一种汽车用空调外控电磁阀电流控制系统的制作方法

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种汽车用空调外控电磁阀电流控制系统。

背景技术：

目前，人们对汽车的安全性和汽车的智能化程度要求越来越高，在空调系统设计中，现在的大多数汽车使用的空调压缩机是内部控制变排量压缩机，空调压缩机是由发动机直连驱动的，对于定排量压缩机汽车空调系统，用蒸发器出风温度来控制压缩机电磁离合器吸合或脱离，用间歇运行来控制系统制冷能力和车内空调负荷相适应。这种控制方式除了存在车内空调温度波动大、系统频繁开停的不可逆损失使系统能耗增加等缺点外，最大的一个问题是压缩机的周期性离合会对汽车发动机引起干扰。为解决该问题人们研制了外部容量控制阀，来实现外部控制变排量压缩机的精确智能化调整和控制，但现有对外控电磁阀的控制是采用机械控制，其电流变化是跳跃变化的，不是连续的，即无法实现对外控电磁阀电流的精确控制。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种汽车用空调外控电磁阀电流控制系统。

本发明采用的技术方案是：一种汽车用空调外控电磁阀电流控制系统，包括

CAN接收及发送模块，用于接收的外部电流控制指令并发送至微处理器、接收微处理器接收反馈的驱动器件温度信号及报警信号并发送至整车系统；

输出驱动及反馈电流采样模块，用于接收微处理器模块发送的PWM控制指令并对其驱动放大后输出至外控电磁阀，用于采集外控电磁阀的实际电流并发送至反馈电流处理与采样模块，用于将自身驱动器件温度对应的电压信号发送至微处理器模块；

反馈电流处理与采样模块，用于接收输出驱动及反馈电流采样模块发送的实际电流并对其进行放大处理后发送至微处理器模块；

微处理器模块，用于根据接收的外部电流控制指令和外控电磁阀的实际电流采用PI控制算法计算输出PWM控制波形至输出驱动及反馈电流采样模块，用于将驱动器件的温度信号及报警信号发送至CAN接收及发送模块；

所述CAN接收及发送模块的第一数据传输端连接微处理器模块的第一输入端和第一输出端、第二数据传输端连接连接外部控制电路，所述微处理器模块的第二输入端连接反馈电流处理与采样模块的输出端、第三输入端连接输出驱动及反馈电流采样模块的第一输出端、第二输出端连接输出驱动及反馈电流采样模块的输入端，所述输出驱动及反馈电流采样模块的第二输出端连接反馈电流处理与采样模块的输入端、第三输出端连接外控电磁阀。

进一步地，所述电源转换模块包括依次电连接的输入电路、保护电路、升压电路、储能电路、反馈电路、降压电路和输出接口。

进一步地，所述CAN接收及发送模块包括第一数据传输接口、CAN接口模块、电压平衡模块、共模抑制模块、终端电阻网络模块、ESD模块、电压抑制模块和第二数据传输接口，所述CAN接口模块的输入端连接第一数据传输接口、两个输出端分别连接电压平衡模块和共模抑制模块的输入端，第一数据传输接口连接微处理器模块的第一输入端和第一输出端，所述共模抑制模块的输出端连接终端电阻网络模块、ESD模块和电压抑制模块的一端以及第二数据传输接口，所述电压平衡模块的输出端连接终端电阻网络模块的一端，所述终端电阻网络模块、ESD模块和电压抑制模块的另一端均连接第二数据传输接口，第二数据传输接口连接外部控制电路。

进一步地，所述输出驱动及反馈电流采样模块包括依次电连接的输入接口、滤波电路、限压电路和驱动放大电路，以及电流采样电路和温度采样电路，所述驱动放大电路的第一输出端连接电流采样电路的输入端、第二输出端连接温度采样电路的输入端，所述电流采样电路的第一输出端连接反馈电流处理与采样电路的输入端、第二输出端连接外控电磁阀，所述温度采样电路的输出端连接微处理器模块的第三输入端。

进一步地，所述反馈电流处理与采样模块包括依次电连接的输入接口、共模滤波电路、差模滤波电路、信号放大电路、信号滤波电路和输出接口，输入接口连接输出驱动及反馈电流采样模块的第二输出端，输出接口连接微处理器模块的第二输入端。

更进一步地，还包括用于为CAN接收及发送模块、微处理器模块、输出驱动及反馈电流采样模块和反馈电流处理与采样模块提供电源的电源模块，所述电源模块的输出端分别连接CAN接收及发送模块、微处理器模块、输出驱动及反馈电流采样模块和反馈电流处理与采样模块的电源端。

本发明通过CAN接收及发送模块接收外部控制信息，微处理器中的PI控制模块采集CAN数据、外控电磁阀实际电流信息，采用PI控制算法实现对外控电磁阀电流的精确控制，满足空调系统对外控电磁阀的电流控制需求，具有安全性高、可靠性和经济性好的优点。同时该系统具备诊断相关故障或者异常情况的能力，能够对不同的故障进行分级处理，实施安全保护措施，并把相关故障通过CAN接收及发送模块发给整车系统处理和显示。

附图说明

图1为的控制系统框图。

图2为本发明电源转换模块的示意图。

图3为本发明CAN接收及发送模块的示意图。

图4为本发明输出驱动及反馈电流采样模块的示意图。

图5为本发明反馈电流处理与采样模块的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明外控电磁阀电流控制装置包括

电源模块，用于为CAN接收及发送模块、微处理器模块、输出驱动及反馈电流采样模块和反馈电流处理与采样模块提供电源；

CAN接收及发送模块，用于接收的外部电流控制指令并发送至微处理器、接收微处理器接收反馈的驱动器件温度信号及报警信号并发送至整车系统；

输出驱动及反馈电流采样模块，用于接收微处理器模块发送的PWM控制指令并对其驱动放大后输出至外控电磁阀，用于采集外控电磁阀的实际电流并发送至反馈电流处理与采样模块，用于将自身驱动器件温度对应的电压信号发送至微处理器模块；

反馈电流处理与采样模块，用于接收输出驱动及反馈电流采样模块发送的实际电流并对其进行放大处理后发送至微处理器模块；

微处理器模块，用于根据接收的外部电流控制指令和外控电磁阀的实际电流采用PI控制算法计算输出PWM控制波形至输出驱动及反馈电流采样模块，用于将驱动器件的温度信号及报警信号发送至CAN接收及发送模块；

所述电源模块的输出端分别连接CAN接收及发送模块、微处理器模块、输出驱动及反馈电流采样模块和反馈电流处理与采样模块的电源端，所述CAN接收及发送模块的第一数据传输端连接微处理器模块的第一输入端和第一输出端、第二数据传输端连接连接外部控制电路，所述微处理器模块的第二输入端连接反馈电流处理与采样模块的输出端、第三输入端连接输出驱动及反馈电流采样模块的第一输出端、第二输出端连接输出驱动及反馈电流采样模块的输入端，所述输出驱动及反馈电流采样模块的第二输出端连接反馈电流处理与采样模块的输入端、第三输出端连接外控电磁阀。

如图2所示，电源转换模块1包括依次电连接的输入电路11、保护电路12、升压电路13、储能电路14、反馈电路15、降压电路16和输出接口17。

输入电路11包括两个输入接口ING1和ING2，以及二极管D1和二极管D2，两个输入接口ING1和ING2的一端均连接车身电源，另一端分别连接到二极管D1和二极管D2，二极管D1和二极管D2的输出并联作为保护电路2的输入。

保护电路12输入端对E-直接连接稳压管D3，稳压管D3为TVS功率管，稳压管D3并联铝电解电容C1和陶瓷电容C2，保护电路2输出作为升压电路3的输入。

升压电路13由电感L、MOS管Q、电阻R3、快反二极管D4、芯片U1、控制单元ECU组成，芯片U1为PWM IC芯片，保护电路2输出作为升压电路3的输入，和电感L的一端相连，电感L的另一端连接快反二级管D4的阳极和MOS管Q的D端，MOS管Q的S端通过电阻R3连接到E-和芯片U1的电流采样端I；MOS管Q的G端连接到芯片U1的PWM端；芯片U1芯片的UFB端和反馈电路5相连，芯片U1的EN端与控制单元ECU相连；快反二极管D4阴极作为储能电路4的输入。

储能电路14由铝电解电容C3和陶瓷电容C4组成，快反二极管D4的阴极和铝电解电容C3、陶瓷电容C4相连，铝电解电容C3和陶瓷电容C4并联，另一端连接到E-；

反馈电路5由电阻R1和电阻R2组成，电阻R1和电阻R2串联，一端连接快反二极管D4的阴极，另一端连接到E-，电阻R1和电阻R2的连接处连接到PWM IC芯片U1的UFB端。

降压电路16由LDO控制芯片U2、铝电解电容C5和陶瓷电容C6组成；快反二极管D4的阴极作为降压电路6的输入端口，与LDO控制芯片U2的PIN1相连，LDO控制芯片U2的PIN2脚连接到E-，LDO控制芯片U2的PIN3与铝电解电容C5和陶瓷电容C6相连，铝电解电容C5和陶瓷电容C6并联，另一端连接到E-,LDO控制芯片U2的PIN3连接到输出接口17，输出接口17分别与CAN接收及发送模块、微处理器模块、输出驱动及反馈电流采样模块和反馈电流处理与采样模块的电源端连接。

如图3所示，CAN接收及发送模块2包括第一数据传输接口21、CAN接口模块22、电压平衡模块23、共模抑制模块24、终端电阻网络模块25、ESD模块26、电压抑制模块27和第二数据传输接口28，所述CAN接口模块22的输入端连接第一数据传输接口21、两个输出端分别连接电压平衡模块23和共模抑制模块24的输入端，第一数据传输接口21连接微处理器模块3的第一输入端和第一输出端，所述共模抑制模块24的输出端连接终端电阻网络模块25、ESD模块26和电压抑制模块27的一端以及第二数据传输接口28，所述电压平衡模块23的输出端连接终端电阻网络模块25的一端，所述终端电阻网络模块25、ESD模块26和电压抑制模块27的另一端均连接第二数据传输接口28，第二数据传输接口28连接外部控制电路(图中未显示)。CAN接收及发送模块2中的各模块均可双向传输数据，即模块的输入端也可以是输出端，如第一数据传输接口21既可以接收微处理器模块发送的信息，也可以向微处理器模块发送信息。

第一数据传输接口21一端连接到微处理器模块3的RXD和TXD接口、另一端作为CAN接口模块22的输入或输出。

CAN接口模块22由芯片U90组成，芯片U90电压端连接到VCC(即电源转换模块的5V输出端)；电压平衡模块23由电阻R90和电容C90组成，共模抑制模块24由L90组成，终端电阻网络模块25由电阻R91和电阻R92组成；ESD模块26由电容C91和电容C92组成；电压抑制模块27由D90组成；电阻R90一端连接芯片U90、另一端连接电阻R91、电阻R92和电容C90一端，电阻R91和电阻R92的另一端分别连接L90的两个输出端，L90的两个输出端还分别连接第二数据传输接口的两个接口，电容C90另一端接地，电容C91和电容C92的一端分别连接第二数据传输接口28的两个接口，另一端均接地，D90的两端分别第二数据传输接口28的两个接口。

如图4所示，输出驱动及反馈电流采样模块4包括依次电连接的输入接口41、滤波电路45、限压电路43和驱动放大电路44，以及电流采样电路45和温度采样电路46，输入接口41连接到微处理器器的PWM接口(即第二输出端)，所述驱动放大电路44的第一输出端连接电流采样电路45的输入端、第二输出端连接温度采样电路46的输入端，所述电流采样电路45的第一输出端47连接反馈电流处理与采样电路5的输入端、第二输出端48连接外控电磁阀6，第二输出端48也同时连接反馈电流处理与采样电路5的输入端，所述温度采样电路46的输出端49连接微处理器模块3的AD接口(即第三输入端)。

具体地，滤波模电路42由电阻R70和电容C70组成，限压电路43由R71和C71组成；驱动放大电路44由驱动器件U73组成，电流采样电路45由电阻R72组成，温度采样电路46由电阻R73和电容C72组成。

如图5所示，反馈电流处理与采样模块5包括依次电连接的输入接口51、共模滤波电路52、差模滤波电路53、信号放大电路54、信号滤波电路55和输出接口56，输入接口51包括两个接口，连接输出驱动及反馈电流采样模块4的第二输出端(即连接图4中电流采样电路45的第一输出端47和第二输出端)，输出接口56连接微处理器模块的第二输入端。共模滤波电路52由电阻R80、电阻R81和电容C81组成，差模滤波电路53由电容C80和电容C82组成，信号放大电路54由芯片U80组成，信号滤波电路55由电阻R82和电容C83组成。

本发明微处理器模块3通过CAN接收及发送模块从外部控制电路获取电流控制指令(电流设定值)、通过反馈电流处理与采样电路和输出驱动及反馈电流采样电路获取外控电磁阀的实际电流，微处理器模块3内部的PI控制模块根据电流控制指令和实际电流采用PI控制算法计算输出适当的PWM控制波形，PWM控制波形通过输出驱动及反馈电流采样模块的放大后驱动外控电磁阀，实现对外控电磁阀电流的精确控制，满足空调系统对外控电磁阀的电流控制需求。通过大量的测试数据，本发明恒流控制精度可达±15mA，满足外控阀控制要求。

同时本发具备诊断相关故障或者异常情况的能力，输出驱动及反馈电流采样模块4中的温度采样电路46实时反馈与驱动器件温度对应的电压信号至微处理器模块，微处理器模块根据接收到的不同信号对驱动器件的温度进行判断，实现对不同的故障进行分级处理，并把相关故障通过CAN接收及发送模块发给整车系统处理和显示。

输出驱动及反馈电流采样模块4中驱动器件U73正常运行情况下，该器件温度小于60℃，当驱动器件U73温度大于等于60℃至85℃，系统可以正常工作，微处理器模块3接收与该温度对应的电压信号进行判断后通过CAN接收及发送模块2向整车系统提供驱动器件U73温度异常报警；当驱动器件U73温度大于85℃至125℃，温度采样电路46输出恒定电压值，微处理器模块3接收到该电压值后将判断的温度信号(85℃至125℃)通过CAN接收及发送模块2通知整车系统该装置出现故障，进入安全运行模式；当驱动器件温度大于125℃，输出驱动及反馈电流采样模块4停止向反馈电流处理与采样模块发送电流，同时微处理器模块3通过CAN接收及发送模块2通知整车系统该装置出现严重故障，需要维修。输出驱动及反馈电流采样模块4输出的是与驱动器件温度对应的电压信号，驱动器件的具体温度由微处理器模块判断。

本装置是一种可配置装置，可以独立使用，也可以与别的系统进行集成。在本装置集成的过程中，不会对其它系统进行颠覆性的时间和开发验证，缩短了开发周期。经过大量的试验验证，台架试验和实车测试，该装置的各项性能指标优越。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。