無刷直流電機在汽車電動空調(diào)中的應(yīng)用
韓則胤，邱少杰，陳陽生
(1浙江大學浙江杭州310027；2精雷電器有限公司浙江湖州313103)
O引言
隨著國內(nèi)汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，汽車空調(diào)已經(jīng)成為整車必不可少的一個子系統(tǒng)，并在近幾年獲得了快速的發(fā)展。目前，我國在乘用車上汽車空調(diào)配置率已接近********。汽車空調(diào)舒適性、可靠性及安全性的要求已成為消費者決定購車意向的重要選擇依據(jù)。特別是隨著國際社會對石油危機和全球變暖等問題的日益關(guān)注，對于汽車空調(diào)環(huán)保和節(jié)能的要求也越來越高。
目前傳統(tǒng)汽車空調(diào)壓縮機由汽車發(fā)動機直接帶動，存在消耗發(fā)動機功率、轉(zhuǎn)速變化范圍過大、工作環(huán)境惡劣、整體效率低等諸多問題。國外一些新的環(huán)保規(guī)定，如強制降低怠速排放的要求，長途運輸車輛在停車處使用當?shù)仉娫�，不開油機等等。這都為新型電動空調(diào)的使用提供了機會。同時，隨著公眾節(jié)能和環(huán)保意識的提高，一些符合節(jié)能、環(huán)保要求的新能源汽車(電動汽車、混合動力)的發(fā)展前景被人們看好，而一種節(jié)能、高效、性能可靠的電動空調(diào)產(chǎn)品，對占領(lǐng)新一代汽車的空調(diào)市場顯得至關(guān)重要。
電動空調(diào)壓縮機由電機、電子控制單元Ecu(Electronic contr0I unit)和壓縮機組成。電機
驅(qū)動壓縮機，而Ecu控制電機出力和運行。永磁無刷直流電機以其小體積、高性能、結(jié)構(gòu)簡單、出力大等特點受到了許多行業(yè)的青睞，在一些要求高性能和高精度的控制領(lǐng)域更是得到了廣泛的重視。今天，在汽車行業(yè)，電機的應(yīng)用越來越廣泛，一部汽車上使用的電機數(shù)量會有上百臺，這其中大部分以直流電機為主。但是，直流電機的一個****問題就是電刷的使用，這使電機的體積變大，而電刷又需要頻繁的更換。無刷直流電機通過Ecu來控制電機的電子換相，從而取消了電刷，消除了更換電刷的顧慮，延長了電機的使用壽命。而電子換相過程中的另一個問題，即需要得到轉(zhuǎn)子位置，也得到了廣泛的研究。采用霍爾傳感器或光電編碼器等獲得轉(zhuǎn)子位置是一種可靠的方法，但是這一方面增加了成本，另一方面由于霍爾傳感器等的使用溫度范圍也限制了在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。應(yīng)運而生的是各種無位置傳感器技術(shù)的研究，諸如反電勢法、三次諧波法等，已經(jīng)得到了深入的研究，并且一些方法也已經(jīng)得到了實際應(yīng)用。
永磁無刷直流電機一般采用稀土永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，我國作為一個稀土儲量和生產(chǎn)大國，在制造永磁電機方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。永磁電機技術(shù)的研究和應(yīng)用，有利于將我國的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為技術(shù)優(yōu)勢，對于我國在新一輪全球技術(shù)競爭中取得相對技術(shù)優(yōu)勢有著重要的意義。
1電動空調(diào)壓縮機技術(shù)
電動汽車空調(diào)作為一種新型的汽車關(guān)鍵零部件，其真正的發(fā)展歷史不是很長，這主要是由于電動空調(diào)在普通12v供電的汽車中的應(yīng)用受到了供電電壓、發(fā)電機功率和蓄電池容量等多方面的限制。但是，近年在隨著環(huán)保要求的不斷提升，電動汽車、混合動力汽車等的發(fā)展，電動汽車空調(diào)已經(jīng)開始受到越來越多的重視。
1 1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在國外，目前的汽車用電動空調(diào)最主要的開發(fā)和供應(yīng)商是日本電裝公司(Denso)。日本電裝生產(chǎn)的電動空調(diào)已經(jīng)在豐田混合動力轎車上得到應(yīng)用，但是目前產(chǎn)量有限。另一家日本企業(yè)三菱重工也已經(jīng)開發(fā)出電動汽車空調(diào)，目前已成功獲得二家美國****汽車廠商的訂單。但是由于目前的混合動力和其它電動汽車的市場容量有限，這一家企業(yè)的產(chǎn)量有限。
在國內(nèi)，由華東理工大學和上海三電貝洱汽車空調(diào)有限公司聯(lián)合開發(fā)的電動空調(diào)壓縮機系統(tǒng)在國內(nèi)的一些電動汽車和混合動力汽車上試用。其他一些研究多停留在實驗室開發(fā)階段，沒有得到實際運行。
1 2電動空調(diào)壓縮機技術(shù)的優(yōu)勢
傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的壓縮機是由曲軸通過皮帶驅(qū)動的，而電動空調(diào)壓縮機由電機、ECU和壓縮機組成，電機驅(qū)動壓縮機，而ECU控制電機出力和運行，因此空調(diào)系統(tǒng)不依賴發(fā)動機的運轉(zhuǎn)而工作。相比較而言，電動空調(diào)壓縮機系統(tǒng)具有許多明顯的優(yōu)勢。
(1)普通空調(diào)由于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定，必須使用大排量壓縮機來滿足低轉(zhuǎn)速時的制冷要求（例如國內(nèi)卡車普遍使用508壓縮機排量136cc左右），排量加大，壓縮機體積大，大大消耗了發(fā)動機的輸出功率，效率低。而電動空調(diào)的轉(zhuǎn)速恒定，在同等制冷要求條件下，電動壓縮機的排量可由普通汽車的136cc排量下降到36cc排量，使得電動壓縮機的效率明顯提高。
(2)普通空調(diào)的壓縮機安裝在高溫的發(fā)動機附近，工作環(huán)境差，蒸發(fā)器及出風口又安裝在駕駛室內(nèi)或駕駛室頂部，所以冷媒的管路長，容易泄露，并且冷氣消耗非常大。而電動空調(diào)由于擁有獨立的動力源，無需依賴發(fā)動機，可以安裝 |
