基于CAN总线的电动客车空调控制方案

杨桥生

（厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 361023）

1 概述

纯电动和增程式电动客车的空调均采用电驱动方式。在电动汽车技术“十二五”规划中，科技创新的重点任务有重点开发先进的纯电驱动汽车分布式、高容错和强实时控制系统，高效、智能和低噪声的电动化总成控制系统（电动空调、电动转向、制动能量回馈控制系统），电动空调的控制作为电动汽车发展的重要课题得到了国家的高度重视[1-2]。

目前，国内主流的电动客车空调电气控制模式是485总线模式和PLC模式。

1）485总线模式。空调操纵器与空调顶机控制盒通过485总线进行通讯。根据温度传感器信号，压力开关信号等对空调的运行进行控制，风机一般采用24V有刷直流风机，降低电磁干扰。与整车控制器没有通讯。

2）PLC模式。空调操纵器可与常规空调操纵器通用。通过增加一个PLC，将各种控制逻辑通过PLC编程，实现对空调运行状态的控制，风机一般采用三相交流风机，能效比较高。与整车控制器没有通讯[3]。

电动客车在SOC为0.3左右时，会降低电机功率，以维持安全运行，同时也希望空调降低功率，以确保整车能正常运行。另外，空调系统是电动汽车功耗最大的辅助子系统，其功耗占所有辅助子系统功耗的60%～75%，纯电动大客车所有用电器只有靠车载电池来提供，在蓄电池能量密度一定的条件下，这种电动车上的能源配给是相当有限的。因此，纯电动大客车空调的设计除应有足够的冷量和高可靠性外,更应具有高效节能、轻质低噪、安全环保的优势，并需采用微电脑智能控[4-5]。再者，空调制冷时的最低温度设定与制暖时的最高温度设定对电能的消耗相当重要，许多空调的最低温度设计值都在18℃左右，从舒适性与节能的角度，根本无需设定如此低的温度[6-7]。

2 基于CAN总线的电动客车空调控制方案

电动客车大多都是CAN总线控制方式，而概述中的两种空调控制方式都不能与电动客车整车控制器进行信息交换，空调处于独立运行状态。为使空调的运行状态能更好地配合电动客车运行，实现高效智能的空调控制，一在满足制冷/制暖需求的前提下，根据使用地域特点，通过整车控制器设定合适的制冷最低温度/制暖最高温度；二在SOC较低时，控制空调的运行功率，以满足电动客车的安全运行。为实现上述目标，特设计一种基于CAN总线的电动客车空调控制方案。本文按SAEJ1939标准，设计空调操纵器与整车控制器的CAN通讯报文[8-9]。

2.1 整车网络中ECU拓扑结构

ECU拓扑结构见图1。

2.2 空调系统CAN控制简图

电动空调系统CAN控制简图见图2。

压缩机选用卧式涡旋全封闭式压缩机，蒸发风机、冷凝风机采用三相交流风机，通过变频器控制压缩机和风机的转速。

2.3 CAN总线报文结构

表1为29标识符的分配表：其中，优先级为3位，可以有8个优先级；R一般固定为0；DP现固定为0；8位的PF为报文的代码；8位的PS为目标地址或组扩展；8位的SA为发送此报文的源地址[10]。

表1 CAN总线网络报文结构图

2.4 网络地址分配与报文

SAEJ1939没定义整车控制器和空调控制器的CAN总线结点地址，新定义地址使用208-231这段属于公路用车的预留地址。本文定义整车控制器地址为208（见表2），定义空调控制器地址为230（见表3），定义优先级为6，定义PDU格式为PDU1。

电动空调控制系统通过接收空调系统的压力、温度传感器的信号、环境温度信号以及整车SOC信号，通过控制系统计算处理之后，最终实现对电动空调功率的控制。同时根据不同地域电动客车运行的特点，调整空调的最低制冷温度/最高制暖温度设定值，实现高效、智能的节能运行[11-12]。

3 结束语

CAN总线控制具有高效、智能、可靠等优点。随着电动客车行业的发展，CAN总线控制的智能化电动空调将会得到普及应用。

表2 整车控制器发送报文

表3 空调操纵器发送报文

[1]林程，王砚生，孟祥峰.奥运纯电动大客车技术与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2008.8.

[2]佚名.电动汽车科技发展“十二五”专项规划（摘要）[EB/OL].中国科技网，[2012-03-03].http://www.stdaily.com/kjrb/content/2012-03/03/content_436481.htm

[3]李先换.电动客车电动热泵变频空调的研发与应用[J].客车技术与研究，2009，31（6）：23-25.

[4]祝嘉光，陈清泉，孙逢春.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社，2004.7.

[5]杨亚利.纯电动客车空调系统的优化设计[J]，福建建设科技，2009，（4）

[6]曹中义.电动汽车电动空调系统分析研究[D].武汉：武汉理工大学，2008.

[7]潘振利，黄汉涛.电动客车空调的研制[J].制冷，2010，6（2）

[8]李连润，唐名奇，李涛.客车空调CAN总线介绍[J].客车技术与研究，2005，27（4）：25-27.

[9]刘永木，刘望生，李洪泽.SAE J1939标准下的汽车CAN通讯报文 /帧格式[J].长春工业大学学报，2003，3（1）

[10]（德）W.齐墨尔曼，R.施密特加尔.汽车总线系统[M].邓萍,译.北京：机械工业出版社，2011.5.

[11]张勇，陆勇.CAN总线在车身低速电器中的应用[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2010，（6）：5-8.

[12]冯桑，康迂福，康林权.基于CAN总线的车载智能终端硬件设计[J].公路与汽运，2010，（6）