基于CAN總線的電動客車空調(diào)控制方案

2012-08-22 07:33:12楊橋生

客車技術(shù)與研究 2012年5期

楊橋生

（廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門 361023）

1 概述

純電動和增程式電動客車的空調(diào)均采用電驅(qū)動方式。在電動汽車技術(shù)“十二五”規(guī)劃中，科技創(chuàng)新的重點任務(wù)有重點開發(fā)先進(jìn)的純電驅(qū)動汽車分布式、高容錯和強實時控制系統(tǒng)，高效、智能和低噪聲的電動化總成控制系統(tǒng)（電動空調(diào)、電動轉(zhuǎn)向、制動能量回饋控制系統(tǒng)），電動空調(diào)的控制作為電動汽車發(fā)展的重要課題得到了國家的高度重視[1-2]。

目前，國內(nèi)主流的電動客車空調(diào)電氣控制模式是485總線模式和PLC模式。

1）485總線模式。空調(diào)操縱器與空調(diào)頂機(jī)控制盒通過485總線進(jìn)行通訊。根據(jù)溫度傳感器信號，壓力開關(guān)信號等對空調(diào)的運行進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)一般采用24V有刷直流風(fēng)機(jī)，降低電磁干擾。與整車控制器沒有通訊。

2）PLC模式。空調(diào)操縱器可與常規(guī)空調(diào)操縱器通用。通過增加一個PLC，將各種控制邏輯通過PLC編程，實現(xiàn)對空調(diào)運行狀態(tài)的控制，風(fēng)機(jī)一般采用三相交流風(fēng)機(jī)，能效比較高。與整車控制器沒有通訊[3]。

電動客車在SOC為0.3左右時，會降低電機(jī)功率，以維持安全運行，同時也希望空調(diào)降低功率，以確保整車能正常運行。另外，空調(diào)系統(tǒng)是電動汽車功耗最大的輔助子系統(tǒng)，其功耗占所有輔助子系統(tǒng)功耗的60%～75%，純電動大客車所有用電器只有靠車載電池來提供，在蓄電池能量密度一定的條件下，這種電動車上的能源配給是相當(dāng)有限的。因此，純電動大客車空調(diào)的設(shè)計除應(yīng)有足夠的冷量和高可靠性外,更應(yīng)具有高效節(jié)能、輕質(zhì)低噪、安全環(huán)保的優(yōu)勢，并需采用微電腦智能控[4-5]。再者，空調(diào)制冷時的最低溫度設(shè)定與制暖時的最高溫度設(shè)定對電能的消耗相當(dāng)重要，許多空調(diào)的最低溫度設(shè)計值都在18℃左右，從舒適性與節(jié)能的角度，根本無需設(shè)定如此低的溫度[6-7]。

2 基于CAN總線的電動客車空調(diào)控制方案

電動客車大多都是CAN總線控制方式，而概述中的兩種空調(diào)控制方式都不能與電動客車整車控制器進(jìn)行信息交換，空調(diào)處于獨立運行狀態(tài)。為使空調(diào)的運行狀態(tài)能更好地配合電動客車運行，實現(xiàn)高效智能的空調(diào)控制，一在滿足制冷/制暖需求的前提下，根據(jù)使用地域特點，通過整車控制器設(shè)定合適的制冷最低溫度/制暖最高溫度；二在SOC較低時，控制空調(diào)的運行功率，以滿足電動客車的安全運行。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，特設(shè)計一種基于CAN總線的電動客車空調(diào)控制方案。本文按SAEJ1939標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計空調(diào)操縱器與整車控制器的CAN通訊報文[8-9]。

2.1 整車網(wǎng)絡(luò)中ECU拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ECU拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)CAN控制簡圖

電動空調(diào)系統(tǒng)CAN控制簡圖見圖2。

壓縮機(jī)選用臥式渦旋全封閉式壓縮機(jī)，蒸發(fā)風(fēng)機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)采用三相交流風(fēng)機(jī)，通過變頻器控制壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2.3 CAN總線報文結(jié)構(gòu)

表1為29標(biāo)識符的分配表：其中，優(yōu)先級為3位，可以有8個優(yōu)先級；R一般固定為0；DP現(xiàn)固定為0；8位的PF為報文的代碼；8位的PS為目標(biāo)地址或組擴(kuò)展；8位的SA為發(fā)送此報文的源地址[10]。

表1 CAN總線網(wǎng)絡(luò)報文結(jié)構(gòu)圖

2.4 網(wǎng)絡(luò)地址分配與報文

SAEJ1939沒定義整車控制器和空調(diào)控制器的CAN總線結(jié)點地址，新定義地址使用208-231這段屬于公路用車的預(yù)留地址。本文定義整車控制器地址為208（見表2），定義空調(diào)控制器地址為230（見表3），定義優(yōu)先級為6，定義PDU格式為PDU1。

電動空調(diào)控制系統(tǒng)通過接收空調(diào)系統(tǒng)的壓力、溫度傳感器的信號、環(huán)境溫度信號以及整車SOC信號，通過控制系統(tǒng)計算處理之后，最終實現(xiàn)對電動空調(diào)功率的控制。同時根據(jù)不同地域電動客車運行的特點，調(diào)整空調(diào)的最低制冷溫度/最高制暖溫度設(shè)定值，實現(xiàn)高效、智能的節(jié)能運行[11-12]。