CN109532391A - 一种空调hvac风门位置的复位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空调HVAC风门位置的复位方法，通过步进电机驱动空调风门开启闭合；通过检测步进电机的堵转状态，以堵转状态达到设定次数的位置作为风门位置的零点。本发明的优点在于：针对步进电机驱动的风门，通过检测步进电机的堵转状态来判断风门零点位置，由步进电机堵转时间短，找到零点位置快，能延长电机寿命及减少堵转噪音，使人们对空调的体验更好；而且没有增加新的电器元件，只是通过将电机驱动芯片更换成具有堵转检测的驱动芯片，结构简单，实现方便，然后通过软件启动复位方法，寻找堵转点，判断零点。

Description

一种空调HVAC风门位置的复位方法
技术领域
本发明涉及汽车空调领域，具体涉及一种空调HVAC风门位置的复位方法。
背景技术
现代汽车空调系统，是指同时装备有制热和制冷装置的系统。其中包括汽车空调压缩机、HVAC(Heating,Ventilating and Air Conditioning)、冷媒膨胀阀、冷凝器、储液干燥器、冷媒、压力开关及传送冷媒的管路及空调控制器组成，其中HVAC中包含加热器、蒸发器、鼓风机及各风门变换机构，风门变换机构涉及模式风门、冷暖风门、内外循环风门机构，其一般由带反馈直流伺服电机驱动，或不带反馈的直流步进电机驱动，空调系统的控制中枢是空调控制器，操作控制器上的旋钮及按键即可对车内的温度、湿度、通风大小及方向及空气的新鲜进行调节。下图1就是采用步进电机驱动的空调电气原理图，由于采用了步进电机，一般各风门步进电机都可通用，不同于带位置反馈的伺服电机，因为带位置反馈的伺服电机一般模式风门、温度风门、内外循环风门的机构运转角度不同，所以其反馈碳膜角度不同，所以各电机不能通用，但是由于其带有位置反馈，所以各风门的实际位置是确定的。而步进电机没有反馈位置信号，如何对步进电机驱动的风门的复位实现风门零点定位，对于空调风门控制来说至关重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空调HVAC风门位置的复位方法，用于快速有效的找到风门零点位置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种空调HVAC风门位置的复位方法，通过步进电机驱动空调风门开启闭合；通过检测步进电机的堵转状态，以堵转状态达到设定次数的位置作为风门位置的零点。
步进电机的堵转状态通过带有堵转检测的电机驱动芯片实现，带有堵转检测的电机驱动芯片在驱动步进电机转动时检测堵转信号。
选用带堵转检测的电机驱动芯片，驱动步进电机向一个方向运动，当检测到电机连续堵转两次，以此位置作为风门的位置的零点。
带有堵转检测的电机驱动芯片与空调控制器MCU连接，MCU实施读取步进电机驱动芯片的堵转标志，并进行计数；如果此标志连续大于等于2次，则电机堵转位置为风门的极限位置，将此位置作为风门零点。
电机驱动芯片的堵转检测为电机驱动芯片通过检测电机运行的反向电动势的频率来判定堵转是否发生。
空调控制器中设置风门位置的校准复位条件，当空调控制器初次上电或者IGN点火上电达到设定次数后，启动复位程序，通过带有堵转检测的电机驱动芯片驱动步进电机运转来检测堵转状态从而确定复位零点。
电机驱动芯片可为ELMOS的E520.01芯片。
本发明的优点在于：针对步进电机驱动的风门，通过检测步进电机的堵转状态来判断风门零点位置，由步进电机堵转时间短，找到零点位置快，能延长电机寿命及减少堵转噪音，使人们对空调的体验更好；而且没有增加新的电器元件，只是通过将电机驱动芯片更换成具有堵转检测的驱动芯片，结构简单，实现方便，然后通过软件启动复位方法，寻找堵转点，判断零点。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为采用步进电机驱动风门的原理图；
图2为本发明采用的电机驱动芯片的原理图；
图3为本发明风门复位方法的流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本申请针对采用步进电机驱动控制的风门的复位及寻找零点的方法，步进电机通过风门开合机构驱动空调风门开启闭合；通过检测步进电机的堵转状态，以堵转状态达到设定次数的位置作为风门位置的零点。
步进电机的堵转状态通过带有堵转检测的电机驱动芯片实现，如ELMOS的E520.01芯片。带有堵转检测的电机驱动芯片在驱动步进电机转动时检测堵转信号。选用带堵转检测的电机驱动芯片，驱动步进电机向一个方向运动，当检测到电机连续堵转两次，以此位置作为风门的位置的零点。
带有堵转检测的电机驱动芯片与空调控制器MCU连接，MCU实施读取步进电机驱动芯片的堵转标志，并进行计数；如果此标志连续大于等于2次，则电机堵转位置为风门的极限位置，控制器将此位置作为风门零点。电机驱动芯片的堵转检测原理为电机驱动芯片通过检测电机运行的反向电动势的频率来判定堵转是否发生。
本申请的复位方法，通过复位程序集成在空调控制器中，通过复位启动条件来启动复位程序。在空调控制器中设置风门位置的校准复位启动条件，当空调控制器初次上电或者IGN点火上电达到设定次数后，此时判断满足复位条件，启动复位程序；空调控制器发出控制指令至电机驱动芯片，通过带有堵转检测的电机驱动芯片驱动步进电机运转来检测堵转状态，然后读取监测到的堵转状态信号，从而确定复位零点。
如图1所示，采用步进电机驱动的空调电气原理图，风门的开启闭合采用步进电机驱动，是利用步进电机运行的角度与驱动脉冲数成正比,且单步运行角度精度高的特点,因此驱动控制不需要位置反馈,即所谓的开环控制，风门运行的实际位置是需要通过空调控制器对步进电机驱动芯片的选型及软件的风门位置初始化程序确定，即需要通过程序确定各风门位置的零点，以此零点位置为基础，步进电机运行相应的脉冲数，即风门运转相应的角度，到达相应位置，从而实现风门的控制。
如图2所示，为一种具有堵转检测功能的电机驱动芯片的原理图，该芯片为ELMOSE520.01,其带有12通道低边驱动，能驱动3个步进电机，单通道最大电流可达350mA,并且带有电机堵转检测功能，用该芯片控制驱动步进电机时能够检测到堵转状态信号。空调HVAC风门电机使用步进电机，其采用开环控制,没有输出轴位置反馈，空调控制器选用的步进电机驱动芯片,具有堵转检测stall detection功能，驱动芯片例图为ELMOS E520.01,但不限于此芯片。
本申请的确认风门位置零点的方法为选用带堵转检测的电机驱动芯片，利用电机向一个方向运动检测到电机连续堵转两次，以此位置作为风门的位置的零点，这种方法与一般空调控制器使用向一个方向运行风门最大运行角度+补偿角度再反向回程一个角度(约1％)的位置作为风门的零点相比，步进电机堵转时间短，找到零点位置快，能延长电机寿命及减少堵转噪音，使人们对空调的体验更好。
空调控制器MCU实时读取步进电机驱动芯片的堵转标志，并进行计数；如果此标志连续大于等于2次，则认为是电机发生了连续堵转的位置为风门的零点位置。
电机驱动芯片的堵转的判定条件是根据步进电机运行的反向电动势，E520.01通过检测其频率，判定堵转是否发生。
电机在风门在非极限位置运行，不会发生堵转，堵转只能在风门的两个极端位置，这时，电机受到各风门机械结构的限位，运动受阻，阻力距加大，最终电机堵转。
如温度风门的全冷或全热位置，模式风门的吹面或除霜位置，内外循环风门的100％内循环位置或100％外循环位置，这些都是步进电机的堵转位置，以这些位置可以设置各风门位置零点(基准位置)，如若以温度风门的全冷位置为零点，那么以此为基准，温度风门的其它位置就可通过相对零点位置的角度进行确定。同理模式、内外循环风门的位置也就可以通过定义相应零点位置确定下来，如可定义模式风门的吹面位置作为零点，内外循环风门的100％外循环位置作为零点。当然也可定义全热、除霜、100％内循环作为温度风门、模式风门、循环风门的位置零点。寻找到零点后，然后根据零点进行标定其他位置，以零点为基础通过确定的角度到达其他位置。
在使用步进电机驱动的HVAC总成风门运动，空调面板必须设置风门位置的校准复位程序，也就是在空调面板的控制器MCU中设置复位程序，在空调面板初次上电时或IGN点火电上电一定次数后(空调面板上电一般是指空调的控制面板以及对应的空调控制器MCU上电，IGN上电是指整车IGN上电达到设定次数后进行零点复位，防止长时间运行的误差)，为了防止步进电机运行中丢步或风门运行累积误差，必须进行的各风门位置校准，也即执行各风门的复位程序，通过电机驱动芯片的转动寻找连续堵转点作为零点。通过风门重新找零位，使风门定位于正确的位置。
以温度风门、模式风门、内外循环风门对应的三个风门电机(温度电机、模式电机、内外循环电机)复位程序流程为例说明，如图3，A对应HVAC模式风门从吹面至除霜位置的的最大角度的脉冲数、B对应HVAC温度风门从全冷至全热位置的的最大角度的脉冲数，C对应HVAC内外风门从内循环至外循环的的最大角度的脉冲数，如选用的步进电机每个脉冲运转角度为0.05度，那么若温度风门从全冷位置至全热位置的角度为80度，则A＝80/0.05＝1600,即需要运行1600脉冲，温度风门能从最冷走至最热，或从最热走至最冷位置。在上电时进行初始化，然后根据堵转标志以及脉冲数的判断来寻找零点，当脉冲数大于等于设定的全角度对应的脉冲数，此时肯定处于极限位置，复位完成找到零点。在没有大于全角度对应的脉冲数时，通过连续两次堵转来判断是否到达零点，是否复位。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：通过步进电机驱动空调风门开启闭合；通过检测步进电机的堵转状态，以堵转状态达到设定次数的位置作为风门位置的零点。
2.如权利要求1所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：步进电机的堵转状态通过带有堵转检测的电机驱动芯片实现，带有堵转检测的电机驱动芯片在驱动步进电机转动时检测堵转信号。
3.如权利要求1或2所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：选用带堵转检测的电机驱动芯片，驱动步进电机向一个方向运动，当检测到电机连续堵转两次，以此位置作为风门的位置的零点。
4.如权利要求1或2所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：带有堵转检测的电机驱动芯片与空调控制器MCU连接，MCU实施读取步进电机驱动芯片的堵转标志，并进行计数；如果此标志连续大于等于2次，则电机堵转位置为风门的极限位置，将此位置作为风门零点。
5.如权利要求1或2所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：电机驱动芯片的堵转检测为电机驱动芯片通过检测电机运行的反向电动势的频率来判定堵转是否发生。
6.如权利要求1或2所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：空调控制器中设置风门位置的校准复位条件，当空调控制器初次上电或者I GN点火上电达到设定次数后，启动复位程序，通过带有堵转检测的电机驱动芯片驱动步进电机运转来检测堵转状态从而确定复位零点。
7.如权利要求1或2所述的一种空调HVAC风门位置的复位方法，其特征在于：电机驱动芯片可为ELMOS的E520.01芯片。
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