车载电动空调电机控制系统需求分析

张瑾

摘要：依据当今汽车行业实际情况，及当前新能源汽车行业发展的大趋势，通过对车载空调技术现状进行全面、细致的分析，将车载电动空调电机控制技术难点，运用科学的解决方法进行需求分析，同时体现车载电动空调电机控制技术应用价值。

关键词：车载电动空调电机控制系统；新能源汽车；需求分析

中图分类号：U463 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）010-0-01

一、前言

随着新型能源汽车的诞生和普及，与汽车相关的科学技术也发生了不同程度的改变，变化最显著的技术之一就是车载空调技术。传统的燃油汽车空调系统利用发动机来驱动空调压缩机和风机旋转工作，以达到车室内的温度调节和空气流通的效果。新型能源汽车发动机的驱动方式多种多样，很多新型能源汽车不再有驱动车载空调运行的燃油发动机，因此有必要对车载空调技术进行研究，使用其它技术实现对新型能源汽车车载空调进行驱动控制。

二、车载电动空调电机控制系统现状

各国政府及其汽车厂商都投入了大量的人力财力用于新型能源汽车车载空调研发，同时得益于微机控制、微电子技术的发展，电机控制技术被广泛的应用于新型能源汽车空调的设计。目前，美国生产的油电混合型汽车载空调系统全部由电机控制系统驱动。美国通用汽车公司和日本五十铃汽车公司（后合并到三菱集团）一起联合研究智能型车载电动空调电机控制系统来控制的电动客车空调系统，将新型能源汽车车载空调技术推到一个新的高度。法国露络路易斯公司将模糊控制理论应用于车载电动空调电机控制系统，实现了新型能源汽车空调变频技术。欧美等汽车工业发达国家的汽车公司也相继开发出各自的基于电机控制的车载电动空调系统产品。

我国的电机控制技术起步较晚，新型能源汽车的研究水平较发达国家相比仍然比较落后，所以车载电动空调电机控制技术一直发展缓慢。目前我国现有主要车载电动空调生产厂家有20多家，这些空调生产厂家绝大部分是引进国外技术生产线和生产设备，没有自主研发能力。另外我国各知名空调企业联手各科研机构以及部分高校投入了大量的人力物力财力致力于车载电动空调电机控制系统研究，但是汽车复杂的工况环境对系统稳定性提出了更高的要求，给研发带来了很大难度。国内已经有少数几款车载电动空调电机控制系统产品，但是难以适应新型能源汽车震动频繁和强电磁干扰复杂的工作环境，工作状态不稳定。

三、车载电动空调电机控制系统解决方案

学习借鉴国内外较成熟的应用技术和先进经验，根据车载电动空调电机控制系统要求，以车载电动空调电机控制系统为设计对象，进一步分析讨论用于车载电动空调电机控制的关键技术，设计用于车载电动空调的基于ST7FMC系列单片机的无位置传感器无刷直流电机控制系统，目前该控制系统还在研发试验中，并已取得一定进展。具体解决方案如下：

1.分析研究无刷直流电机位置新检测方法

对Y型三相全桥式电机电路进行分析，研究基于导通二相绕组的等电感电势的转子位置检测方法。使用这种方法解决了在BLDCM（无刷直流电机）低转速下转子位置信号难以提取的问题。

2.控制系统硬件电路设计

根据新的转子位置检测方法提出硬件电路设计方案。控制系统采以意法公司生产的ST7FMC2S6单片机为主控芯片实现了系统的硬件电路设计。硬件电路设计主要包括位置信号检测模块电路设计、总线通信模块电路设计，驱动电路模块设计等。

3.控制系统软件设计

结合系统功能进行相关的软件设计。需实现BLDCM的启动、调速功能以及CAN总线的通信功能。

4.样机的调试软件设计

为实现本系统对电机控制的精准性，需要设计开发一套基于CAN总线的车载电动空调控制监控系统上位机软件，通过本软件可实现空调运行状态动态显示与控制、车身工作环境显示模拟等功能。

四、车载电动空调电机控制系统的应用价值

目前我国的车载电动空调电机控制技术相对比较落后，国产车载电动空调系统稳定性差，产品质量整体不高。以上现象直接导致国产车载电动空调成本高，产品竞争力差。因此，我们需要研发有自主知识产权的车载电动空调电机控制系统，进一步降低产品成本，改善产品性能进一步提高我国车载电动空调产品的市场竞争力。

电动汽车要求电机驱动系统响应快，对系统的动态性能以及稳态性能要求都比较高。但是电动汽车系统的复杂性，加上振动，干扰等问题的影响，导致低转速下难以提取车载电动空调电机转子位置信号，最终电机无法正常启动严重影响空调稳定性。在电机控制系统设计时，我们采用了一种新的位置检测方法实现低转速下对电机转子位置信号的有效提取，提高整个空调系统的稳定性。

另外，针对复杂项目复杂的工作环境，在产品的研发过程中，设计人员和产品测试人员需要在各类模拟环境（如复杂路况、极端的天气情况环境）对车载电动空调控制系统进行调试，最终实现对车载电动空调的精准控制。本设计利用CAN总线通信模块设计了样机的调试监控软件。通过本样机的调试监控软件测试人员可以透明的观测到空调电机的运行情况，为实现精准控制提供了有数据。

综上所述，车载电动空调电机控制系统能够广泛的应用于新型能源汽车，对推出有自主知识产权的车载电动空调产品，提高我國新型能源汽车竞争力，降低车载电动空调成本，有很大的意义。

作者简介：张 瑾，男，硕士研究生，2010年毕业于天津工业大学通信与信息系统专业，主要从事企业信息化管理工作及电子商务相关工作。