新能源汽车空调电动压缩机控制技术研究

侯捷 广西理工职业技术学校

近年来，由于人们环保意识提高，各国政府对新能源汽车产业扶持力度加大，人们对电动汽车的性能提出更高的要求。新能源汽车行业发展为电动空调系统创造广阔的市场空间。电动空调系统是汽车重要电子控制系统，加强对其关键技术研究，对促进汽车产业发展具有重要现实意义。传统汽车向新能源汽车过渡中，压缩机发展为高效变频控制。空调系统压缩机具有两个子系统，本文设计基于空间矢量脉宽调控技术的空调永磁同步压缩机控制系统，为系统硬件实现提供思路。

一、电动压缩机自动控制系统原理

研究设计汽车空调电动压缩机控制技术，由压缩机、控制器等部分构成。电动机需利用永磁体设计，使之在气隙磁场下产生电磁力.电动压缩机控制器采用涡旋电动压缩机，具有体积小等特点。电动压缩机控制器通过CAN网络接收调速信号实现对压缩机启停控制。

二、通信接口相关技术

汽车内部电气元件较多，传统方式数据传输通信质量较差，将控制器局域网用于通信接口设计，可提高数据传输效率。电动压缩机控制技术要求以传统三相电流为基础，将电磁原理应用于技术实现。技术需以空间矢量脉冲宽度调制算法为基础实现。定子电压空间矢量U与角频率w呈线性关系。

新能源汽车能源必须兼顾舒适性要求合理分配，空调压缩机自身能耗需要快速反馈给主控微控制单元[1]。考虑汽车内部电磁环境较为复杂，与车载网络兼容。选择控制器局域网通信作为压缩机控制系统通信接口，空调压缩机需按一定标准开发诊断功能，ISO15765是许多汽车厂商采用的诊断通信标准。

三、驱动控制系统

控制系统接收相关指令数据，控制压缩机运转，热负荷与压缩机制冷量平衡，压缩机低速保持车厢舒适温度。矢量变换控制理论由德国Blaschke等人提出，在普通三相交流电动机上模拟直流电动机转矩控制规律，使分量相互垂直，可进行单独调节。交流电动机转矩控制与直流电动机相似，定子电流控制中需要将直流电流分量id与交轴电流分量iq转化三相交流电。

永磁同步电动机矢量控制需对电流环调节，缩机电动机工作环境恶劣，需实现无传感转子速度位置估计功能。速度环采用含积分限幅PI控制，转子位置与速度估计采用滑膜观测器实现，控制系统需要微控制器对技术实现。

四、空调电动压缩机控制设计

研究设计压缩机控制芯片以DSP芯片为主，主频最高60MHz，代码效率高。DSP控制芯片中USB接口多功能调试器为核心构件。接口通信方式以UART串行通信为主，芯片仿真模式包括自然以及他仿真。空调电动压缩控制系统对电压要求较高，设计电路以SMI±30DCE-P3-O9/S16霍尔电流传感器测量电流为主。

电动压缩机控制器硬件系统由最小系统电路，IPM驱动电路，差动运放电路，CAN通讯接口电路等部分组成。空调电动压缩机信号传输借助传感器实现，设计空调电动压缩机以永磁直流电机为主要动力源，额定电压63V，电阻38Ω，运行最低温度-40℃。将活性炭多孔电极与电解质联合，汽车停运后电力供应中断，储存电能可实现对空调电力供应。

压缩机控制器上电后系统主程序调用子模块初始化。初始化子程序设计，可将系统变量清零[2]。子程序初始化定义串口通信波特率为115300，空调通信可正常进行。设计人员赋予寄存器变量，等待中断循环，定时器显示为2通信重新连接。

应用通信检测硬件以传感器为主，可通过查询电流控制表方式得到给定电流值，可对止步点极限位置约束，电机施加反向电磁力。传统PID算法需分别计算u（p），u（i），u（d），得到最终解。计算方法结果精确度差。将改进的模糊PID算法用于空调电动压缩机控制，模糊PID算法要求得到偏差变化率ec（t），通过查询模糊控制表方式得到PID修正参量。

压缩机电阻0.7Ω，控制电压15V，允许最小环境温度-55℃，模拟空调电压缩机硬件平台，由电脑，驱动板等构成。采用设计方法动态响应良好，设计方式增强汽车运行稳定性。应用空调电动压缩机控制技术设计控制系统，设计人员可将技术用于空调硬件系统设计中。

五、结语

目前新能源汽车电动控制技术成为研究的热点，综述压缩机控制系统原理，给出空间矢量变频控制原理，搭建电机矢量控制仿真模型。本文设计新能源汽车空调压缩机永磁电机控制器，实现压缩机启停控制，控制器软件工作正常，空调系统台架可实现制冷功能。研究发现压缩机运转存在波动等问题，后期压缩机控制算法参数匹配，运放电路PCB布局等是研究重点。