新能源汽車空調電動壓縮機控制技術研究

侯捷 廣西理工職業技術學校

近年來，由于人們環保意識提高，各國政府對新能源汽車產業扶持力度加大，人們對電動汽車的性能提出更高的要求。新能源汽車行業發展為電動空調系統創造廣闊的市場空間。電動空調系統是汽車重要電子控制系統，加強對其關鍵技術研究，對促進汽車產業發展具有重要現實意義。傳統汽車向新能源汽車過渡中，壓縮機發展為高效變頻控制。空調系統壓縮機具有兩個子系統，本文設計基于空間矢量脈寬調控技術的空調永磁同步壓縮機控制系統，為系統硬件實現提供思路。

一、電動壓縮機自動控制系統原理

研究設計汽車空調電動壓縮機控制技術，由壓縮機、控制器等部分構成。電動機需利用永磁體設計，使之在氣隙磁場下產生電磁力.電動壓縮機控制器采用渦旋電動壓縮機，具有體積小等特點。電動壓縮機控制器通過CAN網絡接收調速信號實現對壓縮機啟停控制。

二、通信接口相關技術

汽車內部電氣元件較多，傳統方式數據傳輸通信質量較差，將控制器局域網用于通信接口設計，可提高數據傳輸效率。電動壓縮機控制技術要求以傳統三相電流為基礎，將電磁原理應用于技術實現。技術需以空間矢量脈沖寬度調制算法為基礎實現。定子電壓空間矢量U與角頻率w呈線性關系。

新能源汽車能源必須兼顧舒適性要求合理分配，空調壓縮機自身能耗需要快速反饋給主控微控制單元[1]?？紤]汽車內部電磁環境較為復雜，與車載網絡兼容。選擇控制器局域網通信作為壓縮機控制系統通信接口，空調壓縮機需按一定標準開發診斷功能，ISO15765是許多汽車廠商采用的診斷通信標準。

三、驅動控制系統

控制系統接收相關指令數據，控制壓縮機運轉，熱負荷與壓縮機制冷量平衡，壓縮機低速保持車廂舒適溫度。矢量變換控制理論由德國Blaschke等人提出，在普通三相交流電動機上模擬直流電動機轉矩控制規律，使分量相互垂直，可進行單獨調節。交流電動機轉矩控制與直流電動機相似，定子電流控制中需要將直流電流分量id與交軸電流分量iq轉化三相交流電。

永磁同步電動機矢量控制需對電流環調節，縮機電動機工作環境惡劣，需實現無傳感轉子速度位置估計功能。速度環采用含積分限幅PI控制，轉子位置與速度估計采用滑膜觀測器實現，控制系統需要微控制器對技術實現。

四、空調電動壓縮機控制設計

研究設計壓縮機控制芯片以DSP芯片為主，主頻最高60MHz，代碼效率高。DSP控制芯片中USB接口多功能調試器為核心構件。接口通信方式以UART串行通信為主，芯片仿真模式包括自然以及他仿真?？照{電動壓縮控制系統對電壓要求較高，設計電路以SMI±30DCE-P3-O9/S16霍爾電流傳感器測量電流為主。

電動壓縮機控制器硬件系統由最小系統電路，IPM驅動電路，差動運放電路，CAN通訊接口電路等部分組成?？照{電動壓縮機信號傳輸借助傳感器實現，設計空調電動壓縮機以永磁直流電機為主要動力源，額定電壓63V，電阻38Ω，運行最低溫度-40℃。將活性炭多孔電極與電解質聯合，汽車停運后電力供應中斷，儲存電能可實現對空調電力供應。

壓縮機控制器上電后系統主程序調用子模塊初始化。初始化子程序設計，可將系統變量清零[2]。子程序初始化定義串口通信波特率為115300，空調通信可正常進行。設計人員賦予寄存器變量，等待中斷循環，定時器顯示為2通信重新連接。

應用通信檢測硬件以傳感器為主，可通過查詢電流控制表方式得到給定電流值，可對止步點極限位置約束，電機施加反向電磁力。傳統PID算法需分別計算u（p），u（i），u（d），得到最終解。計算方法結果精確度差。將改進的模糊PID算法用于空調電動壓縮機控制，模糊PID算法要求得到偏差變化率ec（t），通過查詢模糊控制表方式得到PID修正參量。

壓縮機電阻0.7Ω，控制電壓15V，允許最小環境溫度-55℃，模擬空調電壓縮機硬件平臺，由電腦，驅動板等構成。采用設計方法動態響應良好，設計方式增強汽車運行穩定性。應用空調電動壓縮機控制技術設計控制系統，設計人員可將技術用于空調硬件系統設計中。

五、結語

目前新能源汽車電動控制技術成為研究的熱點，綜述壓縮機控制系統原理，給出空間矢量變頻控制原理，搭建電機矢量控制仿真模型。本文設計新能源汽車空調壓縮機永磁電機控制器，實現壓縮機啟?？刂?，控制器軟件工作正常，空調系統臺架可實現制冷功能。研究發現壓縮機運轉存在波動等問題，后期壓縮機控制算法參數匹配，運放電路PCB布局等是研究重點。