浅析车身域控制器BDU集成空调的应用

随着汽车配置复杂度的增加，电子系统越来越复杂。过多的ECU加上相应的线束，增加了空间布置的难度，众多分散的运算控制单元也在一定程度上造成算力的浪费。针对以上问题，功能域在一定程度上解决了分布式架构单系统算力浪费以及控制器的数量过多等问题，同时在成本上也有明显的降低。

车身域控制器BDU是集成了门锁、PEPS、雨刮、内外灯、座椅、TPMS等所有车身电子的，一个集成度高且功能强大的车身域控制器。空调负责乘客舱内的温度调节、除霜除雾、以及车内空气质量净化，是车内舒适性控制器（见图一）。本文将从车身域控制器BDU集成空调的应用实例，来介绍功能域集成空调的实际应用。

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硬件布置

空调控制模块分为集成式自动空调控制器ATC和空调面板CCP+空调模块CCM两种形式（见图二），这两种形式均由按键模块、显示模块及功能模块组成。

其中，按键和LCD/LED显示部分属于外观件，用户对按键间的间隙、手感，以及显示的亮度和均匀性等都有着严格的要求。随着OEM车型平台的扩展升级和用户对内饰需求的不断改变，这些都造成了空调面板造型的不断改变，从而要求按键模块及显示模块做相应的更改。

■ 集成式自动空调控制器ATC是将按键模块、显示模块及功能模块高度集成的，无法快速满足上述迭代需求对空调面板部分的频繁升级，且这种升级都是对功能模块部分做无意义的消耗。

■ 空调面板CCP+空调模块CCM模式，是将空调控制模块一分为二，两个部分之间通过LIN进行通信。显示和按键部分做成空调面板CCP，功能部分做成空调模块CCM。上述迭代需求仅在造型和外观进行升级，只需要更新空调面板CCP部分，空调模块CCM功能并不受影响。空调模块CCM除了在尺寸上远小于车身控制器，外观和结构上的要求和车身控制器是完全一样的，这也为集成到BDU的应用提供了条件。

BDU在硬件上除了增加配置步进电机所需的驱动芯片外、还增加了有刷电机类的鼓风机LPM电路。此外，空调模块所需的直流风门电机的H桥驱动，传感器的模拟采样和PWM输入捕获，CAN/LIN收发器，以及高低边驱动等，都可以在BDU上找到可以共用或相似的电路。

因此，在BDU原有的产品基础上增加上述的电路和相应的产品尺寸，就可以实现BDU集成空调的应用，空调面板CCP仍作为LIN的子节点与BDU进行按键和显示的交互。

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功能实现

空调模块功能在本质上是温度的控制，而任何温度的变化，对传感器和空调系统来说都是需要经过时间才能被响应。

所以，自动空调控制系统属于实时性要求不高的延迟系统，这样从功能调度上来说10ms的运行周期基本可以满足空调的功能软件需求。由于空调模块CCM的低时效性，不会占用BDU过大的系统开销而影响BDU其它功能的正常运行，是非常适合集成在BDU中。

从功能具体实现上来说，空调的功能通过MATLAB的Simulink/Stateflow实现，主要分为以下四个部分：

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HMI用于识别来自用户的按键，语音输入仲裁和执行，并将运行状态输出用于显示；

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Input主要用于采集传感器的输入，传感器的补偿和修正，起雾风险计算等；

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控制算法负责计算空调系统在当前工况下所需要的输出和舒适性修正；

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Output驱动根据计算的输出驱动相关负载进行温度调节，空气净化等。

上述的这些功能作为一个单独的应用层软件ASW集成在BDU中，这种集成的应用从底层、架构、网络通信等方面来说，大量冗余的软件开发工作量被大幅度的缩减。

在新的电子电气架构下，新一代的车身域控制器不断的开发和拓展，BDU集成空调是其中的一个小实例，将会有更多模块功能集成到BDU，打造更加功能强大的车身域控制器。

编辑：jq