风门执行器的作用（风门执行器的工作原理）

无论炎热的夏季还是寒冷的冬季，乘客始终可以通过车内的加热和冷却系统享受舒适的车内环境。这些供暖、通风和空调(HVAC) 系统的复杂性和自动化程度也因车辆类别而异。经济型轿车可能需要驾驶员手动转动旋钮来控制温度，而在高端车辆中，传感器可以自动控制车内温度，同时控制空气湿度和质量。

空气流动

无论何种车型，汽车暖通空调系统都需要交换空气，在此过程中改变空气的温度、湿度和质量。

让我们看看空气运动是如何工作的。空气可以从机舱外部或内部吸入系统。也可以通过蒸发器或热交换器送入HVAC系统进行调节；空调后的空气分布在整个机舱内，以保持乘客的双脚温暖或防止挡风玻璃起雾。

空气以多种方式流动：从外部到蒸发器再到挡风玻璃，或者从内部到热交换器再到机舱底部的通风口。那么暖通空调系统如何控制空气的流动方式呢？

图1 显示了HVAC 系统的侧视图。关键部件均标有数字，箭头指示气流方向。图1 中的第4 部分至第8 部分显示了风门执行器。橙色虚线代表阻尼器移动的区域，而橙色实线代表阻尼器。 HVAC 系统中风门执行器的数量取决于系统—— 的整体复杂性，无论是单区域还是多区域HVAC。

图1：汽车HVAC 由八个组件组成：1=鼓风机、2=蒸发器、3=加热器、4=进气风门、5、6 和7=空气分配风门、8=空气混合风门

风门执行器

空气在HVAC 系统中通过管道流动；风门通过全部或部分打开或关闭管道段来控制空气流动。风门执行器（也称为风门）是移动风门的电气装置。

汽车HVAC 系统中的风门执行器分为三种类型：

进气风门执行器（图1 中的组件4）：该风门执行器控制调节空气源—— 外部空气或车辆内的再循环空气。驾驶员可以使用再循环按钮或HVAC 系统根据内部空气质量传感器的数据来控制风门执行器的位置。

空气混合风门执行器（图1 中的项目8）：该风门执行器将暖空气（热交换器）和冷空气（蒸发器）混合以达到设定的空气温度。

空气分配风门执行器（图1 中的第5、6 和7 部分）：这种类型的风门执行器的数量根据车辆类别而变化，用于分配驾驶室中的空气。

直流

哪些电气设备负责驱动风门？正如控制空气流动的方法有很多一样，汽车制造商在驱动阻尼器的电气设备方面也有很多选择。其中包括带有电位计的有刷直流电机，用于感测阻尼器的位置；使用反电动势（反电动势）测量位置的三相无刷直流(BLDC) 电机或通过计算步数来测量位置的步进电机。这些直流电机通过不同尺寸的齿轮驱动阻尼器。

更多选择

选择电机后，HVAC 系统工程师还可以选择驱动电机的架构。如前所述，风门执行器可以本地或远程控制。在本地控制中，控制电机的电子设备位于电机附近，即电机控制IC 与电机集成在同一外壳中（参见图2 中的风门执行器控制）。局域互连网络(LIN) 等通信协议控制电机将风门驱动到特定位置。在远程控制中，控制电机的电子设备位于远离风阀执行器的HVAC 控制单元中（见图3）。电机驱动器和HVAC 控制单元上的微控制器之间的通信可以通过串行外设接口(SPI) 甚至通过并行数字控制接口来实现。 Texas Instruments 的DRV8912-Q1 是通过SPI 连接到微控制器以远程驱动风门执行器的设备示例。

图2 和图3 展示了两种可能的架构。图2中的架构比图3中的架构更复杂；然而，图2 中的架构提供了更大的设计可扩展性和灵活性。

图2：风门执行器电机的远程控制

图3：风门执行器的集成电机驱动器

更多选择

我们来看看单片机和电机驱动控制IC之间的连接。 HVAC 系统设计人员对于这种连接也有多种选择。微控制器可以使用数字通信接口（例如SPI）连接到电机驱动器，也可以使用控制线直接连接到电机驱动器。图4 和图5 说明了这些选项。

图4：微控制器使用SPI 与电机驱动器通信

图5：微控制器直接控制电机驱动器

简化组件

BLDC 和步进电机的驱动器电子设备比驱动有刷直流电机所需的驱动器电子设备更复杂。如果您选择使用有刷直流电机来移动风门，那么使用直接驱动风门电机的电机驱动器具有明显的优势。 —— 在硬件和软件方面都更简单。

审稿编辑：郭婷