基于單片機的電動汽車空調控制器設計

王雷　周莉　姜國強

【摘 要】研究了一種基于單片機的電動汽車空調控制器，具有成本低、車內溫度控制準確、簡單、方便，節能無污染等優點，具有很好的應用與發展前景。

【關鍵詞】電動汽車；單片機；空調控制器

新能源汽車逐步取代傳統石油能源汽車是汽車行業發展的必然趨勢[1]，電動汽車作為其中的典型代表，近年來獲得了迅猛的發展。隨著人們生活水平的提高，人們對車內環境舒適度的要求也越來越高。其中，汽車空調作為汽車舒適度的重要指標之一，具有很好的研究與發展前景。本文研究了一種基于單片機的電動汽車空調控制器，本控制器具有成本低，使用很方便，易于批量生產等優點。

1 系統總體結構

本文所述空調控制器的結構框圖如圖1所示，從圖中可以看出，本控制器主要由飛思卡爾單片機、車內車外溫度傳感器、吹臉吹腳溫度傳感器、蒸發器溫度傳感器、功能按鍵、混合模式內外循環執行器、鼓風機模塊、壓縮機模塊等組成，控制器與壓縮機，控制器與整車控制單元（VCU）之間都采用CAN通訊協議進行實時通訊。

圖1 控制器的結構框圖

該空調控制器可工作在手動和自動兩種模式。當用戶按下AUTO按鍵時，并且通過按鍵設置好目標溫度，空調工作在自動模式，控制器根據車內溫度傳感器采集的數據不斷調節壓縮機和鼓風機的轉速，直到車內溫度達到用戶設定的目標溫度為止。當用戶沒有按下AUTO按鍵時，空調默認工作在手動模式，用戶需手動選擇鼓風機轉速以及混合風門旋鈕的開度，以控制空調出風口風量大小以及冷熱風的比例。

2 硬件設計部分

2.1 傳感器測溫電路

車內溫度傳感器、車外溫度傳感器、吹臉溫度傳感器、吹腳溫度傳感器、蒸發器溫度傳感器等傳感器都為電阻型溫度傳感器，傳感器測溫電路的原理是外部電阻型傳感器與已知大小的電阻串聯，構成分壓電路[2]。分壓得到的反饋電壓值。單片機通過AD口采集反饋電壓值，通過計算，可以獲得外部傳感器的電阻值，并轉換為對應的溫度。

2.2 電源電路

本設計需要12V和5V電源，由于車載電源可以提供直流24V電源輸出，故需要設計24V轉12V和12V轉5V的電路。24V轉12V電路主要給鼓風機等12V設備供電，采用LM2596-12電源芯片，當24V輸入從芯片1引腳輸入，在2引腳就會輸出5V電壓[3]。

5V電源主要給單片機以及混合、模式、內外循環等風門執行器供電。LM78L05是一個電壓轉換芯片，可以將輸入的12V電壓轉換為5V電壓輸出[4]，故將12V電源接入芯片，即可得到5V輸出。

2.3 按鍵采集電路

本控制器主要包含AUTO自動空調按鍵，溫度調節按鍵、內外循環按鍵、模式選擇按鍵、溫度選擇按鍵、風量選擇等按鍵。將電阻電容串聯后的電路一端接地，一端接5V電源，然后在此電容兩端并聯按鍵。當按鍵未按下時，5V電源對電容充電，單片機采集的是高電平，當按鍵按下時，單片機采集到低電平，因此單片機可以通過采集電容非接地端的電平來判斷按鍵是否按下。

2.4 其他電路設計

系統控制器采用飛思卡爾MC9S08LG32單片機，并根據芯片datasheet搭建最小系統[5]。模式、混合、內外循環等風門執行器采用NCV7708驅動芯片進行驅動。NCV7708包含6路半橋，可以組成三路全橋控制電機正反轉。

3 系統軟件的設計

3.1 軟件設計的任務

本次設計MC9S08LG32單片機需要完成的任務主要有以下幾個方面：

（1）讀取AUTO自動空調按鍵，溫度調節按鍵、內外循環按鍵、模式選擇按鍵、溫度選擇按鍵、風量選擇等按鍵的值。（2）輸出不同占空比的PWM波，控制鼓風機轉速。（3）空調工作在自動模式時，通過各種溫度傳感器，自動調節鼓風機風量和壓縮機轉速，使室內溫度達到用戶設定的目標溫度。（4）控制NCV7708電機驅動芯片，從而控制模式、混合、內外循環三個風門執行器。

3.2 程序設計流程圖

系統程序流程圖如圖2所示。

4 總結

本文研究了一種基于單片機的電動汽車空調控制器，本控制器有成本低、車內溫度控制準確、簡單、方便，節能無污染等優點，能很好的應用在電動汽車上，具有很好的發展與應用前景。

【參考文獻】

[1]牛寶.分析汽車空調控制器模塊化設計與制造趨勢[J].科技展望，2017，27（21）：81.

[2]廖應生，任曉丹.基于單片機的汽車空調控制器檢測系統設計[J].木工機床，2016（04）：20-22.

[3]鮑磊.基于單片機的微型汽車空調控制器設計與開發[J/OL].電子技術與軟件工程，2016（17）：256+258.

[4]王漢斯.基于單片機的汽車空調控制器設計[J].汽車實用技術，2015（06）：30-32.

[5]蔣文勝.基于單片機的微型汽車空調控制器設計與開發[D].廣西大學，2012.

[責任編輯：朱麗娜]endprint