基于DSP的汽車空調(diào)控制器設(shè)計

(安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 安徽 淮南 232001)

近幾年新能源汽車逐步取代傳統(tǒng)汽油車是行業(yè)發(fā)展的大勢所趨[1]，電動汽車近年來發(fā)展迅速。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活水平的提高，幾乎每家每戶都有了自己的私家車，人們對汽車駕乘舒適性的要求也越來越高。本文研究了一種基于DSP的新能源汽車空調(diào)控制器，控制器本身成本低、控制簡單，具有廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本文所述控制器主要由DSP、車內(nèi)、車外溫度傳感器、按鍵、出風(fēng)模式執(zhí)行電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)模塊等組成，整個系統(tǒng)之間的相互通信采用CAN通信。

該空調(diào)控制器有兩種工作模式，分別為手動和自動模式。空調(diào)面板上有AUTO按鍵，當(dāng)用戶按下時，空調(diào)工作在自動模式，控制器根據(jù)溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度，最終達(dá)到用戶的期望值。當(dāng)工作在手動模式時，需手動調(diào)節(jié)出風(fēng)模式以及風(fēng)量大小。

二、硬件設(shè)計部分

(一)車內(nèi)溫度采集電路

車內(nèi)溫度采集電路采用DSB1820測溫傳感器。此款溫度傳感器具有精度高，測溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。并且價格便宜，性價比較高[2]。可以實(shí)時高效采集車內(nèi)溫度，并將此溫度傳送給系統(tǒng)控制器。

(二)系統(tǒng)供電電路

本控制器需要直流12V、直流5V、直流3.3V、直流1.8V四種供電電源，由于汽車電瓶可以提供直流24V電源輸出，故需要設(shè)計出由24V轉(zhuǎn)成12V、5V和3.3V、直流1.8V的實(shí)用電源電路。電動汽車空調(diào)上鼓風(fēng)機(jī)電路需要12V電源，本次設(shè)計選用LM2596-12作為系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換芯片，該芯片有一個引腳輸入24V電源，通過芯片降壓后，便可在輸出端得到12V直流電[3]。輸出穩(wěn)定，且具有一定的抗干擾能力。

5V電源主要給冷熱、模式、新風(fēng)等風(fēng)門電機(jī)供電。78L05是一個專用的DC-DC芯片，12V電壓從該芯片的輸入引腳輸入[4]，可在輸出引腳得到一個穩(wěn)定的5V電源，可以給系統(tǒng)需要5V電源的地方供電。3.3V和1.8V可以采用AMS117-3.3和AMS117-1.8電源轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換后的電壓可以供給DSP使用。

(三)按鍵采集電路

本控制器主要包含AUTO按鍵，車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)按鍵、新風(fēng)按鍵、吹臉吹腳選擇按鍵、出風(fēng)大小選擇等按鍵。將電阻電容串聯(lián)電路的一端接電源負(fù)，一端接78L05的輸出，然后在此電容兩端并聯(lián)按鍵。當(dāng)用戶未按下按鍵時，5V電源對電容充電，DSP采集的是高電平，當(dāng)按鍵閉合時，DSP采集到低電平，因此DSP可以通過探測電容非接地端的電位來確認(rèn)用戶是否按按鍵。

(四)其他電路設(shè)計

系統(tǒng)控制器采用TI的TMS320F2812DSP，并根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊建立使芯片正常運(yùn)行的最小系統(tǒng)[5]。冷熱、新風(fēng)等循環(huán)等風(fēng)門執(zhí)行器采用專用的3路電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動。

三、軟件的設(shè)計

(一)軟件設(shè)計

本次設(shè)計TMS320F2812DSP需要實(shí)現(xiàn)的功能主要有以下幾個方面：

(1)判斷AUTO按鍵，調(diào)溫按鍵、新風(fēng)按鍵、吹臉吹腳按鍵、風(fēng)量大小等按鍵是否被用戶按下。

(2)通過調(diào)節(jié)不同占空比的PWM波，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)吹風(fēng)速度。

(3)空調(diào)工作在自動模式時，通過DSB1820溫度傳感器，自動調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)吹出的風(fēng)的大小和以及壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使車內(nèi)溫度達(dá)到用戶期望的目標(biāo)溫度。

(4)驅(qū)動NCV7708電機(jī)驅(qū)動芯片，從而控制新風(fēng)等風(fēng)門電機(jī)的動作

四、總結(jié)

本文研究了一種基于DSP的新能源汽車空調(diào)控制器，本控制器成本低、控制簡單，具有廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。

[1]劉寬.基于智能控制算法的汽車空調(diào)控制器設(shè)計[D].華南理工大學(xué),2016.

[2]丁鵬,葛如海.基于模糊控制算法的純電動汽車空調(diào)控制器的研發(fā)[J].計算機(jī)測量與控制,2015,23(12):4079-4083.

[3]歐鎮(zhèn)海.關(guān)于機(jī)械式汽車空調(diào)控制器的研究與設(shè)計[J].機(jī)電技術(shù),2013,36(04):116-118.

[4]蔣文勝.基于單片機(jī)的微型汽車空調(diào)控制器設(shè)計與開發(fā)[D].廣西大學(xué),2012.

[5]黃俊.汽車空調(diào)控制器自動測試系統(tǒng)的設(shè)計[D].長江大學(xué),2012.