汽车空调系统的核心设计“空调控制器”

一、空调系统组成

一个标准的汽车空调系统由空调控制面板、空调压缩机、空调PTC、空调控制器、鼓风机以及各类执行器件和传感器组成。其中，空调控制面板负责用户指令的输入，司乘人员可以通过空调控制面板来调节车内空气的温度、湿度、洁净度、流速等；空调压缩机用于空气的制冷；空调PTC用于空气的制热；鼓风机用于输出一定的风量；而空调控制器，正是联结以上各个产品的核心，它可以准确地获取车内环境实况，根据用户需求来控制各个模块，从而使得车内环境满足用户的要求。

图 1. 空调系统组成

二、空调控制器框图

空调控制器连接着车内多个传感器，能够通过这些传感器准确获取车内环境。同时，控制器通过CAN与空调控制面板通讯，可以实时的获取驾驶员对环境的要求。利用内部算法，通过CAN来控制空调压缩机与空调PTC，鼓风机并且通过控制风门电机，阀门等执行器件，来达到对车内环境的精确控制。

详细的空调控制器框图如下：

图 2.  空调控制器框图

1. 关键器件推荐

主控：空调控制器由于需要连接车内多个传感器，需要较为复杂的控制算法，对主控的FLASH大小和ADC路数要求较高。NXP的S32K系列MCU，资源丰富，性价比高。Flash从128KB到2MB，ADC路数从13路到64路。足以胜任不同需求的空调控制器应用。

图3.  S32K系列资源

多路H桥驱动：ON的NCV772x (x: 1,3,4,5,6)系列，最多可驱动11个直流电机。具有如下特点：

·   0.5A持续电流，1.1A峰值电流；

·   5MHz SPI 通讯

·   兼容5V和3.3V的系统；

·   过压、欠压关断；过温、过流保护；

·   轻载检测；

·   故障错误上报；

图4.  NCV7726典型应用

多路低边驱动：ELMOS的E520.01（12通道）、 E520.03（8通道），是具有堵转检测的多通道低边驱动芯片。对于步进电机驱动场合十分适用，其特点如下：

·   (RON typ. 1.2Ohm / IMAX = 350mA)，带堵转检测功能

·   开路、过温检测、短路检测和限制、驱动感性负载可输出箝位

·   输出可并联驱动更大负载

·   数字电压范围3V~5.5V

·   待机电流小 <1uA

·   SPI接口与MCU通讯

图5.  E520.0x 框图