史春娥、董超、仰梅
奇瑞商用车（安徽）有限公司 安徽省芜湖市 241000
摘要：空调压缩机是车用空调的核心部件，提供空调运行的动力，在传统汽车转向新能源汽车的过程中，驱动方式发生巨大改变，即发动机驱动变化成为电驱动的方式，压缩机控制也从原先的变量控制调整为节能高效的变频控制，这是重要车载系统。本文重点分析汽车空调系统，分析汽车内部空调电动压缩机组成结构与工作原理，然后掌握通信接口设计与相关技术，为新能源汽车的合理应用起到积极的促进作用。
关键词：新能源汽车；空调电动压缩机；通信接口
1电动压缩机自控制系统的构成及原理
本次主要分析新能源汽车空调电动压缩机控制技术，以更好的了解设计基本原理和要求。电动压缩机包含的组成结构比较多，比如压缩机、开关电路、控制器等，不同结构部分功能有着很大的差别，压缩机为核心部件。电动机要以永久磁体作为基础来完成设计，达到磁通源的作用，在气隙磁场的影响之下能够形成电磁力，让电动机克服阻力进行运动，使得空调可以正常的运行。计算公式如下：Fe=BLI=BINI。
2通信接口及相关技术
2.1通信接口设计
新能源汽车内部结构电气元件数量很多，通过传统设计方法进行数据传输会存在过多的干扰因素，通信质量与数据传输效率都无法达到要求。控制器局域网需要进行通信接口合理设计，可以实现压缩机正常运行，确保系统运行效率合格，确保电动压缩机安全、稳定的运行。
2.2电动压缩机控制技术
该技术的研发和应用基础就是三相电流，模拟直流电动机转矩控制的形式，把电磁原理作为该技术的基础进行应用，能够把定子电流矢量分为直轴电流，可以确保压缩机正常的工作。在设计中，主要是通过空间矢量脉冲宽度调制算法的形式来满足要求。在具体的设计中，定子电压空间矢量以U表示，角频率以w表示。电流正弦波电压保持恒定的条件之下，二者以线性的形式存在。
3新能源汽车空调电动压缩机控制的设计与实现
3.1电动压缩机控制系统硬件的设计与实现
3.1.1DSP控制芯片
本文以压缩机设计为例进行分析，控制芯片以DSP芯片为主，供电电压3.3V、CPU共32位，主频最高60MHz、最低40MHz、共包括22个可编程，系统模式统一，代码运行效率是比较高的，可以实现高价值的应用。在该控制系统结构内，USB接口多功能调试器是最为主要的功能结构部件。车辆中只需要设计5V的电源就能够保证接口可以正常的工作，以达到数据传输的标准和要求。该接口在通信中，主要是以UART串行通信为作为主要的方式，能够达到新能源汽车的空调系统驱动要求。这种芯片具体有自仿真与它仿真两种，前者是通过板载仿真器核心版来运行，后者与之一致。
3.1.2电路及信号
（1）电路设计：新能源汽车空调电动压缩机系统对于电压要求是比较高的，需要确保电极线圈具备稳定的电流信号才能确保系统可以达到运行标准。本次研究中进行电路设计，以SMI±30DCE-P3-O9/S16霍尔电流传感器测量电路电流为主，电流范围-30A--30A，电流信号可经A/D转换，能够直接转变为可以使用的信号，系统适应性非常强。
（2）信号设计：电动压缩机进行必要的信号传输，主要是利用传感器结构来满足要求。传感器量程±12.5mm、灵敏度0.157V/mm。
3.1.3驱动电源
本文在进行新能源汽车空调电动压缩机设计中，要通过永磁式直流电动机为主要能源部分，具体技术参数如下所示：额定电压63V、额定电容30F、电阻38mΩ、允许最高工作温度为65℃、最低为-40℃，能够达到新能源工作运行标准。为了能够让电源容量符合标准，该次设计是通过活性炭多孔电极与电解质联合应用，形成双电层结构形式，可以达到电能存储要求。在汽车停止运行之后，电力能源供应就会中断，双电层就会立即开启，可以进行电力调度使用，保证正常工作。
3.2电动压缩机控制系统软件的设计与实现
3.2.1软件运行流程
新能源汽车空调电动压缩机工作具体流程如下所示：（1）程序初始化，等待服务程序中断，然后就能够确定通用定时器下溢是否存在有中断的问题。（2）在中断出现后，软件就能够达到位置信号检测要求，然后就能够明确给定电流参数。（3）获得电流信号之后，利用模糊PID调节能够对电流信号做出调节。（4）待PWM波形成后，中断退出，软件也会停止运行，然后再次等待终端服务程序。
3.2.2子程序设计
（1）初始化子程序：可以在目前的定义函数条件下，使得系统变量清零，然后可以关闭。同时调整DSP时钟频率，保证处于60MHz左右，信号采样频率达到3MHz左右，然后就可以符合子程序初始化标准。（2）中断子程序：在设计过程，可以先进行寄存器变量的设定，然后就是等待中断循环。在定时器数据为1的条件下，说明通讯已经中断；定时器数据为2时，就表示通讯已经恢复。
3.2.3信号检测软件
本次研究中，所选择使用的信号检测部件是传感器，其初始设定的电压是0.5120V，精确度为0.1326V/mm、能够测量0--25mm之间的电压数据。中断程序每周期需要采样4次，设计时可以利用查询电流表的方式来获取相应电流数据，作为参考值应用，并进行断电。为了防止发生碰撞的情况，应该进行止步点极限位置的约束控制，该研究中所设定的极限止步点是0.7mm。在系统检测确定活塞位移处于极限位置上时，电机就能够开始通过反方向电磁力的施加，确保活塞处于正常运行的位置上，以避免出现活塞碰撞的情况，促进电动压缩机安全、稳定的运行。
3.2.4模糊PID调节
传统的PID算法，需于计算偏差e（t）的基础上，分别计算u（p）、u（i）及u（d），要确定上述几个参数之间的关系，然后才能得到最终数据。这种算法计算效率比较高，但是数据容易出现偏差的问题，所以没有应用到实践中。经过改进处理之后的模糊PID算法可以按照要求来进行空调电动压缩机的有效控制，以处理上述几个问题。模糊PID算法要求在计算偏差e（t）的基础上，得到偏差的变化率ec（t）。把这两个部分与量化因子模糊化相乘，利用查询模糊控制表总的数据就能够获取最终的PID修正参量，然后能够确定最终数据。
3.3模拟实验及结果
3.3.1实验设计
（1）压缩机参数：电阻0.7Ω、额定电压90V、额定电流30A。（2）MOS管型号为IRFP150N，工作电流42A、允许工作最高温度175℃，最低温度为零下55℃。（3）新能源汽车压缩机仿真模拟平台的设计尤为关键，要保证其功能性。
3.3.2实验结果
实验结果提示：本次设计完成之后，经过仿真发现电压加载及时、动态响应良好，单周期25ms、上移速度峰值为2m/s。表明，这种设计方案可以符合新能源汽车空调电动压缩机运行标准，工作效率较高，稳定性非常好。
4结论
综上所述，本文主要研究新能源汽车空调电动控制技术中控制系统，设计方案经过仿真模拟，发现控制效果非常好，所以可以应用到实际生产中，提高技术水平。
参考文献
[1] 张丽凤. 新能源汽车空调电动压缩机控制技术研究[J]. 汽车实用技术, 2017.
[2] 许林林. 新能源汽车电动空调压缩机驱动器的研究[D]. 2014.
[3] 朱永存, 张志显. 分析电动汽车低温热泵型空调系统实验研究[J]. 数字化用户, 2018, 024(018):141.
作者简介：史春娥（1988-07-26），女，汉族，籍贯：河南省商丘市，当前职务：工程师，当前职称：主管质量工程师，学历：大专，研究方向：供应商质量管理