驱动模块。
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➢如果接伺服直流电机，则可以同时驱动4路伺服直流电机负载； ➢如果接单极性步进电机，则可以同时驱动2路单极性步进电机负载； ➢如果接高、低边驱动负载，则可以同时驱动8路（高边+低边）负载； ➢L99MD01的每路输出电流最大0.8A； ➢每一路均具有PWM输出功能，可以驱动需要PWM波形的负载。
四、汽车空调控制器开发-软件架构
微控制器层(MCL)主要是对MCU系统时钟及底层各个功能模块 驱动的设置，按照功能可分为以下8个模块：
微控制器层（MCL）
MCU时钟初始化
系
统
看门狗初始化
时
RTI初始化
钟
RTI产生时钟节拍
CAN控制器初始化
CAN
CAN中断接收
驱
CAN发送
动 CAN中断报错
CAN总线唤醒
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二、汽车空调控制器发展
电动空调控制器：在手动空调的基础上去掉了拉丝 的布置； 按键旋钮操作手感好；加入了一些简单的 控制逻辑；舒适度仍需要手动调节
自动空调控制器：引入室内外温度传感器、阳光传感 器、湿度传感器及其它传感器；多参数协同参与策略 运算；舒适度控制一键解决
驾驶室温区独立控制：乘客室温区独立控制可细分至 每个乘客区域、加入多个出风口温度传感器替代室内 温度传感器；加入后排模式、混合执行器及后鼓风机