閆? 偉，孔令靜，陳信強，沙文瀚 （奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽?蕪湖?241000)
摘? 要：本文介紹了一種新能源低成本空調系統控制實現方案。引入整車控制器，參與空調系統中PTC、壓縮 機、面板的交互。根據鼓風機自身電性能屬性，增加整車控制器脈沖寬度調制（PWM）接口資源，匹配性修 正調速模塊部分電路，另增加與鼓風機閉環交互能力，通過整車控制器的PWM來控制鼓風機調速，進而實現 低成本空調系統。可實現在快節奏研發基調下的整車鼓風機風速調節，滿足節能降本的空調制冷和制熱功能。 

關鍵詞：脈沖寬度調制控制；鼓風機調速；修正電路；低成本空調

0  引言 

隨著新能源汽車市場關注度的日益提升及國家推出 的一系列利好于新能源汽車的政策，我國新能源汽車表 現很亮眼，產銷量同比增幅很明顯。電動車市場競爭力 增強也制約著產品開發周期，在高質量要求的同時，開 發周期精簡后提早進入市場，起到先入為主效果，滿足 市場需求。與此同時，隨著產量的越發增加，整車成本 也將會面臨壓縮，面對開發周期壓縮和成本降低的雙重 挑戰^[1]，在硬件基礎條件下的控制改進將會是重點。自 身車型中的低成本空調系統的控制^[2]顯得尤為重要，其 控制效果的改進和功能的完善對于提升整個汽車空調系 統的性能也將至關重要^[3]。不同廠商也針對自身空調系 統特性提出了不同的解決方案。 

鑒于開發進度，采用原空調系統各單件元素，引入 整車控制器（VCU）做適應性開發，在調速模塊基礎上 進行簡單匹配性更改，實現低成本統調系統功能。

1  系統方案設計 

1.1 系統交互功能方案 

整車空調系統是使用者根據整車溫度過高或者過 低去觸發空調系統，通過人機交互界面或者遠程APP 對空調系統的ACP（空調面板）發送風量、溫度、 模式、AC/PTC、內外循環、除霜除霧^[4]、自動控制^[5] （AUTO）請求指令，ACP將請求指令進行分解傳輸至 VCU（整車控制器）、風門電機、鼓風機及PTC，VCU 根據需求輸入控制EAC（壓縮機）轉速，實現使用者所 需的空調請求效果； 

而低成本空調系統方案將鼓風機控制權和PTC控 制權交由VCU來控制，VCU分解面板對鼓風機風速要 求，VCU通過PWM調速控制鼓風機的調速模塊，實現 電壓的控制，進而對鼓風機控制，概圖如圖1所示；

1.2 匹配電路設計 

采用低成本空調系統方案重點是VCU與調 速模塊的匹配，需要對原鼓風機調速模塊^[6]基 礎電路進行細微修改，外部通過面板輸入調速 模塊PWM電壓信號，經內部RC及分壓電路轉 換為可供MOSFET工作在放大區的電壓，通過 調節PWM占空比，可以實現不同供電電壓， 從而利用MOSFET放大的工作原理對鼓風機回 路的控制。調速模塊引出MOS管D極電壓，反 饋至空調面板，通過內部電路調整PWM占空 比，從而實現整車控制器PWM控制鼓風機風 速，前后基礎電路預修正如圖2所示。

1.2.1 元器件參數 

修正在預修正電路 下，PWM波形高 電平與整車低壓電 源電壓有關，針對 此，對原有電路內 部RC及分壓電路 器件參數進行調 整：電阻R₁ 和 R₂ 分別選擇：6.8 kΩ 和5.1 kΩ，電容 選擇2個22 μF并 聯。參考MOS管 特性曲線^[7]圖3，更改后的MOS管G極輸入電壓最大 值可以達到 6.8 V，小于其飽和開 啟電壓，不會對其工作效果產生 影響。 

與此同時，FB反饋電壓需滿 足VCU的接收電壓在0~5 V內，故 需要再對電路電壓采樣點路進行 更改，根據公式（1）計算確定參 數。經計算R ₃ = 4.7 K， R ₄ =11K ， 故選用R3 和R4 的阻值來實現修正 電路的匹配；

2   系統臺架仿真設計 

2.1 系統臺架構建 

為驗證匹配修正電路和低成本空調系統方案的可行 性，須提前在臺架上模擬測試驗證。當臺架仿真數據滿 足要求即可同步搭載在實車車型體現。 

系統臺架構建元素：VCU控制器、鼓風機、調速模 塊、穩壓電源替代蓄電池供電、PC電腦，利用萬用表 和示波器來實現同步監測電壓和波形的實際輸出狀態。 在此構建的系統臺架中，首先利用穩壓電源模擬現實蓄 電池正常供電11~16 V范圍輸出給此系統；其次通過PC 電腦CCP標定方式實現不同檔位對應的占空比輸出給調 速模塊；最后通過萬用表和示波器監測并采集鼓風機端 電壓值形成控制數據庫供VCU使用。 

系統臺架構建實物如圖4所示。

2.2 臺架仿真測試 

在臺架仿真測試過程中，考慮到鼓風機在整車低壓 電源是有范圍的，故使用臺架模擬11~16 V有效工作區 域，工況測試結果如表1。 

2.3 臺架仿真分析 

通過臺架模擬實際工況的供電電壓測試，更改后可 以匹配VCU的PWM控制電路，分析繪制出鼓風機兩端 電壓-檔位-占空比邏輯值，如圖5所示。

從圖中可知，此仿真比較精確地控制鼓風機兩端工 作電壓且在合理的要求范圍內，故此低成本空調系統匹 配電路修正方案可行。

3  實車搭載驗證 

為了驗證低成本空調功能和臺架數據建模設計低成 本空調系統的控制邏輯，實現PWM占空比轉模擬量輸 出控制調速模塊，實現鼓風機調速模塊的調速，滿足低 成本空調系統架構對VCU的控制要求的方案能否真正體 現在量產車型上，需要經過嚴格的需求—設計—開發— 驗證V流程。 

作為整個V流程中是最關鍵的環節，實車搭載驗證 將決定功能方案的可靠性和其他性能。實車測試數據如 圖6所示；通過采集數據與控制數據對比，在恒定蓄電 池供電電壓下，風擋占空比的控制與風擋檔位請求一 致，鼓風機電壓也趨近于曲線形變化而非斷崖式。故此 方案在實車搭載是可靠的。

4  結論 

本文基于預設計方案思想對低成本空調系統進行V 流程設計開發^[8]，針對低成本空調系統中的VCU與調速 模塊控制匹配核心難點進行模擬、測試和驗證，為達到 最優控制效果，修正匹配電路。參考臺架測試數據設 計PWM輸出占空比，實現VCU與調速模塊的控制，經 實車搭載測試驗證分析，滿足低成本空調系統的方案 要求。

參考文獻： 

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