TI - 了解風門執(zhí)行器以及在它們在汽車HVAC系統(tǒng)中的驅(qū)動因素-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯TI-了解風門執(zhí)行器以及在它們在汽車HVAC系統(tǒng)中的驅(qū)動因素-基礎電子無論在酷暑還是寒冬，乘客始終可以通過汽車的加熱和制冷系統(tǒng)享受到舒適的車內(nèi)環(huán)境。在不同類別的車輛中，這些暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)的復雜性和自動化程度也各不相同。經(jīng)濟型汽車可能需要駕駛員手動旋轉(zhuǎn)旋鈕來控制溫度，而在高端車輛中，則可以通過傳感器同時自動控制車內(nèi)的溫度以及空氣的濕度和質(zhì)量?？諝饬鲃訜o論何種類別的車輛，汽車HVAC系統(tǒng)都需要交換空氣，并在此過程中改變其溫度、濕度和質(zhì)量。讓我們來看一下空氣流動的原理?？諝饪梢詮能噹獠炕騼?nèi)部吸入系統(tǒng)。也可以通過蒸發(fā)器或換熱器進入HVAC系統(tǒng)以進行調(diào)節(jié)；經(jīng)過調(diào)節(jié)的空氣分布在整個車廂內(nèi)，讓乘客腳部保暖，或者防止擋風玻璃起霧?？諝饬鲃拥耐緩接泻芏喾N：從外部到蒸發(fā)器再到擋風玻璃，或從內(nèi)部到熱交換器再到車廂底部的通風口。那么HVAC系統(tǒng)是如何控制空氣流動的方式呢？圖1所示為HVAC系統(tǒng)的側(cè)視圖。關鍵組件用數(shù)字標記，箭頭指示空氣流動的方向。圖1中的部件4至8所示為風門執(zhí)行器。橙色虛線表示風門移動的區(qū)域，而橙色實線代表風門。HVAC系統(tǒng)中的風門執(zhí)行器的數(shù)量取決于系統(tǒng)的整體復雜性——屬于單區(qū)域還是多區(qū)域HVAC。

圖1：由八個部件組成的汽車HVAC：1=鼓風機，2=蒸發(fā)器，3=加熱器，4=進氣風門，5,6和7=空氣分配風門，8=空氣混合風門風門執(zhí)行器空氣通過管道在HVAC系統(tǒng)中流動；風門通過全部或部分打開或關閉管道的分段，控制空氣的流動方式。風門執(zhí)行器（也稱為阻尼器）是移動風門的電氣設備。汽車HVAC系統(tǒng)中有三類風門執(zhí)行器：·進氣風門執(zhí)行器（圖1中的部件4）：該風門執(zhí)行器控制調(diào)節(jié)空氣源——車外空氣或車內(nèi)的再循環(huán)空氣。該風門執(zhí)行器位置可由駕駛員使用再循環(huán)按鈕或由HVAC系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器的數(shù)據(jù)進行控制?！た諝饣旌巷L門執(zhí)行器（圖1中的部件8）：該風門執(zhí)行器將暖氣（熱交換器）和冷風（蒸發(fā)器）混合，以達到設定的空氣溫度?！た諝夥峙滹L門執(zhí)行器（圖1中的部件5、6和7）：該類風門執(zhí)行器的數(shù)量根據(jù)車輛類別而不同，用于分配車廂內(nèi)的空氣。直流電機哪些電氣設備負責驅(qū)動風門？正如空氣流動的控制方式有多種一樣，汽車制造商在驅(qū)動風門的電氣設備上也有多種選擇。包括帶有電位器的有刷直流電機用于感測風門的位置；使用反電動勢（反EMF）測量位置或通過計算步數(shù)測量位置的步進電機的三相無刷直流（BLDC）電機。這些直流電機通過不同尺寸的齒輪驅(qū)動風門。更多選擇選擇電機后，HVAC系統(tǒng)工程師還可以選擇驅(qū)動電機的架構(gòu)。如前所述，風門執(zhí)行器可以在本地或遠程控制。在本地控制中，控制電機的電子設備位于電機附近，即電機控制IC集成在電機所在的相同殼體中（見圖2中的風門執(zhí)行器控制）。諸如局域互連網(wǎng)絡（LIN）之類的通信協(xié)議控制電機，將風門驅(qū)動到特定位置。在遠程控制中，控制電機的電子設備位于遠離風門執(zhí)行器的HVAC控制單元（見圖3）。HVAC控制單元上的電機驅(qū)動器和微控制器之間的通信可以通過串行外設接口（SPI）實現(xiàn)，甚至可以通過并行數(shù)字控制接口實現(xiàn)。德州儀器（TI）公司的DRV8912-Q1是一個通過SPI與微控制器連接的設備示例，用于遠程驅(qū)動風門執(zhí)行器。圖2和圖3說明了兩種可能的架構(gòu)。圖2中的架構(gòu)比圖3中的架構(gòu)更復雜；然而，圖2中的架構(gòu)提供了更大的設計可擴展性和靈活性。

電池風門執(zhí)行器控制電源管理電源管理HVAC控制單元接口按鈕和顯示微控制器收發(fā)器收發(fā)器微控制器電機驅(qū)動電機風門執(zhí)行器圖2：風門執(zhí)行器電機的遠程控制

電源管理電池HVAC控制單元接口按鈕和顯示微控制器電機驅(qū)動電機風門執(zhí)行器圖3：風門執(zhí)行器的集成電機驅(qū)動器更多選擇我們來看一下微控制器和電機驅(qū)動器控制集成電路之間的連接。HVAC系統(tǒng)設計人員在該連接上也有多種選擇。微控制器可以使用數(shù)字通信接口（如SPI）連接到電機驅(qū)動器，也可以使用控制線直接連接到電機驅(qū)動器。圖4和圖5說明了這些選擇。

電機電機驅(qū)動微控制器風門執(zhí)行器圖4：使用SPI與電機驅(qū)動器通信的微控制器微控制器電機驅(qū)動電機風門執(zhí)行器啟用相

圖5：直接控制電機驅(qū)動器的微控制器簡化元件