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CN105667249A - 空调控制盒及其系统控制方法 - Google Patents

空调控制盒及其系统控制方法 Download PDF

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CN105667249A CN201610061093.8A CN201610061093A CN105667249A CN 105667249 A CN105667249 A CN 105667249A CN 201610061093 A CN201610061093 A CN 201610061093A CN 105667249 A CN105667249 A CN 105667249A
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左小乐
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Abstract

本发明公开了一种空调控制盒，包括电源模块、MCU微控制单元、信号接入模块、通信模块和驱动模块，所述电源模块向MCU微控制单元提供电源管理，所述信号接入模块与所述MCU微控制单元的输入端相连，所述驱动模块与MCU微控制单元的输出端相连，所述通信模块与MCU微控制单元的通信端相连，所述MCU微控制单元的软件操作通过状态机实现，且采用AUTOSAR架构，所述AUTOSAR架构包括基础软件层、环境变量传输层和应用层，所述应用层由用户设置。本发明将空调控制系统的控制部分和操作面板分离，能够适应各种带通信功能类型的面板或多媒体触摸屏，可以充分满足消费者的需求，且可以跨平台跨车型使用，形成规模效应、降低成本。

Description

空调控制盒及其系统控制方法
技术领域
本发明涉及汽车用空调控制技术领域，特别涉及一种空调控制盒及其系统控制方法。
背景技术
汽车空调控制盒作为汽车电子产品，对可靠性、错误处理、智能诊断要求相对较高，其通过采集传感器信息、总线控制信息，控制空调本体总成、压缩机、鼓风机等多种执行机构实现温度调节、风量控制、面板显示，也是中控台的标准配置。现市场上多数为面板+驱动板集成式控制器，这种方式优点是成本低但缺点也很明显，产品种类多、生命周期短、通用性差、开发周期长难以形成平台。而且，随着汽车电子技术的发展和消费者越来越挑剔的眼光，对面板的要求也在逐渐改变，目前的集成式控制器难以满足消费者的需求。
发明内容
本发明提供一种空调控制盒及其系统控制方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种空调控制盒，包括电源模块、MCU微控制单元、信号接入模块、通信模块和驱动模块，其中，所述电源模块向MCU微控制单元提供电源管理，所述信号接入模块与所述MCU微控制单元的输入端相连，所述驱动模块与MCU微控制单元的输出端相连，所述通信模块与MCU微控制单元的通信端相连，所述MCU微控制单元的软件操作通过状态机实现，且采用AUTOSAR架构，所述AUTOSAR架构包括基础软件层、环境变量传输层和应用层，其中，所述应用层由用户设置。
作为优选，所述驱动模块包括：模式电机驱动、循环电机驱动、温度电机驱动、风机驱动、后除霜驱动、压缩机驱动和高低边驱动，其中，所述MCU微控制单元采用SPI连接所述模式电机驱动、循环电机驱动和温度电机驱动，所述MCU微控制单元采用PWM连接所述风机驱动，所述MCU微控制单元采用GPIO连接所述后除霜驱动、压缩机驱动和其他高低边驱动。
作为优选，所述MCU微控制单元为32位微处理器，并采用实时操作系统。
作为优选，所述实时操作系统采用时间片轮转调度方式。
作为优选，所述信号输入模块包括温度传感器、阳光传感器和开关量采集模块，其中，所述MCU微控制单元采用A/D采样方式连接所述温度传感器和阳光传感器，所述MCU微控制单元采用GPIO连接所述开关量采集模块。
作为优选，所述通信模块包括：LIN通信模块和CAN通信模块，所述LIN通信模块连接面板和MCU微控制单元，所述CAN通信模块连接整车控制系统和所述MCU微控制单元。
本发明还提供一种空调控制盒的系统控制方法，包括：
S1：初始化MCU微控制单元；
S2：满足条件下MCU微控制单元进入引导程序；
S3：MCU微控制单元启动应用程式入口地址，并启动应用程式初始化配置；
S4：所述MCU微控制单元初始化完成后，进入状态机管理程序；
S5：MCU微控制单元完成状态机管理程序后，通过通信模块接收整车控制系统和面板的控制信号，同时接收电源转换/管理模块、开关量采集模块和温度传感器的数据信息，同时加载逻辑判断；
S6：MCU微控制单元完成逻辑判断之后，控制驱动模块动作，同时将控制状态反馈面板和整车控制系统。
作为优选，所述步骤S2中，通过CAN通信模块中的诊断服务功能判定所述MCU微控制单元是否满足应用软件运行条件，若不满足则进行软件下载；若满足，则MCU微控制单元进入应用软件引导程序。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明将控制系统与操作界面即面板的功能分开，同时引入AUTOSAR架构，将应用层的应用软件部分直接开放给用户，用户无需了解底层硬件及驱动知识，仅需清楚软件接口就可以进行二次开发和标定，综合实现所有的空调控制功能。而且本发明的通用性好，易于移植，实现了空调控制系统开发的平台化，该系统平台兼容多种车型系统，大大缩短了系统的开发周期，同时提高了系统的安全性和通用性。
本发明的空调控制盒仅限定了控制部分，与面板部分分离，空调控制盒完成通信和驱动功能，面板负责显示和输出操作，但本发明的空调控制盒相对平台稳定，能够适应各种类型的面板，可以充分满足消费者的需求，且本发明的空调控制盒可以跨平台跨车型使用，形成规模效应、降低成本。本发明的空调控制盒可以适用更多的通用标准件，更符合市场需求。
附图说明
图1为本发明一具体实施方式中空调控制盒的结构示意图；
图2为本发明一具体实施方式中空调控制盒的系统控制方法流程图；
图3是本发明一具体实施方式中空调控制盒基于AUTOSAR架构的示意图。
图中所示：1、电源模块；2、开关量采集模块；3、温度传感器；4、LIN通信模块；5、CAN通信模块；6、MCU微控制单元；710、模式电机驱动；720、循环电机驱动；730、温度电机驱动；8、风机驱动；9、后除霜驱动；10、压缩机驱动；11、高低边驱动；100、应用层；200、环境变量传输层；310、服务层；320、抽象层；330、驱动层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1和图3所示，本发明提供了一种空调控制盒，包括电源模块1、MCU微控制单元6、信号接入模块、通信模块和驱动模块。其中，所述电源模块1向MCU微控制单元6提供电源管理，所述信号接入模块与所述MCU微控制单元6的输入端相连，所述驱动模块与MCU微控制单元6的输出端相连，所述通信模块与MCU微控制单元6的通信端相连，所述MCU微控制单元6的软件操作通过状态机实现，且采用AUTOSAR架构，所述AUTOSAR架构包括基础软件层、环境变量传输层200和应用层100，其中，所述应用层100由用户设置。也即是说，本发明将应用软件部分直接开放给用户，用户可以按照需求自行开发应用软件逻辑，对空调控制盒的功能进行二次开发，可以进一步满足消费者的需求，此外，本发明的空调控制盒仅限定了控制部分，与操作界面部分分离，空调控制盒完成通信和驱动功能，面板负责显示和输出操作，但本发明的空调控制盒相对平台稳定，能够适应各种类型的面板，可以充分满足消费者的需求，且本发明的空调控制盒可以跨平台跨车型使用，形成规模效应、降低成本。本发明的空调控制盒可以适用更多的通用标准件，更符合市场需求。
请重点参照图3，所述MCU微控制单元6采用32位微处理器，采用RTOS(实时操作系统)进行控制，所述RTOS采用时间片轮转调度方式。所述基础软件层包括服务层310、抽象层320和驱动层330，所述服务层310主要包括：系统服务、通信服务、存储服务、显示服务和驱动器服务；所述抽象层320包括与服务层310对应的控制器抽象、通讯硬件抽象、存储硬件抽象、显示硬件抽象、驱动器硬件抽象和输入输出硬件抽象；所述驱动层330包括控制器驱动、通信驱动、存储驱动、显示驱动、驱动器驱动和输入输出驱动。
作为优选，所述信号输入模块包括温度传感器3、阳光传感器和开关量采集模块2；所述驱动模块包括模式电机驱动710、循环电机驱动720、温度电机驱动730、风机驱动8、后除霜驱动9、压缩机驱动10和高低边驱动11；所述通信模块包括：LIN通信模块4和CAN通信模块5。
具体地，请重点参照图1，所述电源模块1用于对MCU微控制单元6的电源端供电，本实施例为5V电压；所述MCU微控制单元6通过A/D采样模块采集电源模块1的电源电压，通过唤醒口获取电源模块1的休眠唤醒请求，MCU微控制单元6通过GPIO(通用输入输出接口)模块实现电源模块1的电源管理功能。
所述开关量采集模块2与MCU微控制单元6的输入端相连，开关量采集模块2将空调系统中压力开关开关信号、钥匙点信号、休眠唤醒信号通过GPIO进行采样且加入软件滤波、加权错误诊断处理功能。
温度传感器3和阳光传感器与MCU微控制单元6的A/D采样模块相连，所述温度传感器3包括：空调系统中的室内温度传感器、室外温度传感器、出风口温度传感器、蒸发器温度传感器以及露点传感器，所述温度传感器3将空调系统中的室内温度、室外温度、出风口温度、蒸发器温度以及露点温度等数据信息传递给MCU微控制单元6，MCU微控制单元6通过A/D采样模块进行温度采样、软件滤波以及加权错误诊断处理。
所述LIN通信模块4与MCU微控制单元6中提供的串口通讯模块相连，所述MCU微控制单元6通过所述LIN(内部互联网络，LocalInterconnectNetworks)通讯模块4获取面板的状态信息、产品信息以及旋钮按键信息，同时MCU微控制单元6通过LIN通讯模块4向面板输出空调状态信息、LCD显示信息、指示灯状态、背光灯状态。
所述CAN通信模块5与MCU微控制单元6中提供的串口通讯模块相连，所述MCU微控制单元6通过所述CAN通信模块5获取汽车的车速、水温等整车状态信息，同时向整车控制系统发送空调状态信息，进一步的，通过所述CAN通信模块5还可以实现网络管理、UDS诊断(统一诊断服务)和软件下载功能。
所述模式电机驱动710、循环电机驱动720、温度电机驱动730与MCU微控制单元6的SPI(串行外设接口、SerialPeripheralInterface)通讯模块相连，MCU微控制单元6输出空调风门电机的控制信号，获取硬件状态信号，实现对空调模式电机、温度电机和循环电机的控制，同时所述MCU微控制单元6中还加入了一系列电机保护策略防止电机堵转、过冲、抖动、等异常情况的出现。
所述风机驱动8与MCU微控制单元6的PWM(脉宽调制)模块相连，用于控制风机调速模块电流，间接实现风机调速。
所述后除霜驱动9、压缩机驱动10和高低边驱动11与MCU微控制单元6的GPIO模块相连，所述MCU微控制单元6通过所述后除霜驱动9、压缩机驱动10和高低边驱动11完成开关驱动控制，例如：后除霜继电器、压缩机继电器、鼓风机继电器和室内温度传感器电机的开关控制。
请参照图2，并结合图1和图3，本发明还提供一种空调控制盒的系统控制方法，包括以下几个步骤：
S1：初始化MCU微控制单元6，主要为系统内存、CPU初始化；
S2：MCU微控制单元6进入引导程序；作为优选，MCU微控制单元6通过通信模块同时进行诊断服务以判断所述MCU微控制单元6是否满足系统运行条件，若满足下载条件则进行软件下载、若不满足下载条件则跳出引导进入应用程序。换句话说，通过CAN通信模块5中的诊断服务功能判定所述MCU微控制单元6是否满足应用软件运行条件，若不满足则进行软件下载；若满足，则MCU微控制单元6进入应用软件引导程序。
S3：MCU微控制单元6启动应用程式入口地址，并启动应用程式初始化配置，完成SPI、A/D、PWM、GPIO和LIN通讯。
S4：所述MCU微控制单元6初始化完成后，进入状态机管理程序，该状态机管理程序主要负责网络管理、电源管理、工作模式管理等动作；
S5：MCU微控制单元6完成状态机管理程序后，通过通信模块接收整车控制系统和面板的控制信号，同时接收电源模块1、开关量采集模块2和温度传感器3的数据信息，同时加载逻辑判断；
S6：MCU微控制单元6完成逻辑判断之后，调用驱动输出和通讯状态输出程序控制模式电机驱动710、循环电机驱动720、温度电机驱动730、风机驱动8、压缩机驱动10、后除霜驱动9，同时将控制状态反馈面板和整车控制系统。
综上所述，本发明将控制系统与操作界面功能分开，同时引入AUTOSAR架构，将应用软件部分开放给主机厂，用户无需了解底层硬件及驱动知识，仅需清楚软件接口就可以进行二次开发和标定，综合实现所有的空调控制功能。而且该产品通用性好，易于移植，实现了空调控制系统开发的平台化，该系统平台兼容多种车型系统，大大缩短了系统的开发周期，同时提高了系统的安全性和通用性。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种空调控制盒，其特征在于，包括电源模块、MCU微控制单元、信号接入模块、通信模块和驱动模块，其中，所述电源模块向MCU微控制单元提供电源管理，所述信号接入模块与所述MCU微控制单元的输入端相连，所述驱动模块与MCU微控制单元的输出端相连，所述通信模块与MCU微控制单元的通信端相连，所述MCU微控制单元的软件操作通过状态机实现，且采用AUTOSAR架构，所述AUTOSAR架构包括基础软件层、环境变量传输层和应用层，其中，所述应用层由用户设置。
2.如权利要求1所述的空调控制盒，其特征在于，所述驱动模块包括：模式电机驱动、循环电机驱动、温度电机驱动、风机驱动、后除霜驱动、压缩机驱动和高低边驱动，其中，所述MCU微控制单元采用SPI连接所述模式电机驱动、循环电机驱动和温度电机驱动，所述MCU微控制单元采用PWM连接所述风机驱动，所述MCU微控制单元采用GPIO连接所述后除霜驱动、压缩机驱动和高低边驱动。
3.如权利要求1所述的空调控制盒，其特征在于，所述MCU微控制单元为32位微处理器，并采用实时操作系统。
4.如权利要求3所述的空调控制盒，其特征在于，所述实时操作系统采用时间片轮转调度方式。
5.如权利要求1所述的空调控制盒，其特征在于，所述信号输入模块包括温度传感器、阳光传感器和开关量采集模块，其中，所述MCU微控制单元采用A/D采样方式连接所述温度传感器和阳光传感器，所述MCU微控制单元采用GPIO连接所述开关量采集模块。
6.如权利要求1所述的空调控制盒，其特征在于，所述通信模块包括：LIN通信模块和CAN通信模块，所述LIN通信模块连接面板和MCU微控制单元，所述CAN通信模块连接整车控制系统和所述MCU微控制单元。
7.一种空调控制盒的系统控制方法，其特征在于，包括：
S1：初始化MCU微控制单元；
S2：MCU微控制单元进入引导程序；
S3：MCU微控制单元启动应用程式入口地址，并启动应用程式初始化配置；
S4：所述MCU微控制单元初始化完成后，进入状态机管理程序；
S5：MCU微控制单元完成状态机管理程序后，通过通信模块接收整车控制系统和面板的控制信号，同时接收电源转换/管理模块、开关量采集模块和温度传感器的数据信息，同时加载逻辑判断；
S6：MCU微控制单元完成逻辑判断之后，控制驱动模块动作，同时将控制状态反馈面板和整车控制系统。
8.如权利要求7所述的空调控制盒的系统控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过CAN通信模块中的诊断服务功能判定所述MCU微控制单元是否满足应用软件运行条件，若不满足则进行软件下载；若满足，则MCU微控制单元进入应用软件引导程序。
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