某车型搭载智能电驱动空调分析

朱俊峰

某车型搭载智能电驱动空调分析

朱俊峰

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要针对某车型用户在夏季夜晚驻车条件下开空调的需求，提出方案。在现有行车空调系统的基础上并联电动压缩机回路，开发了控制策略，最后对驻车空调制冷性能及油耗进行测试，与现有的行车空调相比，油耗和噪声有了明显的降低，有效解决了用户夏季夜晚开空调的舒适性需求。通过搭载智能电驱动空调，可以有效节省夜晚开空调的油耗成本，并降低整车开空调的噪声，提升客户满意度。

智能电驱动空调；驻车空调；油耗；电动压缩机；车载空调

对某轻卡市场调研发现，有部分用户在夏天夜间在车内休息时，因为天气较热，需要开空调降低驾驶室温度。目前的车辆配置需要启动发动机才能实现制冷需求，而开启发动机后噪音大，造成油耗增加。用户为了降低成本，用小风扇降温，这样降温效果较差。如果配置了车载电驱动空调，不启动发动机就可以实现降温需求，客户满意度就会大大提升。

1 驻车空调方案

1.1 系统方案

在现有空调系统的基础上并联电动压缩机回路，开发空调控制盒对驻车模式空调开启进行控制，在发动机熄火后利用整车蓄电池的电驱动空调，维持2 h的睡眠温度27 ℃，具体系统原理图及电气原理图如图1和图2所示。

图1 系统原理图

图2 电气原理图

1.2 空调控制盒方案

通过控制空调控制盒实现驻车空调系统开启、模式调节、温度调节及风量调节等功能，其针脚定义如表1所示。

表1 插接件定义

表1 （续）

电气端口采用20针脚的插件，插件端口信息如图3所示。

图3 插件端口信息

1.3 控制策略

1.3.1驻车空调和行车空调工作

（1）手动控制器按A/C键时（A/C按键为机械按键，不能自动复位），控制盒C3针脚收到A/C开启信号，当满足开启压缩机条件时自行控制燃油压缩机和电动压缩机工作；

（2）接收到A/C开启信号+发动机启动时，C16或C17输出，控制燃油压缩机工作；接收到A/C开启信号+发动机未启动时，C17输出，同时通过控制器局域网（Controller Area Network, CAN）发送电动压缩机开启信号+转速信号，控制电动压缩机工作；发动机启动信号由整车发送；

（3）压缩机开启条件：接收到鼓风机开启信号，或检测到蒸发温度传感器且温度高于3.5 ℃，或检测到二元压力开关导通信号[1]；

（4）控制盒接收到鼓风机开启信号时，C9脚输出低电平，未接收到时断开输出。

1.3.2蒸发温度设定

行车温度范围（燃油压缩机）0.5 ℃～3.5 ℃；驻车温度范围（电动压缩机）0.5 ℃～3.5 ℃。

1.3.3压力开关控制

（1）驻车空调A/C开启时，当控制器C7与C8导通时，电动压缩机正常工作；压力开关断开时，电动压缩机不工作，但C17脚有信号输出，冷凝风扇工作。

（2）行车空调A/C开启时，当控制器C7与C8导通时，燃油压缩机正常工作；压力开关断开时，燃油压缩机不工作，但C17脚有信号输出，冷凝风扇工作，驻车空调自动关闭系统。

驻车空调未工作，通过控制器C1脚采集电池电压，当检测到控制盒供电电压（钥匙电压）持续10 s均值低于22 V时，此时无法开启驻车空调（控制盒无信号输出C9、C16 压缩机转速信号），驻车空调进入低电压保护后，不再自动恢复，只有当系统检测电压高于23 V以后，才能手动恢复。

驻车空调工作时，通过控制器C1脚采集电池电压，当检测到控制盒供电电压（钥匙电压）持续3分钟均值低于22 V时，切断空调系统工作（控制盒无信号输出C9、C16 压缩机转速信号），驻车空调进入低电压保护后，不再自动恢复，只有当系统检测电压高于23 V以后，才能手动恢复。

手动恢复操纵：操作手动控制器使A/C开启信号有以下变化OFF-ON或ON-OFF-ON。

1.3.4行驻车切换

（1）驻车切换到行车：驻车工作状态下，直接进入到行车状态，（关闭电动压缩机，5 s后开启燃油压缩机）。

（2）行车切换到驻车：行车工作状态下，直接进入到驻车状态，（关闭燃油压缩机，5 s后开启电动压缩机）。

1.3.4驻车电动压缩机变频调节

（1）根据采集的环境温度（环境温度由整车通过CAN发出），蒸发传感器的值，进行变频控制。

（2）根据预设的合理最冷蒸发温度确定初始压缩机转速。

（3）根据蒸发温度所提供的反馈信号，依照自动控制的比例、积分和微分（Proportion Integral Differential, PID）调节规则，调整压缩机转速。使最终的实际蒸发温度与合理最冷蒸发温度相等。

（4）对压缩机转速的调节由该控制器以CAN通讯方式传送给压缩机电机控制器，以最终调节压缩机转速[2]。

具体的工作流程图如图4所示。

依据驾驶舱实际蒸发器温度与目标蒸发器温度差值确定压缩机转速，表2中，△1=实际蒸发温度-目标蒸发温度，△2=上一次采集的实际蒸发温度（10 s前）-当前实际蒸发温度，△1/△2分正负NS为初始转速，当△1＜0时，NS为1 500 r/min，具体的转速变化如表2所示。

图4 电动压缩机变频控制工作流程图

表2 电动压缩机转速变化图

蒸发温度控制策略：

当环境温度amb≤5 ℃，目标蒸发温度evap= 2 ℃；

当环境温度5＜amb≤15 ℃，目标蒸发温度evap=0.8amb-2；

当环境温度15＜amb≤20 ℃，目标蒸发温度evap=10 ℃；

当环境温度20＜amb≤30 ℃，目标蒸发温度evap=-0.8(amb-20)+10；

当环境温度amb＞30 ℃，目标蒸发温度evap= 2 ℃；

蒸发温度变化曲线如图5所示。

图5 蒸发温度变化曲线

为避免压缩机频繁调节转数，实际蒸发温度实时采集，10 s处理一次，参与计算（电动压缩机变频计算开始时间为控制盒需要开启电动压缩机时，电动压缩机关闭后，下次开启需重新开始计算）。

备注：蒸发温度传感器失效替代值为-2 ℃。室外温度传感器失效替代值为20 ℃，失效模式为断路、短路。

2 性能试验

2.1 噪音试验

1.场地要求

场地或路面周边 20 m 之内不得有建筑物、墙壁或其他大型物体。测量场地周围不得有其他噪声源存在。

2.气象条件

汽车外面的环境温度在-5 ℃～35 ℃之间。在测量地点或沿测量路线的位置高约1.2 m处风速不得大于5 m/s，大于5 m/s 时测试结果无效。必须注意阵风的影响。试验时应是无雨雪无雾天气，相对湿度小于95%。

3.背景噪声

测量过程中，传声器位置处的背景噪声（包括风声影响）应比被测噪声低 10 dB(A)以上。

如果背景噪声比被测量噪声低（6～10）dB(A)，测量结果应减去表3中的修正值，若差值小于6 dB(A)，测量结果无效。

表3 噪音测试修正表

4.试验设备及方法

振动噪声测试仪、测试用笔记本电脑一台、噪声传感器若干个，噪声传感器线若干条、噪声校准器一只，蓄电池或其他电源等，传感器布置在驾驶员右耳处及副驾驶员左耳处。

5.试验结果

驻车空调开启时车内噪声最大噪声为67.4dB(A)（行车空调开启最大噪声为70.2dB(A)）。如表4所示。

表4 噪音测试结果 单位：dB(A)

2.2 油耗试验

按照JT/T 719—2016 营运货车燃油消耗量限值及测量方法，对怠速燃料消耗量进行测试，试验结果如表5所示。

轻卡车载电驱动空调油耗为0.24 L/h（怠速开行车空调油耗为1.5 L/h）。

备注：油耗=亏电油耗-满电油耗。亏电状态指蓄电池经过车载电驱动空调工作后因为亏电造成空调切断后的状态，满电状态指蓄电池未经过车载电驱动空调工作消耗电量的状态，满电与亏电状态油耗对比如图6所示。

表5 油耗测试结果

图6 油耗差值对比图

试验结论，与怠速开启行车空调相比，搭载驻车空调后，车内噪声最大噪声由70.2 dB降低至67.4 dB，油耗由1.5 L/h降低至0.24 L/h。

3 结束语

卡车配置了驻车空调，使用电动压缩机取代传统压缩机，压缩机运转无需与发动机转速挂钩，使用蓄电池的电能来驱动压缩机运转，可以实现停车状态下的制冷需求[3]，满足了用户夏季夜晚开空调的舒适性需求，噪音和油耗相对传统空调有了明显的提升，客户满意度会大大提升。

[1] 陈孟湘.汽车空调[M].2版.上海:上海交通大学出版社,2001.

[2] 陈芝久,袁晓梅.汽车空调压缩机变排量控制阀的研究现状[J].上海交通大学学报,2001(8):1264-1267.

[3] 王如竹.制冷原理与技术[M].北京:科学出版社,2003.

Analysis of a Vehicle Equipped with Intelligent Electric Drive Air Conditioner

ZHU Junfeng

( Anhui Jianghuai Automobile Group Company Limited, Hefei 230601, China )

This article mainly puts forward a scheme for the needs of a certain model user to turn on the air conditioner under the parking condition of summer night. On the basis of the existing service air conditioning system, the parallel electric compressor circuit is developed, the control strategy is developed, and finally the refrigeration performance and fuel consumption of the parking air conditioner are tested, and compared with the existing driving air conditioner, the fuel consumption and noise have been significantly reduced, which effectively solves the user's comfort needs for turning on the air conditioner at summer night. By equipping the intelligent electric drive air conditioner, it can effectively save the fuel consumption cost of turning on the air conditioner at night, reduce the noise of the vehicle air conditioner, and improve customer satisfaction.

Intelligent electric drive air conditioner; Parking air conditioner; Oil consumption; Electric compressor;Vehicle air conditioner

U463

B

1671-7988(2022)23-135-05

U463

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1671-7988(2022)23-135-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.023.025

朱俊峰（1987—），男，工程师，研究方向为电器，E-mail:zjf02@jac.com.cn。