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一种基于脉冲宽度调制控制低成本空调系统实现方式

发布时间:2022-04-29 17:23:21 来源:LOL比赛押注平台 作者:LOL赛事押注

产品简介


  闫  伟,孔令静,陈信强,沙文瀚 (奇瑞新能源汽车股份有限公司,安徽 芜湖 241000)系统控制实现方案。引入整车控制器,参与空调系统中PTC、压缩 机、面板的交互。根据鼓风机自身电性能属性,增加整车控制器脉冲宽度调制(PWM)接口资源,匹配性修 正调速模块部分电路,另增加与鼓风机闭环交互能力,通过整车控制器的PWM来控制系统。可实现在快节奏研发基调下的整车鼓风机风速调节,满足节能降本的空调制冷和制热功能。

  随着新能源汽车市场关注度的日益提升及国家推出 的一系列利好于新能源汽车的政策,我国新能源汽车表 现很亮眼,产销量同比增幅很明显。电动车市场竞争力 增强也制约着产品开发周期,在高质量要求的同时,开 发周期精简后提早进入市场,起到先入为主效果,满足 市场需求。与此同时,随着产量的越发增加,整车成本 也将会面临压缩,面对开发周期压缩和成本降低的双重 挑战[1],在硬件基础条件下的控制改进将会是重点。自 身车型中的低成本空调系统的控制[2]显得尤为重要,其 控制效果的改进和功能的完善对于提升整个汽车空调系 统的性能也将至关重要[3]。不同厂商也针对自身空调系 统特性提出了不同的解决方案。

  鉴于开发进度,采用原空调系统各单件元素,引入 整车控制器(VCU)做适应性开发,在调速模块基础上 进行简单匹配性更改,实现低成本统调系统功能。

  整车空调系统是使用者根据整车温度过高或者过 低去触发空调系统,通过人机交互界面或者远程APP 对空调系统的ACP(空调面板)发送风量、温度、 模式、AC/PTC、内外循环、除霜除雾[4]、自动控制[5](AUTO)请求指令,ACP将请求指令进行分解传输至 VCU(整车控制器)、风门电机、鼓风机及PTC,VCU 根据需求输入控制EAC(压缩机)转速,实现使用者所 需的空调请求效果;

  而低成本空调系统方案将鼓风机控制权和PTC控 制权交由VCU来控制,VCU分解面板对鼓风机风速要 求,VCU通过PWM调速控制鼓风机的调速模块,实现 电压的控制,进而对鼓风机控制,概图如图1所示;

  采用低成本空调系统方案重点是VCU与调 速模块的匹配,需要对原鼓风机调速模块[6]基 础电路进行细微修改,外部通过面板输入调速 模块PWM电压信号,经内部RC及分压电路转 换为可供MOSFET工作在放大区的电压,通过 调节PWM占空比,可以实现不同供电电压, 从而利用MOSFET放大的工作原理对鼓风机回 路的控制。调速模块引出MOS管D极电压,反 馈至空调面板,通过内部电路调整PWM占空 比,从而实现整车控制器PWM控制鼓风机风 速,前后基础电路预修正如图2所示。

  修正在预修正电路下,PWM波形高 电平与整车低压电 源电压有关,针对 此,对原有电路内 部RC及分压电路 器件参数进行调 整:电阻R1和 R2分别选择:6.8 kΩ 和5.1 kΩ,电容 选择2个22 µF并 联。参考MOS管 特性曲线,更改后的MOS管G极输入电压最大 值可以达到 6.8 V,小于其饱和开 启电压,不会对其工作效果产生 影响。

  与此同时,FB反馈电压需满 足VCU的接收电压在0~5 V内,故 需要再对电路电压采样点路进行 更改,根据公式(1)计算确定参 数。经计算R

  系统台架构建元素:VCU控制器、鼓风机、调速模 块、稳压电源替代蓄电池供电、PC电脑,利用万用表 和示波器来实现同步监测电压和波形的实际输出状态。 在此构建的系统台架中,首先利用稳压电源模拟现实蓄 电池正常供电11~16 V范围输出给此系统;其次通过PC 电脑CCP标定方式实现不同档位对应的占空比输出给调 速模块;最后通过万用表和示波器监测并采集鼓风机端 电压值形成控制数据库供VCU使用。

  作为整个V流程中是最关键的环节,实车搭载验证 将决定功能方案的可靠性和其他性能。实车测试数据如 图6所示;通过采集数据与控制数据对比,在恒定蓄电 池供电电压下,风挡占空比的控制与风挡档位请求一 致,鼓风机电压也趋近于曲线形变化而非断崖式。故此 方案在实车搭载是可靠的。

  [8],针对低成本空调系统中的VCU与调速 模块控制匹配核心难点进行模拟、测试和验证,为达到 最优控制效果,修正匹配电路。参考台架测试数据设 计PWM输出占空比,实现VCU与调速模块的控制,经 实车搭载测试验证分析,满足低成本空调系统的方案 要求。

  参考文献:[1] 尹立春.浅谈新能源汽车空调系统的现状与发展趋势[J].科技经 济导刊,2018(1).

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