車載電動空調(diào)電機控制系統(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)狀進行全面、細致的分析，將車載電動空調(diào)電機控制技術(shù)難點，運用科學(xué)的解決方法進行需求分析，同時體現(xiàn)車載電動空調(diào)電機控制技術(shù)應(yīng)用價值。

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

中圖分類號：U463 文獻識別碼：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)動機來驅(qū)動空調(diào)壓縮機和風(fēng)機旋轉(zhuǎn)工作，以達到車室內(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)運行的燃油發(fā)動機，因此有必要對車載空調(diào)技術(shù)進行研究，使用其它技術(shù)實現(xiàn)對新型能源汽車車載空調(diào)進行驅(qū)動控制。

二、車載電動空調(diào)電機控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

各國政府及其汽車廠商都投入了大量的人力財力用于新型能源汽車車載空調(diào)研發(fā)，同時得益于微機控制、微電子技術(shù)的發(fā)展，電機控制技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于新型能源汽車空調(diào)的設(shè)計。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）一起聯(lián)合研究智能型車載電動空調(diào)電機控制系統(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)電機控制系統(tǒng)，實現(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)達國家的汽車公司也相繼開發(fā)出各自的基于電機控制的車載電動空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)品。

我國的電機控制技術(shù)起步較晚，新型能源汽車的研究水平較發(fā)達國家相比仍然比較落后，所以車載電動空調(diào)電機控制技術(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)手各科研機構(gòu)以及部分高校投入了大量的人力物力財力致力于車載電動空調(diào)電機控制系統(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)和先進經(jīng)驗，根據(jù)車載電動空調(diào)電機控制系統(tǒng)要求，以車載電動空調(diào)電機控制系統(tǒng)為設(shè)計對象，進一步分析討論用于車載電動空調(diào)電機控制的關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計用于車載電動空調(diào)的基于ST7FMC系列單片機的無位置傳感器無刷直流電機控制系統(tǒng)，目前該控制系統(tǒng)還在研發(fā)試驗中，并已取得一定進展。具體解決方案如下：

1.分析研究無刷直流電機位置新檢測方法

對Y型三相全橋式電機電路進行分析，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）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

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

3.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

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

4.樣機的調(diào)試軟件設(shè)計

為實現(xiàn)本系統(tǒng)對電機控制的精準性，需要設(shè)計開發(fā)一套基于CAN總線的車載電動空調(diào)控制監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件，通過本軟件可實現(xiàn)空調(diào)運行狀態(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)電機控制系統(tǒng)，進一步降低產(chǎn)品成本，改善產(chǎn)品性能進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)電機轉(zhuǎn)子位置信號，最終電機無法正常啟動嚴重影響空調(diào)穩(wěn)定性。在電機控制系統(tǒng)設(shè)計時，我們采用了一種新的位置檢測方法實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下對電機轉(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)雜項目復(fù)雜的工作環(huán)境，在產(chǎn)品的研發(fā)過程中，設(shè)計人員和產(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)進行調(diào)試，最終實現(xiàn)對車載電動空調(diào)的精準控制。本設(shè)計利用CAN總線通信模塊設(shè)計了樣機的調(diào)試監(jiān)控軟件。通過本樣機的調(diào)試監(jiān)控軟件測試人員可以透明的觀測到空調(diào)電機的運行情況，為實現(xiàn)精準控制提供了有數(shù)據(jù)。

綜上所述，車載電動空調(diào)電機控制系統(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。