CN101696817B

CN101696817B - 汽车空调智能控制器

Info

Publication number: CN101696817B
Application number: CN2009101536903A
Authority: CN
Inventors: 胡军; 周招会
Original assignee: Zhejiang Daming Electronics Co Ltd
Current assignee: Yantai Dynamic Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2029-10-22
Also published as: CN101696817A

Abstract

一种汽车空调智能控制器，包括中央单片处理机，电源管理模块、空调鼓风机驱动信号模块和风门电机控制模块接中央单片处理机。通过电源管理模块对电源进行有效的管理，减小控制器的能耗；通过空调鼓风机驱动信号模块，实现鼓风机速度根据传感器的采样数据或乘客的设定进行动态调整，并保证稳定运行期间鼓风机速度的恒定；通过风门电机控制模块，实现温控风门的稳定避免温控马达来回振荡。

Description

汽车空调智能控制器

技术领域

本发明涉及一种空调控制器，尤其是指一种汽车空调智能控制器。

背景技术

目前，国产汽车空调控制器一般采用手动拉线方式和电动方式，存在比较多的缺陷和瑕疵：

1、电源管理系统缺乏管理，导致点火开关关闭状态时，控制器的电流消耗过大，不利于达到节能减排的目标。

2、空调鼓风机的控制目标为驱动场效应管的D极电压，其假设的前提条件是汽车电压为稳定12V，而鼓风机电压＝12V-场效应管的D极电压，实现鼓风机速度的闭环控制，但众所周知，汽车上的电源电压总是在波动之中，这就导致鼓风机速度随电源电压发生波动，显著降低了乘客的舒适性。

3、对空调系统温度控制风门、模式风门的控制采取反馈电压定位的方法，由于电机惯性，采样误差以及随机噪声的影响，导致风门来回摆动发生振荡，又或者扩大控制误差，导致舒适性控制的目标难以达成；同时，风门调节系统为控制器外部的较大负载，发生过流、短路、过电压的概率比较高，而控制器缺乏有效的应对措施，往往导致控制器损坏，造成大量的浪费和安全风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种汽车空调智能控制器，它节能，保证在稳定运行期间鼓风机速度的恒定，即不随时间、温度改变和电源电压的波动而发生改变，当温控马达发生过流、短路或者发生过电压时，避免故障的扩大。

为达到上述目的，本发明创造采取的解决方案是：一种汽车空调智能控制器，包括中央单片处理机，电源管理模块接中央单片处理机，在电源管理模块中，电阻R2、电阻R3和场效应管Q1构成控制回路，二极管D4、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q3构成中央单片处理机检测点火开关通断信号的检测回路，电源变换器TLE4275G的1脚接电容C4、电容C8正极、瞬态骚扰电源吸收管SMCJ24A负极、二极管D2负极、二极管D3负极，4脚接电容C5，5脚接电容C1正极、电容C7、电阻R1、场效应管Q1漏极，场效应管Q1源极接C2正极、电容C9，场效应管Q1栅极接电阻R1另一端、三极管Q2集电极，三极管Q2基极接电阻R2和电阻R3的连接中点，三极管Q3集电极接电阻R6，三极管Q3基极接所述的电阻R5、电阻R4，电阻R4另一端接二极管D4负极，二极管D4正极接二极管D1正极、二极管D2正极，二极管D1负极接电容C6正极、电容C3；空调鼓风机驱动信号模块接中央处理单片机，空调鼓风机驱动信号模块由运算放大器LM2904构成，运算放大器LM2904的1脚和2脚接电阻R9、电容C10，3脚接电阻R12，8脚接电阻R16、电容C13、电容C45，7脚接电容C12、电阻R15，6脚接电容C12另一端、电阻R16和电阻R17的连接中点，5脚接电阻R9和电阻R8的连接中点，电阻R11和电阻R12的连接中点接电容C10另一端，电阻R10和电阻R11的连接中点接电容C11，电阻R10另一端接电阻R13，电阻R15另一端接三极管Q4集电极、电阻R14，电阻R14另一端接空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5栅极，三极管Q4基极接电阻18；风门电机控制模块接中央单片处理机，风门电机控制模块由驱动集成电路TLF4207构成，驱动集成电路TLF4207的1脚接电容C23，2脚接温控马达M，7脚和8脚通过电阻R44上拉连接在一起，13脚接温控马达M另一端，电容C23另一端接电位器Rfd。

电源变换器TLE4275G将车载12V电源变换为控制器中央单片处理机需要的5V电源，电阻R2、电阻R3和场效应管Q1构成的控制回路在点火开关关闭时，切断外部设备的5V电源。所有电源通路都配置了电解电容和陶瓷电容，帮助实现电压稳定。

中央处理单片机输出的脉宽调制信号PWM1经过电阻R10、电阻R11、电阻R13和电容C11变换为闭环控制的线性给定电压，从空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5漏极引入电压VD_1经电阻R8和电阻R9处理后作为闭环控制的反馈电压；使用电阻R16和电阻R17引入12V电源基准电压，给定电压、反馈电压、基准电压经过运算放大器LM2904处理，动态调整空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q2栅极电压FET_G1。

风门电机控制模块接中央单片处理机，驱动集成电路TLF4207根据中央单片处理机的输出信号REAR_HOTIN和REAR_COOLIN驱动温控马达M；同时中央单片处理机采样温控马达M的位置反馈电位器Rfd的反馈信号实现风门定位，驱动集成电路TLF4207的7脚和8脚通过电阻R44上拉连接在一起。

该汽车空调智能控制器具有如下特点：

1、电源管理模块上的电源变换器TLE4275G将车载12V电源变换为控制器中央单片处理机需要的5V电源；电阻R2、R3和场效应管Q1构成的控制回路在点火开关关闭时，切断外部设备的5V电源，减小控制器功耗，实现节能减排的目的；电源输入部分配置了一个瞬态骚扰电源吸收管SMCJ24A，实现吸收延电源线传导的电骚扰信号的目的，保证控制器在汽车上的骚扰环境里稳定工作；二极管D4、电阻R4、R5、R6和三极管Q3构成中央单片处理机检测点火开关通断信号的检测回路，中央单片处理机检测到点火开关关闭500ms后，命令中央单片处理机进入睡眠，进一步减小控制器的电能消耗，同时开启中断唤醒功能，等待点火开关打开唤醒控制器。

2、中央单片处理机输出的脉宽调制信号PWM1经过空调鼓风机驱动信号模块中的电阻R10、R11、R13和电容C11变换为闭环控制的线性给定电压；从空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5漏极引入电压VD_1经电阻R8和R9处理后作为闭环控制的反馈电压；使用电阻R16和R17引入12V电源基准电压。给定电压、反馈电压和基准电压经过运算放大器LM2904处理，动态调整空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5栅极电压FET_G1，实现鼓风机速度根据传感器的采样数据或乘客的设定进行动态调整，并保证在稳定运行期间鼓风机速度的恒定，不随时间、温度改变和电源电压的波动而发生改变，保证汽车乘客的舒适性感受。

3、风门电机控制模块中驱动集成电路TLE4207根据中央单片处理机的输出信号REAR_HOTIN和REAR_COOLIN驱动温控马达M；同时中央单片处理机采样温控马达M的位置反馈电位器Rfd的反馈信号实现风门定位。中央单片处理机对风门位置信号的处理采取了比例积分算法，即比例控制时，实际目标位置＝期望目标×P，P为系统的比例系数，避免温控马达M因为过调持续发生振荡运转；积分控制即对比例控制产生的稳态误差进行累计，根据积分时间常数Ti，调整REAR_HOTIN和REAR_COOLIN输出，达到消除稳态误差的目的；中央单片处理机对风门位置的确认采取模糊控制策略，即认为TEMP_FEEDBACK线路上的电压进入设定的区间【Vfd-Δ，Vfd+Δ】即为风门到达预定位置，其中Vfd为温控风门位置电位器Rfd反馈端目标电压，Δ为可接受的位置误差范围，实现温控风门的稳定，避免温控马达M来回振荡；风门电机控制模块中的驱动集成电路TLE4207的7脚和8脚通过电阻R44上拉连接在一起，当温控马达M发生过流、短路或者发生过电压时，EF脚输出低电平，禁止驱动集成电路TLE4207工作，与此同时，中央单片处理机检测这一控制信号，实现驱动集成电路TLE4207电路状态的动态监测，经过3个100ms的诊断测试，如果异常依旧存在，则确定严重故障发生，直到维修人员解除故障，对应的电机驱动维持在不可操作状态，避免故障的扩大。

附图说明

图1是汽车空调智能控制器模块图。

图2是电源管理模块电气连接图。

图3是空调鼓风机驱动信号模块电气连接图。

图4是风门电机控制模块电气连接图。

图1中：1、中央单片处理机，2、电源管理模块，3、空调鼓风机驱动信号模块，4、风门电机控制模块。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对发明再作描述。

参见图1-图4，一种汽车空调智能控制器，包括中央单片处理机1，电源管理模块2接中央单片处理机1，在电源管理模块2中，电阻R2、电阻R3和场效应管Q1构成控制回路，二极管D4、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q3构成中央单片处理机检测点火开关通断信号的检测回路，电源变换器TLE4275G的1脚接电容C4、电容C8正极、瞬态骚扰电源吸收管SMCJ24A负极、二极管D2负极、二极管D3负极，4脚接电容C5，5脚接电容C1正极、电容C7、电阻R1、场效应管Q1漏极，场效应管Q1源极接C2正极、电容C9，场效应管Q1栅极接电阻R1另一端、三极管Q2集电极，三极管Q2基极接电阻R2和电阻R3的连接中点，三极管Q3集电极接电阻R6，三极管Q3基极接所述的电阻R5、电阻R4，电阻R4另一端接二极管D4负极，二极管D4正极接二极管D1正极、二极管D2正极，二极管D1负极接电容C6正极、电容C3；空调鼓风机驱动信号模块3接中央处理单片机1，空调鼓风机驱动信号模块3由运算放大器LM2904构成，运算放大器LM2904的1脚和2脚接电阻R9、电容C10，3脚接电阻R12，8脚接电阻R16、电容C13、电容C45，7脚接电容C12、电阻R15，6脚接电容C12另一端、电阻R16和电阻R17的连接中点，5脚接电阻R9和电阻R8的连接中点，电阻R11和电阻R12的连接中点接电容C10另一端，电阻R10和电阻R11的连接中点接电容C11，电阻R10另一端接电阻R13，电阻R15另一端接三极管Q4集电极、电阻R14，电阻R14另一端接空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5栅极，三极管Q4基极接电阻18；风门电机控制模块4接中央单片处理机1，风门电机控制模块4由驱动集成电路TLF4207构成，驱动集成电路TLF4207的1脚接电容C23，2脚接温控马达M，7脚和8脚通过电阻R44上拉连接在一起，13脚接温控马达M另一端，电容C23另一端接电位器Rfd。

Claims

1.一种汽车空调智能控制器，包括中央单片处理机(1)，其特征在于：电源管理模块(2)接中央单片处理机(1)，在电源管理模块(2)中，电阻R2、电阻R3和场效应管Q1构成控制回路，二极管D4、电阻R4、电阻R5、电阻R6和三极管Q3构成中央单片处理机检测点火开关通断信号的检测回路，电源变换器TLE4275G的1脚接电容C4、电容C8正极、瞬态骚扰电源吸收管SMCJ24A负极、二极管D2负极、二极管D3负极，4脚接电容C5，5脚接电容C1正极、电容C7、电阻R1、场效应管Q1漏极，场效应管Q1源极接C2正极、电容C9，场效应管Q1栅极接电阻R1另一端、三极管Q2集电极，三极管Q2基极接电阻R2和电阻R3的连接中点，三极管Q3集电极接电阻R6，三极管Q3基极接所述的电阻R5、电阻R4，电阻R4另一端接二极管D4负极，二极管D4正极接二极管D1正极、二极管D2正极，二极管D1负极接电容C6正极、电容C3；空调鼓风机驱动信号模块(3)接中央处理单片机(1)，空调鼓风机驱动信号模块(3)由运算放大器LM2904构成，运算放大器LM2904的1脚和2脚接电阻R9、电容C10，3脚接电阻R12，8脚接电阻R16、电容C13、电容C45，7脚接电容C12、电阻R15，6脚接电容C12另一端、电阻R16和电阻R17的连接中点，5脚接电阻R9和电阻R8的连接中点，电阻R11和电阻R12的连接中点接电容C10另一端，电阻R10和电阻R11的连接中点接电容C11，电阻R10另一端接电阻R13，电阻R15另一端接三极管Q4集电极、电阻R14，电阻R14另一端接空调鼓风机马达BM的驱动场效应管Q5栅极，三极管Q4基极接电阻18；风门电机控制模块(4)接中央单片处理机(1)，风门电机控制模块(4)由驱动集成电路TLF4207构成，驱动集成电路TLF4207的1脚接电容C23，2脚接温控马达M，7脚和8脚通过电阻R44上拉连接在一起，13脚接温控马达M另一端，电容C23另一端接电位器Rfd。