徐竹開 環(huán)翾

[摘? ? 要]本文介紹一種新能源車電動(dòng)出風(fēng)口的控制方法，闡述控制器如何通過LIN總線控制出風(fēng)口電機(jī)自學(xué)習(xí)，正常工作，以及故障處理，另外還介紹幾種電動(dòng)出風(fēng)口的控制模式。

[關(guān)鍵詞]新能源車;出風(fēng)口;控制方式

[中圖分類號(hào)]F426.471;X51 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）01–00–02

A Control Method for Electric Air Outlet of New Energy Vehicle

Xu Zhu-kai，Huan Xuan

[Abstract]This paper introduces a new energy vehicle electric outlet control method， mainly describes how the controller through LIN bus control outlet motor self-learning， normal work， and troubleshooting. In addition， several control modes of electric air outlet will be introduced.

[Keywords]new energy vehicle; air outlet; control mode

特斯拉汽車的橫空出世，改變了傳統(tǒng)汽車行業(yè)的格局，國(guó)內(nèi)越來越多的企業(yè)投入到新能源造車行業(yè)。隨著新能源車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化，各車企對(duì)汽車的智能化要求越來越高。本文所述的電動(dòng)出風(fēng)口能夠精細(xì)控制吹風(fēng)方向，配合大屏控制可以多組實(shí)現(xiàn)自由風(fēng)，鏡像風(fēng)，自動(dòng)掃風(fēng)等智能吹風(fēng)模式，與傳統(tǒng)汽車空調(diào)出風(fēng)口相比更加智能。

1 系統(tǒng)介紹

如圖1所示，本文所述電動(dòng)出風(fēng)口分為4組。每組由2個(gè)LIN步進(jìn)電機(jī)控制，1個(gè)控制機(jī)械葉片上下轉(zhuǎn)動(dòng)，1個(gè)控制機(jī)械葉片左右轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破鹘邮諄碜源笃恋目刂菩盘?hào)，控制4組出風(fēng)口的出風(fēng)方向。1，3，5，7號(hào)電機(jī)控制水平方向，2，4，6，8號(hào)相機(jī)控制豎直方向。8個(gè)LIN電機(jī)由控制器通過LIN總線進(jìn)行控制。其中1號(hào)電機(jī)控制節(jié)點(diǎn)地址0x01，應(yīng)答節(jié)點(diǎn)地址0x21，2號(hào)電機(jī)控制地址0x02，應(yīng)答地址0x22，依次類推。LIN總線上一共16個(gè)節(jié)點(diǎn)，控制周期為160 ms。

2 控制方法

2.1 自學(xué)習(xí)

電動(dòng)出風(fēng)口每個(gè)電機(jī)自學(xué)習(xí)流程是一樣的。主要原理是通過堵轉(zhuǎn)反饋計(jì)算出電機(jī)的有效行動(dòng)范圍，并根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置起始位及各個(gè)控制位置的步數(shù)。具體控制步驟如下：

（1）上電請(qǐng)求清除所有標(biāo)志位（VGA_ClearFlagReq置14）;請(qǐng)求電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置1）;啟動(dòng)自學(xué)習(xí)計(jì)時(shí)器T1。

（2）等待復(fù)位標(biāo)志清除后（讀VGA_ResetSts為0）。停止請(qǐng)求標(biāo)志位清除（VGA_ClearFlagReq置0）;允許電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置0）;設(shè)置當(dāng)前起始位置為8000步（VGA_StartPstReq置8000）;請(qǐng)求當(dāng)前位置有效（VGA_PstValidReq置1）。

（3）等待電機(jī)停止模式恢復(fù)（讀VGA_StopModeSts為0）。請(qǐng)求電機(jī)線圈通電（VGA_CoilEnergReq置1）;設(shè)置目標(biāo)位置為0（VGA_TargetPstReq置0）;設(shè)置目標(biāo)位置有效（VGA_PstValidReq置0）;此時(shí)電機(jī)會(huì)持續(xù)往逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

（4）等待電機(jī)堵轉(zhuǎn)（讀VGA_BlockSts為1）。清除所有標(biāo)志位（VGA_ClearFlagReq置14）;請(qǐng)求電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置1）。

（5）等待電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（讀VGA_StopModeSts為1），等待電機(jī)堵解除（讀VGA_BlockSts為0）。停止請(qǐng)求標(biāo)志位清除（VGA_ClearFlagReq置0）。當(dāng)前位置即為起始位，設(shè)起始步數(shù)為1000（VGA_StartPstReq置1000）;請(qǐng)求當(dāng)前位置有效（VGA_PstValidReq置1）。

（6）等待起始步數(shù)設(shè)置成功讀（VGA_PstValidSts為1）。設(shè)置目標(biāo)位置為65534（VGA_TargetPstReq置65534）;設(shè)置目標(biāo)位置有效（VGA_PstValidReq置0）;允許電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置0）;此時(shí)電機(jī)會(huì)持續(xù)往逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

（7）等待電機(jī)堵轉(zhuǎn)（讀VGA_BlockSts為1）。清除所有標(biāo)志位（VGA_ClearFlagReq置14）;請(qǐng)求電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置1）。

（8）等待電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)（讀VGA_StopModeSts為1），等待電機(jī)堵解除（讀VGA_BlockSts為0）。請(qǐng)求清除所有標(biāo)志位（VGA_ClearFlagReq置14）。讀取當(dāng)前位置N（N等于VGA_PstSt值），電機(jī)整個(gè)行程步數(shù)為N-1000。

（9）允許電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（VGA_StopModeReq置0）;停止請(qǐng)求標(biāo)志位清除（VGA_ClearFlagReq置0）;設(shè)置目標(biāo)位置有效（VGA_PstValidReq置0）。

經(jīng)上述步驟后，電機(jī)自學(xué)習(xí)完成，得到電機(jī)的有效行動(dòng)步數(shù)（N-1000）。實(shí)際學(xué)習(xí)過程中還會(huì)監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)是否超時(shí)（T1溢出），學(xué)習(xí)得到步數(shù)是否有效等判斷。超時(shí)或者學(xué)習(xí)步數(shù)無效則重新學(xué)習(xí)。為了保護(hù)電機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)，1個(gè)上電周期內(nèi)重新學(xué)習(xí)3次則停止再次學(xué)習(xí)。

2.2 工作

2.2.1 電源模式處理

控制器第一次上電或上次為異常斷電時(shí)，電動(dòng)出風(fēng)口進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式。8個(gè)電機(jī)同時(shí)開始自學(xué)習(xí)，等待8個(gè)電機(jī)都學(xué)習(xí)成功后根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)分配各個(gè)擋位步數(shù)，進(jìn)入正常工作。若電機(jī)3分鐘內(nèi)未完成自學(xué)習(xí)，則認(rèn)為故障，停止線圈供電并存儲(chǔ)故障代碼，其他正常電機(jī)進(jìn)入正常工作。

控制器判斷到熄火，等待電機(jī)走到指定位置后E方存儲(chǔ)當(dāng)前步數(shù)，并置電動(dòng)出風(fēng)口電機(jī)有效存儲(chǔ)標(biāo)志。

點(diǎn)火喚醒后，判斷所有電動(dòng)出風(fēng)口電機(jī)有效存儲(chǔ)標(biāo)志是否為1，如果都為1則電動(dòng)出風(fēng)口進(jìn)入正常工作流程，否則電動(dòng)出風(fēng)口進(jìn)入自學(xué)習(xí)模式。

2.2.2 工作模式

每組出風(fēng)口電機(jī)都包含水平與豎直兩個(gè)方向控制，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)各自可以分成數(shù)擋，組成一個(gè)矩陣。本文中1，2，3，4號(hào)電機(jī)控制主駕駛員側(cè)風(fēng)，5，6，7，8控制副駕駛員側(cè)風(fēng)。每個(gè)方向都分為5檔。

如圖2所示，1號(hào)電機(jī)在位置3，2號(hào)電機(jī)在位置2，3號(hào)電機(jī)在位置2，4號(hào)電機(jī)位置3，5號(hào)電機(jī)在位置3，6號(hào)電機(jī)在位置2，7號(hào)電機(jī)在位置5，8號(hào)電機(jī)在位置5。

（1）自由模式

自由模式時(shí)，每組電動(dòng)出風(fēng)口電機(jī)獨(dú)立控制，不受其他組影響。例如當(dāng)控制器接收到大屏的位置信號(hào)主駕左（2，3），主駕右（1，3）副駕左（3，3），副駕右（2，5），則1號(hào)電機(jī)走到2位置，2號(hào)電機(jī)走到3位置，3號(hào)電機(jī)走到1位置，4號(hào)電機(jī)走到3位置，5號(hào)電機(jī)走到3位置，6號(hào)電機(jī)走到3位置，7號(hào)電機(jī)走到2位置，8號(hào)電機(jī)走到5位置。

（2）掃風(fēng)模式

電動(dòng)出風(fēng)口可以工作在水平掃風(fēng)和豎直掃風(fēng)2個(gè)模式。水平掃風(fēng)時(shí)，水平方向坐標(biāo)自動(dòng)控制，豎直方向走到默認(rèn)中間位置。收到水平掃風(fēng)控制命令后1，3，5，7號(hào)電機(jī)不管處于什么位置，立刻向右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)最右邊位置后等待其他電機(jī)，當(dāng)所有電機(jī)達(dá)到最右邊位置后再全部切換到向左轉(zhuǎn)動(dòng)，所有電機(jī)都達(dá)最左邊位置再全部切換成向右轉(zhuǎn)動(dòng)，依此循環(huán)。因?qū)嶋H控制中各水平方向電機(jī)行程與收到LIN命令時(shí)間不一樣，所有必須判斷電機(jī)全部到位再切換方向。豎直方向掃風(fēng)跟水平方向掃風(fēng)控制類似。

3 故障處理

電機(jī)在運(yùn)行中隨時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)反饋狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)處理如下：

（1）檢測(cè)到過溫標(biāo)記時(shí)（VGA_BlockSts為0x1）時(shí)，需要馬上停止電機(jī)運(yùn)動(dòng)并清除故障標(biāo)志位，重新進(jìn)入自學(xué)習(xí)。

（2）檢測(cè)到過溫標(biāo)記時(shí)（VGA_TempSts為0x2），控制器需要請(qǐng)求執(zhí)行器進(jìn)入停止模式（VGA_StopModeReq=0x1），且執(zhí)行器線圈斷電（VGA_CoilEnergReq=0x0）。等待退出過溫（VGA_TempSts為0x0）后，執(zhí)行線圈通電（VGA_CoilEnergReq=0x1），進(jìn)入自學(xué)習(xí)。

（3）檢測(cè)電機(jī)發(fā)生電器故障時(shí)（VGA_FaultSts為0x1），控制器需要電機(jī)進(jìn)入停止模式VGA_StopModeReq=0x1，且執(zhí)行器線圈斷電VGA_CoilEnergReq=0x0。當(dāng)電氣故障消除時(shí)，控制器必須發(fā)送控制幀重新使線圈通電VGA_CoilEnergReq=0x1，進(jìn)入自學(xué)習(xí)。

（4）檢測(cè)到過壓（VGA_VoltSts為0x1）或欠壓標(biāo)記（VGA_VoltSts為0x2）時(shí)，控制器需要請(qǐng)求執(zhí)行器進(jìn)入停止模式（VGA_StopModeReq=0x1）。當(dāng)故障消除時(shí)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)后運(yùn)行到請(qǐng)求位置。

4 結(jié)論

本文提出來的一種新能源車電動(dòng)出風(fēng)口的控制方法對(duì)電動(dòng)出風(fēng)口控制進(jìn)行了詳細(xì)闡述。實(shí)際控制中還會(huì)與模式電機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)等有邏輯關(guān)聯(lián)，由于篇幅限制，不詳細(xì)說明。該方法已經(jīng)在量產(chǎn)車上經(jīng)過了驗(yàn)證，目前運(yùn)行情況較好。

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