車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)需求分析

張瑾

摘要：依據(jù)當(dāng)今汽車行業(yè)實(shí)際情況，及當(dāng)前新能源汽車行業(yè)發(fā)展的大趨勢，通過對車載空調(diào)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行全面、細(xì)致的分析，將車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)難點(diǎn)，運(yùn)用科學(xué)的解決方法進(jìn)行需求分析，同時體現(xiàn)車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)；新能源汽車；需求分析

中圖分類號：U463 文獻(xiàn)識別碼：A 文章編號：1001-828X（2017）010-0-01

一、前言

隨著新型能源汽車的誕生和普及，與汽車相關(guān)的科學(xué)技術(shù)也發(fā)生了不同程度的改變，變化最顯著的技術(shù)之一就是車載空調(diào)技術(shù)。傳統(tǒng)的燃油汽車空調(diào)系統(tǒng)利用發(fā)動機(jī)來驅(qū)動空調(diào)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作，以達(dá)到車室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)和空氣流通的效果。新型能源汽車發(fā)動機(jī)的驅(qū)動方式多種多樣，很多新型能源汽車不再有驅(qū)動車載空調(diào)運(yùn)行的燃油發(fā)動機(jī)，因此有必要對車載空調(diào)技術(shù)進(jìn)行研究，使用其它技術(shù)實(shí)現(xiàn)對新型能源汽車車載空調(diào)進(jìn)行驅(qū)動控制。

二、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

各國政府及其汽車廠商都投入了大量的人力財(cái)力用于新型能源汽車車載空調(diào)研發(fā)，同時得益于微機(jī)控制、微電子技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)控制技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于新型能源汽車空調(diào)的設(shè)計(jì)。目前，美國生產(chǎn)的油電混合型汽車載空調(diào)系統(tǒng)全部由電機(jī)控制系統(tǒng)驅(qū)動。美國通用汽車公司和日本五十鈴汽車公司（后合并到三菱集團(tuán)）一起聯(lián)合研究智能型車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)來控制的電動客車空調(diào)系統(tǒng)，將新型能源汽車車載空調(diào)技術(shù)推到一個新的高度。法國露絡(luò)路易斯公司將模糊控制理論應(yīng)用于車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了新型能源汽車空調(diào)變頻技術(shù)。歐美等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車公司也相繼開發(fā)出各自的基于電機(jī)控制的車載電動空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)品。

我國的電機(jī)控制技術(shù)起步較晚，新型能源汽車的研究水平較發(fā)達(dá)國家相比仍然比較落后，所以車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)一直發(fā)展緩慢。目前我國現(xiàn)有主要車載電動空調(diào)生產(chǎn)廠家有20多家，這些空調(diào)生產(chǎn)廠家絕大部分是引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，沒有自主研發(fā)能力。另外我國各知名空調(diào)企業(yè)聯(lián)手各科研機(jī)構(gòu)以及部分高校投入了大量的人力物力財(cái)力致力于車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)研究，但是汽車復(fù)雜的工況環(huán)境對系統(tǒng)穩(wěn)定性提出了更高的要求，給研發(fā)帶來了很大難度。國內(nèi)已經(jīng)有少數(shù)幾款車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，但是難以適應(yīng)新型能源汽車震動頻繁和強(qiáng)電磁干擾復(fù)雜的工作環(huán)境，工作狀態(tài)不穩(wěn)定。

三、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)解決方案

學(xué)習(xí)借鑒國內(nèi)外較成熟的應(yīng)用技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)要求，以車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)為設(shè)計(jì)對象，進(jìn)一步分析討論用于車載電動空調(diào)電機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)用于車載電動空調(diào)的基于ST7FMC系列單片機(jī)的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)，目前該控制系統(tǒng)還在研發(fā)試驗(yàn)中，并已取得一定進(jìn)展。具體解決方案如下：

1.分析研究無刷直流電機(jī)位置新檢測方法

對Y型三相全橋式電機(jī)電路進(jìn)行分析，研究基于導(dǎo)通二相繞組的等電感電勢的轉(zhuǎn)子位置檢測方法。使用這種方法解決了在BLDCM（無刷直流電機(jī)）低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子位置信號難以提取的問題。

2.控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)新的轉(zhuǎn)子位置檢測方法提出硬件電路設(shè)計(jì)方案?？刂葡到y(tǒng)采以意法公司生產(chǎn)的ST7FMC2S6單片機(jī)為主控芯片實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)主要包括位置信號檢測模塊電路設(shè)計(jì)、總線通信模塊電路設(shè)計(jì)，驅(qū)動電路模塊設(shè)計(jì)等。

3.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

結(jié)合系統(tǒng)功能進(jìn)行相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)。需實(shí)現(xiàn)BLDCM的啟動、調(diào)速功能以及CAN總線的通信功能。

4.樣機(jī)的調(diào)試軟件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)對電機(jī)控制的精準(zhǔn)性，需要設(shè)計(jì)開發(fā)一套基于CAN總線的車載電動空調(diào)控制監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件，通過本軟件可實(shí)現(xiàn)空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)顯示與控制、車身工作環(huán)境顯示模擬等功能。

四、車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用價值

目前我國的車載電動空調(diào)電機(jī)控制技術(shù)相對比較落后，國產(chǎn)車載電動空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定性差，產(chǎn)品質(zhì)量整體不高。以上現(xiàn)象直接導(dǎo)致國產(chǎn)車載電動空調(diào)成本高，產(chǎn)品競爭力差。因此，我們需要研發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本，改善產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高我國車載電動空調(diào)產(chǎn)品的市場競爭力。

電動汽車要求電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)響應(yīng)快，對系統(tǒng)的動態(tài)性能以及穩(wěn)態(tài)性能要求都比較高。但是電動汽車系統(tǒng)的復(fù)雜性，加上振動，干擾等問題的影響，導(dǎo)致低轉(zhuǎn)速下難以提取車載電動空調(diào)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號，最終電機(jī)無法正常啟動嚴(yán)重影響空調(diào)穩(wěn)定性。在電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，我們采用了一種新的位置檢測方法實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信號的有效提取，提高整個空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

另外，針對復(fù)雜項(xiàng)目復(fù)雜的工作環(huán)境，在產(chǎn)品的研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)人員和產(chǎn)品測試人員需要在各類模擬環(huán)境（如復(fù)雜路況、極端的天氣情況環(huán)境）對車載電動空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)對車載電動空調(diào)的精準(zhǔn)控制。本設(shè)計(jì)利用CAN總線通信模塊設(shè)計(jì)了樣機(jī)的調(diào)試監(jiān)控軟件。通過本樣機(jī)的調(diào)試監(jiān)控軟件測試人員可以透明的觀測到空調(diào)電機(jī)的運(yùn)行情況，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制提供了有數(shù)據(jù)。

綜上所述，車載電動空調(diào)電機(jī)控制系統(tǒng)能夠廣泛的應(yīng)用于新型能源汽車，對推出有自主知識產(chǎn)權(quán)的車載電動空調(diào)產(chǎn)品，提高我國新型能源汽車競爭力，降低車載電動空調(diào)成本，有很大的意義。

作者簡介：張 瑾，男，碩士研究生，2010年畢業(yè)于天津工業(yè)大學(xué)通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，主要從事企業(yè)信息化管理工作及電子商務(wù)相關(guān)工作。