基于单片机的电动汽车空调控制器设计

王雷　周莉　姜国强

【摘 要】研究了一种基于单片机的电动汽车空调控制器，具有成本低、车内温度控制准确、简单、方便，节能无污染等优点，具有很好的应用与发展前景。

【关键词】电动汽车；单片机；空调控制器

新能源汽车逐步取代传统石油能源汽车是汽车行业发展的必然趋势[1]，电动汽车作为其中的典型代表，近年来获得了迅猛的发展。随着人们生活水平的提高，人们对车内环境舒适度的要求也越来越高。其中，汽车空调作为汽车舒适度的重要指标之一，具有很好的研究与发展前景。本文研究了一种基于单片机的电动汽车空调控制器，本控制器具有成本低，使用很方便，易于批量生产等优点。

1 系统总体结构

本文所述空调控制器的结构框图如图1所示，从图中可以看出，本控制器主要由飞思卡尔单片机、车内车外温度传感器、吹脸吹脚温度传感器、蒸发器温度传感器、功能按键、混合模式内外循环执行器、鼓风机模块、压缩机模块等组成，控制器与压缩机，控制器与整车控制单元（VCU）之间都采用CAN通讯协议进行实时通讯。

图1 控制器的结构框图

该空调控制器可工作在手动和自动两种模式。当用户按下AUTO按键时，并且通过按键设置好目标温度，空调工作在自动模式，控制器根据车内温度传感器采集的数据不断调节压缩机和鼓风机的转速，直到车内温度达到用戶设定的目标温度为止。当用户没有按下AUTO按键时，空调默认工作在手动模式，用户需手动选择鼓风机转速以及混合风门旋钮的开度，以控制空调出风口风量大小以及冷热风的比例。

2 硬件设计部分

2.1 传感器测温电路

车内温度传感器、车外温度传感器、吹脸温度传感器、吹脚温度传感器、蒸发器温度传感器等传感器都为电阻型温度传感器，传感器测温电路的原理是外部电阻型传感器与已知大小的电阻串联，构成分压电路[2]。分压得到的反馈电压值。单片机通过AD口采集反馈电压值，通过计算，可以获得外部传感器的电阻值，并转换为对应的温度。

2.2 电源电路

本设计需要12V和5V电源，由于车载电源可以提供直流24V电源输出，故需要设计24V转12V和12V转5V的电路。24V转12V电路主要给鼓风机等12V设备供电，采用LM2596-12电源芯片，当24V输入从芯片1引脚输入，在2引脚就会输出5V电压[3]。

5V电源主要给单片机以及混合、模式、内外循环等风门执行器供电。LM78L05是一个电压转换芯片，可以将输入的12V电压转换为5V电压输出[4]，故将12V电源接入芯片，即可得到5V输出。

2.3 按键采集电路

本控制器主要包含AUTO自动空调按键，温度调节按键、内外循环按键、模式选择按键、温度选择按键、风量选择等按键。将电阻电容串联后的电路一端接地，一端接5V电源，然后在此电容两端并联按键。当按键未按下时，5V电源对电容充电，单片机采集的是高电平，当按键按下时，单片机采集到低电平，因此单片机可以通过采集电容非接地端的电平来判断按键是否按下。

2.4 其他电路设计

系统控制器采用飞思卡尔MC9S08LG32单片机，并根据芯片datasheet搭建最小系统[5]。模式、混合、内外循环等风门执行器采用NCV7708驱动芯片进行驱动。NCV7708包含6路半桥，可以组成三路全桥控制电机正反转。

3 系统软件的设计

3.1 软件设计的任务

本次设计MC9S08LG32单片机需要完成的任务主要有以下几个方面：

（1）读取AUTO自动空调按键，温度调节按键、内外循环按键、模式选择按键、温度选择按键、风量选择等按键的值。（2）输出不同占空比的PWM波，控制鼓风机转速。（3）空调工作在自动模式时，通过各种温度传感器，自动调节鼓风机风量和压缩机转速，使室内温度达到用户设定的目标温度。（4）控制NCV7708电机驱动芯片，从而控制模式、混合、内外循环三个风门执行器。

3.2 程序设计流程图

系统程序流程图如图2所示。

4 总结

本文研究了一种基于单片机的电动汽车空调控制器，本控制器有成本低、车内温度控制准确、简单、方便，节能无污染等优点，能很好的应用在电动汽车上，具有很好的发展与应用前景。

【参考文献】

[1]牛宝.分析汽车空调控制器模块化设计与制造趋势[J].科技展望，2017，27（21）：81.

[2]廖应生，任晓丹.基于单片机的汽车空调控制器检测系统设计[J].木工机床，2016（04）：20-22.

[3]鲍磊.基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发[J/OL].电子技术与软件工程，2016（17）：256+258.

[4]王汉斯.基于单片机的汽车空调控制器设计[J].汽车实用技术，2015（06）：30-32.

[5]蒋文胜.基于单片机的微型汽车空调控制器设计与开发[D].广西大学，2012.

[责任编辑：朱丽娜]endprint