CN105402846A - 用于控制空调器的主半导体器件及含有其的车辆空调系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制空调器的主半导体器件及含有其的车辆空调系统，该主半导体器件用于控制设置在车辆内的空调器并且选择性地连接至控制空调板的空调板半导体，其可包括：模拟电路单元和数字电路单元；输入模块，接收用于控制空调器的传感器信息或空调条件设定和操作信号；电机驱动模块，驱动设置在空调器内的一个或多个电机；稳压器模块，使向主半导体器件的各模块供应的电压稳定；以及控制模块，基于由输入模块接收的传感器信息控制电机驱动模块，并且通过控制稳压器模块向主半导体器件的各模块恒定地供应电压。

Description

用于控制空调器的主半导体器件及含有其的车辆空调系统

技术领域

本发明涉及一种用于控制空调器的主半导体器件，以及含有其的车辆空调系统。更具体地，本发明涉及一种通过器件的共用和标准化能够使封装尺寸最小化并缩短开发周期的、用于控制空调器的主半导体器件及含有其的车辆空调系统。

背景技术

现有技术的车辆用空调控制器，是通过将板件与主控制器组合、并对不同类型的车辆采用模拟部件和数字部件而构成的。例如，图1是示出传统车辆类型的集成液晶显示(LCD)面板控制器和主控制器的结构的框图。

如图1中所示，现有技术的车辆用空调控制器由LCD驱动器、微型计算机(MICOM)、电机驱动器、低压降(LDO)稳压器、控制器局域网(CAN)驱动器和其它模拟收发器组成。控制器控制空调管中的电机，在LCD显示窗上显示图像，并通过经由CAN通信向/从发动机的发动机控制单元(ECU)和仪表板发送/接收各项信息来控制发动机负荷。

然而，为每种车辆类型开发新的空调控制器过于昂贵和耗时，并且存在用于不同车辆类型的空调控制器的类型数量正在迅速增长的问题。此外，使用集成控制器存在由于控制器尺寸的增加导致封装空间不足的问题，并且存在由于车辆类型规格的高档化而使功能增加，使得部件和接口电路的数目增加，因此控制器的尺寸增加的问题。

在本背景技术部分公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此其可能含有不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明致力于通过集成构成用于控制车辆空调器的主半导体器件的、作为模拟半导体的电机驱动模块和稳压器模块以及作为数字半导体的控制模块和看门狗模块，提供一种基于架构的用于控制车辆空调器的主半导体器件。

一种用于控制设置在车辆内的空调器并且选择性地连接至控制空调板的空调板半导体的主半导体器件可包括：模拟电路单元和数字电路单元；输入模块，接收用于控制空调器的传感器信息或空调条件设定和操作信号；电机驱动模块，驱动设置在空调器内的一个或多个电机；稳压器模块，使向主半导体器件的各模块供应的电压稳定；以及控制模块，基于由输入模块接收的传感器信息控制电机驱动模块，并且通过控制稳压器模块向主半导体器件的各模块恒定地供应电压。

该用于控制空调器的主半导体器件还可包括与空调板半导体电连接的通信模块。

该通信模块可通过空调板的操作单元从空调板接收包括空调设定信号和功能操作信号的空调条件设定和操作信号，并将通过空调器的驱动检测到的信号发送至空调板。

该主半导体器件可根据设置在车辆内的空调器的类型选择性地从输入模块或通信模块接收空调条件设定和操作信号。

当空调器是手动空调器时，该主半导体器件可通过输入模块直接从驾驶者接收空调条件设定和操作信号，而当空调器是自动空调器时，该主半导体器件可通过通信模块接收空调条件设定和操作信号。

该用于控制空调器的主半导体器件还可包括看门狗模块，该模块经由看门狗定时器检查控制模块的错误，并且通过在停止供电一段预定时间后向模拟电路单元和数字电路单元重新供电而重启模拟电路单元和数字电路单元。

该用于控制空调器的主半导体器件还可包括控制器局域网(CAN)通信模块，该模块与车辆的发动机管理系统(EMS)和音频视频导航(AVN)系统进行信号的收发，其中控制模块基于由CAN通信模块接收的信号控制电机驱动模块。

该用于控制空调器的主半导体器件还可包括串行外设接口(SPI)模块，该模块通过将设置在模拟电路单元内的各模块与设置在数字电路单元内的各模块连接而进行通信。

该用于控制空调器的主半导体器件还可包括逻辑模块，该模块控制SPI模块，并将在模拟电路单元产生的中断信号和设置在模拟电路单元的各模块的状态信息发送至控制模块。

通信模块可以是局域互联网络(LIN)通信模块。

根据本发明的实施方式的车辆用空调器可包括如上所述的用于控制空调器的主半导体器件。

根据本发明的实施方式，由于通过集成模拟半导体和数字半导体而提供基于架构的主半导体器件，因而通过硬件和软件的共用和标准化，使车辆用空调控制组件的尺寸最小化，并可降低制造成本。此外，由于主半导体器件和板半导体物理地分离并且通过LIN通信发送/接收各类数据，因而可以解决由于集成空调开关板和控制器而导致的封装空间不足的问题。并且，由于可根据设置在车辆内的空调器的类型，通过输入模块或LIN通信模块接收空调条件设定和操作信号，因而主半导体器件可得到广泛的应用。

附图说明

附图示出本发明的示例性模式，用于更详细地说明本发明，而并非用于限制本发明的技术思想。

图1是示出现有技术的车辆类型的集成LCD面板控制器和主控制器的结构的框图。

图2是示意性地示出根据本发明的实施方式的车辆用空调系统的框图。

图3是示出根据本发明的实施方式的主半导体器件的结构的框图。

<符号说明>

100：空调板半导体；

200：主半导体器件；

210：控制模块；

220：输入模块；

230：稳压器模块；

240：LIN通信模块；

250：CAN通信模块；

260：SPI模块；

271、273：看门狗模块；

280：逻辑模块。

具体实施方式

在下文中将参照示出本发明的各实施方式的附图更加充分地说明本发明。如本领域技术人员将会认识到的，所述的实施方式可以各种不同方式进行修改，而均不偏离本发明的实质或范围。相应地，附图和说明书应被认为本质上是示例性的而非限制性的。在整个说明书中，同样的附图标记指定同样的元件。此外，为了更好地理解和易于说明，任意地示出附图中所示的各种结构的尺寸和厚度，但是本发明并不局限于附图所示。在附图中，为了清楚起见，层、膜、板、区域等的厚度被放大。

本文所使用的术语仅仅为了说明具体实施例的目的，而非意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”意在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指明。还将理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。

应当理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆、包括多种艇和船在内的水运工具、航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源获得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆。例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

在下文中，将参照附图详细说明根据本发明的各实施方式的用于控制空调器的主半导体器件200。

图2是示意性地示出根据本发明的实施方式的车辆用空调系统的框图。如图2中所示，根据本发明的车辆用空调器包括空调板半导体100和主半导体器件200。空调板半导体100接收用于控制空调器的设定信息和功能操作，并根据设定信息和功能操作显示空调器的状态。

空调板半导体100包括LCD面板单元、操作单元和板半导体单元。LCD面板单元110通过LCD屏幕显示与车辆用空调器的操作相应的总体状态信息。LCD面板单元110能够显示各种操作模式信息、与空调控制有关的温度设定信息以及从外部测定的温度信息。

操作单元120包括用于控制空调操作的各种操作系统，例如至少一个编码器开关和按键开关。操作单元120从用户接收用于车辆空调控制的条件设定和功能操作信号。例如，如本领域普通技术人员可以理解的，操作单元120可包括用于设定车内的期望温度的温度控制开关，用于设定风扇的送风量的气流控制开关，用于设定空调器(例如，压缩机)的运行、停止的空调器开关，用于设定车内空气和外部空气的流动的内、外空气开关，用于改变空气排放模式的排放模式开关，用于去除车窗的水分的除雾开关，用于设定空调器的自动控制状态的自动开关，等等。

板半导体单元130通过集成空调板的模拟半导体和数字半导体而构成一体型空调板专用半导体。也就是说，板半导体单元130可通过集成作为现有单个半导体的低压降稳压器(LDO)、LCD驱动器(DR)、LIN收发器(TR)和MICOM而构成一体型单元。

主半导体器件200根据设置在车辆内的空调器的类型，控制加热或冷却流入车辆内的空气的空调器。如果空调器是手动空调器(MTC：手动温度控制空调器)，则主半导体器件200不使用空调板半导体100而直接从驾驶者接收空调条件设定和操作信号，并控制空调器。也就是说，由于当空调器是手动空调器时，车辆内未设置空调板半导体，因而由主半导体器件200的输入模块220直接接收空调条件设定和操作信号。

如果空调器是自动空调器(ATC：自动温度控制空调器)，则主半导体器件200从通过LIN通信连接的空调板半导体100接收驾驶者的空调条件设定和操作信号，并控制空调器。此时，主半导体器件200对将空调器的驱动的信息和在控制空调器的过程中检测到的信息发送到与空调器的驱动一同操作的车辆内的其他系统的功能进行总体控制。

在下文中，将详细说明根据本发明的实施方式的主半导体器件。

图3是示出根据本发明的实施方式的主半导体器件的结构的框图。如图3中所示，根据本发明的主半导体器件包括控制模块210、输入模块220、稳压器模块230、电机驱动模块290、LIN通信模块240、CAN通信模块250、SPI模块260、逻辑模块280以及看门狗模块271和273。

主半导体器件200划分为模拟电路单元203和数字电路单元201。控制模块210和输入模块220设置在数字电路单元201内。稳压器模块230和电机驱动模块设置在模拟电路单元203内。

输入模块220接收用于控制空调器的传感器信息，或空调条件设定和功能操作信号。输入模块220设置在数字电路单元内。传感器信息包括外部/内部温度传感器、湿度传感器、除雾传感器、空气品质传感器(AQS)和光传感器。空调条件设定和功能操作信号是用于通过驾驶者的操作设定空调器的信息，该信息包括空调器的开/关、风的强度和温度。

如果设置在车辆内的空调器是手动空调器(MTC：手动温度控制)，则主半导体器件200通过输入模块220接收传感器信息及空调条件设定和功能操作信号。然而，如果设置在车辆内的空调器是自动空调器(ATC：自动温度控制)，则主半导体器件200仅通过输入模块220接收传感器信息。

LIN通信模块240通过与空调板半导体100的通信，接收从操作单元输入的空调条件设定信息和功能操作信号，并将根据空调器的驱动检测到的信息发送至空调板半导体100。LIN通信模块240包括用于收发各种数据的LIN收发器，和用于控制LIN收发器的LIN控制器。LIN收发器设置在模拟电路单元内，而LIN控制器设置在数字电路单元内。LIN通信模块240能够通过待机模式使电流消耗最小化。例如，控制模块210总体管理LIN通信模块240的待机管理功能，能够执行唤醒，并且能够根据待机模式和唤醒精细地控制电流。如果设置在车辆内的空调器是自动空调器(ATC)，则主半导体器件200通过LIN通信模块240从空调板半导体100接收空调条件设定和功能操作信号。

稳压器模块230用于通过根据控制模块210的控制将电源稳定在恒定的电压，使用于主半导体器件200的各模块的电源稳定成一致的输出，与负载电流、输入电压和环境温度无关。稳压器模块230设置在模拟电路单元内。

CAN通信模块250与设置在车辆内的发动机管理系统(EMS)和音频视频导航(AVN)系统进行各种信号的收发。CAN通信模块250包括用于收发各种数据的CAN收发器，和用于控制CAN收发器的CAN控制器。CAN收发器设置在模拟电路单元内，而CAN控制器设置在数字电路单元内。

控制模块210通过使用从EMS和AVN系统接收到的信号控制空调器。例如，控制模块210根据从EMS接收到的发动机负荷控制空调器。也就是说，当发动机负荷为高时，控制模块210降低空调器的空调性能，而当发动机负荷为低时，控制模块210升高空调器的空调性能。当AVN系统执行语音识别功能时，控制模块210降低由空调器产生的风的强度。

看门狗模块271和273通过经由看门狗定时器检查控制模块210是否正常工作来检测错误。如果在控制模块210内存在错误，则看门狗模块271和273通过在停止供电一段预定时间后向模拟电路单元和数字电路单元重新供电，而重启模拟电路单元和数字电路单元。看门狗模块包括设置在模拟电路单元内的模拟看门狗模块273和设置在数字电路单元内的数字看门狗模块271。

模拟看门狗模块273和数字看门狗模块271能够通过删除导致控制模块210内的易失性存储器错误的信息而执行初始化，并且能够通过根据初始化程序，在切断电源一段预定时间后重新供电，而重启模拟电路单元和数字电路单元。

串行外设接口(SPI)模块260通过将设置在模拟电路单元内的各模块与设置在数字电路单元内的各模块连接而执行通信。设置在模拟电路单元内的逻辑模块280控制SPI模块260，并将在模拟电路单元产生的中断信号发送至控制模块210。逻辑模块280将设置在模拟电路单元内的各模块的状态信息发送至控制模块210.

如上所述，根据本发明的各实施方式，由于通过集成模拟半导体和数字半导体而提供基于架构的主半导体器件，因而使车辆用空调控制组件的尺寸最小化，并且通过硬件和软件的共用和标准化能够降低制造成本。而且，主半导体器件根据设置在车辆内的空调器的类型，选择性地从输入模块或通信模块接收空调条件设定和操作信号。因此，通过主半导体器件200的共用能够降低制造成本。

虽然已结合目前认为实用的实施方式说明了本发明，但应理解的是，本发明并不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种改型和等效配置。。

Claims (11)

1.一种用于控制空调器的主半导体器件，用于控制设置在车辆内的空调器并且选择性地连接至控制空调板的空调板半导体，所述主半导体器件包括：

模拟电路单元和数字电路单元；

输入模块，接收用于控制所述空调器的传感器信息或空调条件设定和操作信号；

电机驱动模块，驱动设置在所述空调器内的一个或多个电机；

稳压器模块，使向所述主半导体器件的各模块供应的电压稳定；以及

控制模块，基于由所述输入模块接收的传感器信息控制所述电机驱动模块，并且通过控制所述稳压器模块向所述主半导体器件的各模块恒定地供应电压。

2.根据权利要求1所述的用于控制空调器的主半导体器件，还包括与所述空调板半导体电连接的通信模块。

3.根据权利要求2所述的用于控制空调器的主半导体器件，其中所述通信模块通过所述空调板的操作单元从空调板接收包括空调设定信号和功能操作信号的空调条件设定和操作信号，并将通过所述空调器的驱动检测到的信号发送至所述空调板。

4.根据权利要求3所述的用于控制空调器的主半导体器件，其中所述主半导体器件根据设置在车辆内的空调器的类型，选择性地从所述输入模块或所述通信模块接收所述空调条件设定和操作信号。

5.根据权利要求4所述的用于控制空调器的主半导体器件，其中当所述空调器是手动空调器时，所述主半导体器件通过所述输入模块直接从驾驶者接收所述空调条件设定和操作信号，而当所述空调器是自动空调器时，所述主半导体器件通过所述通信模块接收所述空调条件设定和操作信号。

6.根据权利要求1所述的用于控制空调器的主半导体器件，还包括看门狗模块，所述看门狗模块通过看门狗定时器检查所述控制模块的错误，并且通过在停止供电一段预定时间后向所述模拟电路单元和数字电路单元重新供电，而重启所述模拟电路单元和数字电路单元。

7.根据权利要求1所述的用于控制空调器的主半导体器件，还包括控制器局域网(CAN)通信模块，所述CAN通信模块与车辆的发动机管理系统(EMS)和音频视频导航(AVN)系统进行信号的收发，其中所述控制模块基于由所述CAN通信模块接收的信号控制所述电机驱动模块。

8.根据权利要求1所述的用于控制空调器的主半导体器件，还包括串行外设接口(SPI)模块，所述SPI模块通过将设置在所述模拟电路单元内的各模块与设置在所述数字电路单元内的各模块连接而进行通信。

9.根据权利要求8所述的用于控制空调器的主半导体器件，还包括逻辑模块，所述逻辑模块控制所述SPI模块，并将在所述模拟电路单元产生的中断信号和设置在所述模拟电路单元的各模块的状态信息发送至所述控制模块。

10.根据权利要求2所述的用于控制空调器的主半导体器件，其中所述通信模块是局域互联网络(LIN)通信模块。

11.一种车辆用空调器，包括：

用于控制所述空调器的主半导体器件，其中所述主半导体器件包括：

模拟电路单元和数字电路单元；

输入模块，接收用于控制所述空调器的传感器信息或空调条件设定和操作信号；

电机驱动模块，驱动设置在所述空调器内的一个或多个电机；

稳压器模块，使向所述主半导体器件的各模块供应的电压稳定；以及

控制模块，基于由所述输入模块接收的传感器信息控制所述电机驱动模块，并且通过控制所述稳压器模块向所述主半导体器件的各模块恒定地供应电压。