汽車(chē)自動(dòng)空調風(fēng)門(mén)執行器驅動(dòng)保護及診斷

隨著(zhù)汽車(chē)的普及，對汽車(chē)舒適性和節能環(huán)保的要求越來(lái)越高，汽車(chē)空調的性能也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。與傳統的手動(dòng)空調相比，新的自動(dòng)空調系統可以顯著(zhù)提高燃油經(jīng)濟性并減少碳排放。自動(dòng)空調控制的核心就是空調控制器，其控制策略及控制精度都與自動(dòng)空調的性能相關(guān)。安森美半導體提供了一系列用于汽車(chē)自動(dòng)空調中的風(fēng)門(mén)電機驅動(dòng)芯片，能實(shí)現完善的故障診斷及保護，有效提高汽車(chē)自動(dòng)空調系統的整體性能和可靠性。本文分析了汽車(chē)空調風(fēng)門(mén)電機的控制原理，各種故障狀態(tài)及保護要求，并提出了汽車(chē)風(fēng)門(mén)電機故障診斷及保護的控制邏輯，最后給出了實(shí)際系統的驗證結果。

在整個(gè)汽車(chē)自動(dòng)空調系統中，風(fēng)門(mén)執行器是的最核心控制器件之一，主要用來(lái)控制系統運行模式，調節系統溫度，設置空氣內外循環(huán)等。一般單溫區自動(dòng)空調有三個(gè)風(fēng)門(mén)執行器，用來(lái)控制上面所提及的功能。雙溫區有四個(gè)以上的風(fēng)門(mén)執行器，是為了更好的調節后排乘客的溫度，而一些復雜的汽車(chē)自動(dòng)空調系統可能會(huì )有十個(gè)以上的風(fēng)門(mén)執行器，來(lái)實(shí)現更加復雜的功能。

典型的風(fēng)門(mén)執行器內部電機最大工作電流約60mA，堵轉電流最大約400mA。由于需要隨時(shí)調整風(fēng)門(mén)位置，需要采用全橋驅動(dòng)來(lái)對其進(jìn)行控制，以實(shí)現隨時(shí)調整電機的運行速度及方向。

汽車(chē)自動(dòng)空調風(fēng)門(mén)電機驅動(dòng)的故障診斷及保護

在汽車(chē)自動(dòng)空調系統中，對負載狀態(tài)的檢測及診斷故障處理對系統的穩定性非常重要，主要的診斷需求包括：對地短路，對電源短路，開(kāi)路檢測，短路檢測等。

當這些故障發(fā)生時(shí)，相關(guān)的輸出要首先關(guān)閉輸出，系統要及時(shí)讀取反饋信息，并做出相應的報警提示，對于有些信號需要不斷重試（定時(shí)重啟輸出）來(lái)探測故障是否恢復。

基于NCV7718的風(fēng)門(mén)電機驅動(dòng)故障診斷及保護的實(shí)現

NCV7718是內置功率驅動(dòng)模塊的多路半橋驅動(dòng)，也是專(zhuān)門(mén)針對小功率直流伺服電機開(kāi)發(fā)的驅動(dòng)。其單通道最高550mA的輸出能力完全能滿(mǎn)足空調風(fēng)門(mén)執行器內的小功率伺服電機的驅動(dòng)需求。

芯片內建完善的保護功能使其外圍電路及其簡(jiǎn)介，而3.3V/5V兼容的邏輯通信接口也可以滿(mǎn)足平臺設計的需要。NCV7718的內部主要保護功能有：

* 低壓/過(guò)壓輸出閉鎖：用來(lái)防止負載在非正常供電電壓下誤動(dòng)作
* 過(guò)流保護：防止回路中出現較大尖峰電流損壞負載
* 過(guò)溫報警：在芯片工作溫度達到非正常值時(shí)，向系統反饋報警信息
* 熱關(guān)斷：當芯片結溫超過(guò)最大工作溫度后關(guān)閉所有輸出，保護系統和驅動(dòng)器
* 輕載檢測：判斷負載開(kāi)路或者接插件引腳接觸不良

以上這些保護功能是自動(dòng)空調風(fēng)門(mén)執行器所必須的，此外NCV7718還提供了額外的管腳電壓鉗位保護功能，防止由于外部干擾或者負載非正常運行產(chǎn)生的電壓脈沖，保護系統可靠穩定運行。

NCV7718還能實(shí)現以下故障診斷及保護功能

在NCV7718中集成了多種保護模式，可以通過(guò)組合判斷狀態(tài)寄存器標志位來(lái)實(shí)現故障診斷。

以下具體介紹各個(gè)故障診斷的方法及步驟：

> 對地短路檢測：

o 配置所有半橋為高邊輸出
o 使能輸出，并延時(shí)一段時(shí)間
o 通過(guò)SPI總線(xiàn)讀取NCV7718內部寄存器中TW及OSC標志位

> 對電源短路檢測:

o 配置所有半橋為低邊輸出
o 使能輸出，并延時(shí)一段時(shí)間
o 通過(guò)SPI總線(xiàn)讀取NCV7718內部寄存器中TW及OSC標志位

> 開(kāi)路檢測：

o 在初始化中需要使能ULD診斷功能（輕載檢測）
o “H-Bridge”正常工作（每個(gè)伺服電機依次工作）
o 通過(guò)SPI總線(xiàn)讀取NCV7718內部寄存器中ULD標志位

* ULD=0：負載狀態(tài)正常
* ULD=1：負載開(kāi)路

o 在系統正常運行中，當ULD被置位后，可以再通過(guò)依次檢測伺服電機來(lái)檢測出具體的故障風(fēng)門(mén)

> 短路檢測：

o 初始化并配置“H-Bridge”
o 使能輸出（每個(gè)伺服電機依次工作），并延時(shí)一段時(shí)間
o 通過(guò)SPI總線(xiàn)讀取NCV7718內部寄存器中OSC標志位

* OSC=0：負載狀態(tài)正常
* OSC=1：負載短路

在實(shí)際應用中，還可以結合風(fēng)門(mén)執行器內的位置傳感器來(lái)更準確的判斷并查找出具體的故障信息，并及時(shí)做出報警。

結論：

NCV7718這款產(chǎn)品是為汽車(chē)自動(dòng)空調應用度身打造的產(chǎn)品，其性能完全滿(mǎn)足應用的所有要求，其完善的保護功能更是極大地提升了整個(gè)系統的安全等級，利用組合的狀態(tài)標志位，可以通過(guò)軟件對外部負載進(jìn)行故障診斷，簡(jiǎn)化診斷電路，降低外圍元器件數量，提升產(chǎn)品可靠性，同時(shí)也能降低系統的成本，為系統設計帶來(lái)極大的靈活性。(end)

伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理

熱保護器相關(guān)文章:熱保護器原理