汽车空调压缩机国产方案推荐

引言

       随着汽车技术的不断发展,电动空调系统逐渐成为现代车辆的重要组成部分。空调压缩机利用电动机驱动,具有高效节能、响应迅速等优点,与传统的机械式压缩机相比,能够显著提高车辆的燃油经济性和舒适性。为了实现电动空调压缩机的优化控制,实现其在不同工况下的最佳性能,控制器的设计与电机控制方案显得尤为重要,我司现推荐杰发科技AC7840x或旗芯FC4150x为主控搭配的控制方案,该方案深受客户和市场认可。本文将探讨电动空调压缩机控制器的设计要求以及电机控制的芯片国产选型,旨在为电动空调压缩机的应用提供参考,推动汽车空调技术的进一步发展。

详情参考如下:

汽车电动空调压缩机电机控制器国产方案


基于AC7840x or FC4150x的空调压缩机主要节点框图


汽车电动空调压缩机电机控制器是汽车空调系统的重要组成部分,其主要功能是控制电动压缩机的启动、停止、运行速度以及保护电机等。电机控制板的方案设计通常涉及多个关键器件,以下是主要器件的详细功能介绍:

  1. 主控制器(MCU):作为控制中心,主控制器负责处理输入信号、执行控制算法并驱动其他器件。它可以根据多个关键器件的反馈信息调节压缩机的工作状态。

  2. 集成功率模块(IPM):在电动机控制方面,IPM模块可以起到电动机驱动的功能, IPM模块包含功率半导体器件,可以实现对电动空调压缩机电动机的精确控制,提供高效的电力转换,确保压缩机以最佳效率工作。以及通过PWM技术,IPM能够调节电动机的转速,确保在不同工况下提供合适的压缩机转速。同时集成化设计也有保护器件、高效率和通信与监控的功能。
  3. 低压差线性稳压器(LDO):LDO能够提供稳定的输出电压,确保控制器和电动机驱动电路在变化的输入电压条件下仍能正常工作。这对于保持系统性能至关重要,尤其是在汽车电源电压波动时。
  4. 稳压器:在该方案中,稳压器的主要作用是提供稳定、可靠的电压供应,确保控制系统中不同电子元件(如微控制器、传感器、执行机构等)能够正常工作。通过调节电压,能够应对汽车电池电压波动的影响,为系统中的各个部件提供所需的精准电压,保障系统的稳定性、可靠性与高效运行。
  5. 运放/比较器:运放和比较器起到的作用涵盖了信号放大、处理、比较、反馈控制、保护和故障诊断等多个方面。通过优化信号处理和控制策略,提高电动空调系统的性能、稳定性和安全性。
  6. 数字隔离:数字隔离通常可以在MCU和CAN通讯之间提供电气隔离、噪声抑制、可靠信号传输和故障保护等功能,可以提高系统的稳定性、安全性,减少系统故障的风险,更符合汽车行业的要求和规范。
  7. 隔离放大器:隔离放大器不仅可以在电机和运放之间提供精确的电流监测功能,确保系统的过流保护和安全运行,还通过电气隔离提高系统的抗干扰能力和可靠性。通过放大和线性化电流信号,增强控制系统的反馈能力,使得压缩机能够在高效、稳定的状态下运行,确保空调系统的长期可靠性和性能。
  8. CAN控制信:CAN通过各个电子控制单元之间的实时数据通信,使电动空调系统能够与汽车的其他控制系统(如引擎管理系统、车身控制模块等)进行信息交换。同时采用多主机结构,支持多路数据传输,能够有效减少延迟,提升系统的响应速度。
  9. 带电可擦可编程只读存储器(EEPROM):EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。在空调压缩机方案中,可以用于保护设备的重要数据,在设备启动时供控制系统读取。当压缩机系统发生故障或异常时,EEPROM可以存储故障代码和错误信息,帮助技术人员进行诊断和维修。也可以通过存储程序代码的完整性,防止非法操作或未经授权的修改。

















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杰发|AC7840x系列(主控制器)

品牌介绍:

杰发科技专注于汽车电子芯片及相关系统的研发与设计,成立于2013年,国内最早汽车芯片设计企业之一。四维图新全资子公司。合肥、深圳、上海、武汉设有研发及市场销售中心,主要产品有MCU、SOC、胎压芯片和音频功放。其中SOC和MCU车规级产线出货量遥遥领先,与全球众多主流车厂及Tier 1合作,芯片搭载到国内超95%以上的整车厂。车规级MCU有AC7801x系列、AC7802x系列、AC781x系列和AC784x系列。片内Flash最高可达4M CFlash(分为两个bank,2M + 2M)和256KB的DFlash,最大512KB的系统SRAM。MCU累计出货量超7000万颗


产品介绍:

杰发AC7840x系列芯片作为主控制器。

  • 高达120MHz的ARM Cortex-M4F内核,具备车规级标准;

  • 芯片内置高速存储器,提供丰富的I/O端口和多种外设接口;

  • 电压范围为2.7V至5.5V,

  • 片内Flash最高可达1M CFlash(分为两个bank,512KB + 512KB)和128KB的DFlash,均支持ECC校验。此外,最大128KB的系统SRAM(包含4KB的FlexRAM)同样支持ECC;

  • 在通信接口方面,AC7840x系列芯片提供了多种选择,包括CAN-FD、SPI、I2C、UART/LIN、ADC和CMP;

  • 该芯片还具备强大的功能和信息安全性,符合ISO 26262 ASIL-B标准,并集成了多种安全特性,如AES-128 ECB、AES-128 CBC、AES-128 CMAC、真随机数生成器和Miyaguchi-Preneel压缩算法API等;

  • 在待机模式下,CPU会断电,但支持15个GPIO和RTC唤醒,并保留32KB SRAM中的数据;

  • 支持密钥管理,最多可管理17个用户密钥;

  • 这些特点使得杰发AC7840x系列芯片在车辆应用中具备了高性能和高安全性;


产品优势:

AC7840x系列芯片凭借高效的内核、充足的资源、高等级功能安全、出色的信息安全、丰富的接口资源、优秀的通信协议支持、广泛的应用场景和完善的开发支持广受客户的好评;又因为AC7840x系列芯片还具有出色的成本优势和大量的出货量产经验,所以我司推荐选用该芯片的空调压缩机电控方案,让客户放心和安心。


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AC7840x系统框图






























芯|FC4150(主控制器

品牌介绍:

苏州旗芯微半导体有限公司成立于2020年10月,基于ARM Cortex M4、M7等系列架构构建面向汽车不同应用场景的高性能、高可靠性的片上系统,开发智能汽车高端控制器芯片。通过采用自研IP,多核锁步等技术以及车规芯片的六西格玛模拟电路设计流程,设计出覆盖安全标准ISO26262ASIL-B至ASIL-D的全系列产品家族。公司产品均满足车规AEC-Q100、功能安全标准ISO26262以及各项车规可靠性测试,可广泛应用于车身、中控、域控、底盘、安全、动力、电池管理等领域。


产品介绍:

FC4150产品家族是一款高性能ASIL-B车规级MCU,专为车身智能控制应用设计。

  • 基于Cortex-M4F内核,具备DSP指令集和浮点运算单元(FPU),并内置8KB指令Cache;

  • 工作频率高达150 MHz,支持ASIL-B功能安全等级,并配备HSM硬件加密引擎;

  • 可提供高达2MB的Flash、256KB的D-Flash以及高达256KB的带ECC的SRAM,满足各种存储需求;

  • 它还拥有丰富的外设和通讯接口,包括内置支持IEEE1588和AVB的10/100Mbps以太网接口,以及6个FlexCAN模块,其中部分支持CAN-FD和PNET;

  • 产品已通过AEC-Q100 Grade1等级认证,确保其可靠性和安全性;


产品优势:

FC4150x系列产品具有高主频、丰富的存储资源、出色的运算加速,并具备多种安全机制,支持以太网通信(部分型号),适用于广泛的汽车应用场景,在本地化服务方面具有优势。选型该芯片搭建空调压缩机方案也是众多客户广泛认可的选择。



FC4150Fx系统框图


FC4150Fx系列选型如下:































瓴芯|LN20x42Q1 (LDO)

品牌介绍:

瓴芯电子科技(无锡) 有限公司,成立于2017年,产品包括开关稳压器(DC-DC), 线性稳压器(LDO),多路集成电源,LED驱动和高边开关。在国内外知名车厂>40家量产,零部件供应商>200家量产,产品出货超2亿颗。拥有57个发明专利(14个全球专利),10个实用 新型专利。实施全流程车规体系,对车规的理解与管控贯穿于芯片定义到售后支持的整个生命周期。对任何环节的任何质量问题,快速反馈,高效迭代,持续优化。致力于高质量、高可靠性、0DPPM的车规目标。


产品介绍:

LN20542Q1是一款超低静态电流,低压差线性稳压器(LDO)。

  • 具有2.75V至42V的宽输入电压范围。输出固定5V,输出电流最高可达200mA;

  • 静态电流在关断时小于1μA,而在空载条件下,静态电流小于5.5μA;

  • 其是微处理器(MCU)应用的理想选择,它具有耐高压EN引脚,可直接由VIN或逻辑信号驱动;

  • 同时具有过流保护,过温关断和自动重启的保护功能;

  • 采用带有散热增强型焊盘的MSOP8-EP或DFN8封装;

LN20042Q1具有2.75V至42V的宽输入电压范围。

  • 输出电压可调,输出电流最高可达200mA;

  • 静态电流在关断时小于1μA,而在空载条件下,静态电流小于7.5μA;

  • 具有耐高压EN引脚,可直接由VIN或逻辑信号驱动,提供可调节延迟的PG信号,可以直接连接MCU的复位引脚;

  • 同时具有过流保护,过温关断和自动重启的保护功能;

  • 采用带有散热增强型焊盘的MSOP8-EP或DFN8封装;


产品优势:
瓴芯电子的LDO产品凭借高性能参数、优秀可靠性与稳定性、低功耗特性和灵活的应用场景成为了LDO产品中的出色选择,也是我们主推的LDO芯片品牌。

瓴芯LN20x42Q典型应用图





























融慧| RH1042Q(CAN通讯)

品牌介绍:

融慧集成电路科技(杭州)有限公司是一家 Fabless 的半导体设计公司。融慧的创始人都曾经工作于美国美信半导体(Maxim), 致力于提供高可靠性的车规和工业模拟芯片。融慧的短期计划是推出车规和工业级 CAN, LIN ,及 RS-485 等数据收发器产品。融慧的中期计划是研发出车规级 SBC (System Basis Chip),集中开发新能源汽车芯片。融慧的长期计划是成为一家高性能高可靠性车规级和工业级模拟芯片和系统的供应商。


产品介绍:

RH1042Q 是新一代高速 8Mbps 控制器局域网 (CAN) 收发器。

  • 符合 ISO11898-2:2016 和 SAEJ2284-1 至 SAEJ3384-5 高速 CAN 规范。该产品为 CAN 协议控制器和物理双线 CAN 总线之间提供了一个接口,适用于汽车和工业市场的 CAN 应用;

  • 具有两种操作模式:正常模式和待机模式,可通过STB引脚选择。正常模式允许数据速率超过8Mbps,待机模式将收发器置于极低电流模式,发射器关闭,接收器保持低电流工作模式;

  • 接收器输入具有 -40V 至 +40V 的扩展输入共模范围;

  • 该收发器还具有以 VIO 引脚为基准的集成电平转换器,允许收发器直接与具有 2.8V~5.5V 逻辑电平的MCU连接;


产品优势:

该收发器集成了许多保护功能,如热关断、限流、限制显性传输时间以避免通信冲突、高达 ±70V 的总线故障保护以及电源欠压或浮动时的故障保护。它还在总线引脚上提供强大的 ±25kV HBM、±15kV IEC 气隙和 ±8kV IEC 接触放电。


融慧RH1042Q参数表





























鸿翼芯| HER431( 3端可调并联稳压器)

品牌介绍:

广东鸿翼芯2021年8月总部成立于广州,在上海、北京设有研发中心。公司专注于车规级电子芯片设计,致力于解决车身动力总成和底盘芯片领域的技术空白及国产化替代。有完整的质量评估体系,有严格的车规体系验证和功能安全把关。


产品介绍:

HER431系列集成电路是3端可调并联稳压器,其主要应用包括充电器、电压适配器和开关电源。

以下为精密参考电压特征与功能:

  • 精确输出电压从2.5V到36V;
  • 高稳定性,能够承受电容负载;
  • 低温偏差:典型值为4.5mV;
  • 典型20PPM/℃的低等效全量程温度系数;
  • 吸收电流能力范围从1mA到100mA;
  • 低输出噪声;
  • 提供0.4%和0.8%两种公差的精密基准;
  • 工作温度范围为-40°C到125°C;
  • 封装类型为SOT23;


产品优势:

鸿翼芯的3端可调并联稳压器HER431是一款兼具高可靠性和安全性、高性能参数、高集成度和良好的兼容性的芯片产品。鸿翼芯的其他产品也具有较强的竞争力,在车身动力总成和底盘芯片领域,鸿翼芯是我司强烈推荐的国产芯片品牌之一。





























荣湃|Pai12xx系列/ Pai8300E(数字隔离器 /隔离放大器)

品牌介绍:

荣湃半导体(上海)有限公司成立于2017年,专注于模拟芯片的设计与研发, 公司产品包括数字隔离器、驱动(MOSFET IGBT driver)、接口(CAN、RS485)、采样(放大器、ADC)、光耦兼容等系列产品,广泛应用于电动汽车、工业控制、数字电源、智能电器等领域,产品性能和品质对标世界一流模拟集成电路厂商同类产品,部分关键性能指标有所超越。凭借独创的电容智能分压技术(iDivider技术),斩获多项隔离领域发明专利,实现了国产隔离芯片的突破。


产品介绍:

Pai12xx系列数字隔离器产品是荣湃半导体自主设计的产品。

  • 基于荣湃半导体独有的 iDivider技术和成熟的标准半导体CMOS工艺,Pai12xx系列数字隔离器具有出色的性能特征和可靠性,整体性能优于光耦和基于其他原理的数字隔离器产品;

  • 传输通道间彼此独立,可实现多种传输方向的配置,可实现1.5kV rms到5.0kV rms隔离耐压等级和DC到600Mbps信号传输;

  • 支持2.5V到5.5V 的工作电压,并支持 2.5V 到 5.5V 信号电平转换。当输入电源不供电或无输入信号,输出电源供电正常的情况下,隔离器输出默认电平;



Pai12xx应用简图


Pai8300E是一款高精度的差分输入,差分输出隔离放大器。

  • 高压侧低压侧之间隔离带支持符合UL1577认证,高达5kVRMS的电气隔离;

  • 与隔离电源协同工作,可以在保证电气功能的同时,分隔开高压侧与低压侧,提高系统抗扰度,并保护低压侧的设备与人身安全;

  • 内部集成输入共模过压和高压侧电源丢失检测功能,可以实现对空调压缩机的电流(通常与其负载、工作状态如启动、运行、停止紧密相关)的检测,确保其在安全范围内运行。通过检测电流变化,有助于故障诊断和保证系统安全;



Pai8300E应用简图





























 润石|运放/比较器


品牌介绍:

江苏润石科技有限公司是一家专注于高性能、高品质模拟/混合信号集成电路研发和销售的高科技半导体设计公司。公司主要产品线分为两类:信号链和电源管理,其中信号链包含运算放大器、比较器、模拟开关、数 据转换器、电平转换、电压基准源、逻辑器件;电源管理包含线性稳压器、DC/DC、负载开关、复 位及马达驱动。产品广泛用于汽车电子、新能源、工业控制、消费类电子、医疗设备、安防监控、仪 器仪表、智能家居以及信创等应用领域。


产品介绍:

润石的运算放大器(运放)和比较器在汽车电动空调压缩机控制器的电机控制方案中具有重要的功能和作用。

产品应用主要体现在:

  • 信号放大(增强传感器信号);

  • 信号处理(滤波和整形);

  • 比较功能(电平比较);

  • 反馈控制(实现闭环控制);


产品优势:

因此江苏润石是一家专注于高性能、高品质模拟/混合信号集成电路研发和销售的高科技半导体设计公司,不仅多样化的产品线和高性能的产品参数,他们的产品还拥有良好的电气特性和出色的可靠性。

产品选型如下:

















结语

在这一汽车电动空调压缩机控制器的电机控制方案中,我们介绍并推荐高效、精准的国产化方案,其不仅可以提高空调系统的能效,降低能耗,还可以增强系统的稳定性和响应速度。总之,让我们共同助力未来更环保、高效的汽车国产化方案的实现。
如果您对汽车电动空调压缩机控制器电机控制方案有任何疑问或想了解更多相关内容,请关注我们的公众号或留言与我们互动。让我们一同探索未来智能汽车安全的新篇章!



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