車載電動空調電機控制系統需求分析

張瑾

摘要：依據當今汽車行業實際情況，及當前新能源汽車行業發展的大趨勢，通過對車載空調技術現狀進行全面、細致的分析，將車載電動空調電機控制技術難點，運用科學的解決方法進行需求分析，同時體現車載電動空調電機控制技術應用價值。

關鍵詞：車載電動空調電機控制系統；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，與汽車相關的科學技術也發生了不同程度的改變，變化最顯著的技術之一就是車載空調技術。傳統的燃油汽車空調系統利用發動機來驅動空調壓縮機和風機旋轉工作，以達到車室內的溫度調節和空氣流通的效果。新型能源汽車發動機的驅動方式多種多樣，很多新型能源汽車不再有驅動車載空調運行的燃油發動機，因此有必要對車載空調技術進行研究，使用其它技術實現對新型能源汽車車載空調進行驅動控制。

二、車載電動空調電機控制系統現狀

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研發，同時得益于微機控制、微電子技術的發展，電機控制技術被廣泛的應用于新型能源汽車空調的設計。目前，美國生產的油電混合型汽車載空調系統全部由電機控制系統驅動。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）一起聯合研究智能型車載電動空調電機控制系統來控制的電動客車空調系統，將新型能源汽車車載空調技術推到一個新的高度。法國露絡路易斯公司將模糊控制理論應用于車載電動空調電機控制系統，實現了新型能源汽車空調變頻技術。歐美等汽車工業發達國家的汽車公司也相繼開發出各自的基于電機控制的車載電動空調系統產品。

我國的電機控制技術起步較晚，新型能源汽車的研究水平較發達國家相比仍然比較落后，所以車載電動空調電機控制技術一直發展緩慢。目前我國現有主要車載電動空調生產廠家有20多家，這些空調生產廠家絕大部分是引進國外技術生產線和生產設備，沒有自主研發能力。另外我國各知名空調企業聯手各科研機構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電機控制系統研究，但是汽車復雜的工況環境對系統穩定性提出了更高的要求，給研發帶來了很大難度。國內已經有少數幾款車載電動空調電機控制系統產品，但是難以適應新型能源汽車震動頻繁和強電磁干擾復雜的工作環境，工作狀態不穩定。

三、車載電動空調電機控制系統解決方案

學習借鑒國內外較成熟的應用技術和先進經驗，根據車載電動空調電機控制系統要求，以車載電動空調電機控制系統為設計對象，進一步分析討論用于車載電動空調電機控制的關鍵技術，設計用于車載電動空調的基于ST7FMC系列單片機的無位置傳感器無刷直流電機控制系統，目前該控制系統還在研發試驗中，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，研究基于導通二相繞組的等電感電勢的轉子位置檢測方法。使用這種方法解決了在BLDCM（無刷直流電機）低轉速下轉子位置信號難以提取的問題。

2.控制系統硬件電路設計

根據新的轉子位置檢測方法提出硬件電路設計方案。控制系統采以意法公司生產的ST7FMC2S6單片機為主控芯片實現了系統的硬件電路設計。硬件電路設計主要包括位置信號檢測模塊電路設計、總線通信模塊電路設計，驅動電路模塊設計等。

3.控制系統軟件設計

結合系統功能進行相關的軟件設計。需實現BLDCM的啟動、調速功能以及CAN總線的通信功能。

4.樣機的調試軟件設計

為實現本系統對電機控制的精準性，需要設計開發一套基于CAN總線的車載電動空調控制監控系統上位機軟件，通過本軟件可實現空調運行狀態動態顯示與控制、車身工作環境顯示模擬等功能。

四、車載電動空調電機控制系統的應用價值

目前我國的車載電動空調電機控制技術相對比較落后，國產車載電動空調系統穩定性差，產品質量整體不高。以上現象直接導致國產車載電動空調成本高，產品競爭力差。因此，我們需要研發有自主知識產權的車載電動空調電機控制系統，進一步降低產品成本，改善產品性能進一步提高我國車載電動空調產品的市場競爭力。

電動汽車要求電機驅動系統響應快，對系統的動態性能以及穩態性能要求都比較高。但是電動汽車系統的復雜性，加上振動，干擾等問題的影響，導致低轉速下難以提取車載電動空調電機轉子位置信號，最終電機無法正常啟動嚴重影響空調穩定性。在電機控制系統設計時，我們采用了一種新的位置檢測方法實現低轉速下對電機轉子位置信號的有效提取，提高整個空調系統的穩定性。

另外，針對復雜項目復雜的工作環境，在產品的研發過程中，設計人員和產品測試人員需要在各類模擬環境（如復雜路況、極端的天氣情況環境）對車載電動空調控制系統進行調試，最終實現對車載電動空調的精準控制。本設計利用CAN總線通信模塊設計了樣機的調試監控軟件。通過本樣機的調試監控軟件測試人員可以透明的觀測到空調電機的運行情況，為實現精準控制提供了有數據。

綜上所述，車載電動空調電機控制系統能夠廣泛的應用于新型能源汽車，對推出有自主知識產權的車載電動空調產品，提高我國新型能源汽車競爭力，降低車載電動空調成本，有很大的意義。

作者簡介：張 瑾，男，碩士研究生，2010年畢業于天津工業大學通信與信息系統專業，主要從事企業信息化管理工作及電子商務相關工作。