无刷直流电机在汽车电动空调中的应用.doc

无刷直流电机在汽车电动空调中的应用   则胤,邱少杰,阳生   (1大学310027;2精雷电器313103) O引言随着国汽车制造业的飞速发展,汽车空调已经成为整车必不可少的一个子系统,并在近几年获得了快速的发展。目前,我国在乘用车上汽车空调配置率已接近百分之百。汽车空调舒适性、可靠性及安全性的要求已成为消费者决定购车意向的重要选择依据。特别是随着国际社会对石油危机和全球变暖等问题的日益关注,对于汽车空调环保和节能的要求也越来越高。目前传统汽车空调压缩机由汽车发动机直接带动,存在消耗发动机功率、转速变化围过大、工作环境恶劣、整体效率低等诸多问题。国外一些新的环保规定,如强制降低怠速排放的要求,长途运输车辆在停车处使用当地电源,不开油机等等。这都为新型电动空调的使用提供了机会。同时,随着公众节能和环保意识的提高,一些符合节能、环保要求的新能源汽车(电动汽车、混合动力)的发展前景被人们看好,而一种节能、高效、性能可靠的电动空调产品,对占领新一代汽车的空调市场显得至关重要。   电动空调压缩机由电机、电子控制单元Ecu(ontr0Iunit)和压缩机组成。电机驱动压缩机,而Ecu控制电机出力和运行。永磁无刷直流电机以其小体积、高性能、结构简单、出力大等特点受到了许多行业的青睐,在一些要求高性能和高精度的控制领域更是得到了广泛的重视。今天,在汽车行业,电机的应用越来越广泛,一部汽车上使用的电机数量会有上百台,这其部分以直流电机为主。但是,直流电机的一个最大问题就是电刷的使用,这使电机的体积变大,而电刷又需要频繁的更换。无刷直流电机通过Ecu来控制电机的电子换相,从而取消了电刷,消除了更换电刷的顾虑,延长了电机的使用寿命。而电子换相过程中的另一个问题,即需要得到转子位置,也得到了广泛的研究。采用霍尔传感器或光电编码器等获得转子位置是一种可靠的方法,但是这一方面增加了成本,另一方面由于霍尔传感器等的使用温度围也限制了在恶劣环境中的应用。应运而生的是各种无位置传感器技术的研究,诸如反电势法、三次谐波法等,已经得到了深入的研究,并且一些方法也已经得到了实际应用。永磁无刷直流电机一般采用稀土永磁转子结构,我国作为一个稀土储量和生产大国,在制造永磁电机方面有着得天独厚的优势。永磁电机技术的研究和应用,有利于将我国的资源优势转化为技术优势,对于我国在新一轮全球技术竞争中取得相对技术优势有着重要的意义。 1电动空调压缩机技术   电动汽车空调作为一种新型的汽车关键零部件,其真正的发展历史不是很长,这主要是由于电动空调在普通12v供电的汽车中的应用受到了供电电压、发电机功率和蓄电池容量等多方面的限制。但是,近年在随着环保要求的不断提升,电动汽车、混合动力汽车等的发展,电动汽车空调已经开始受到越来越多的重视。11国外研究现状   在国外,目前的汽车用电动空调最主要的开发和供应商是日本电装公司(Denso)。日本电装生产的电动空调已经在丰田混合动力轿车上得到应用,但是目前产量有限。另一家日本企业三菱重工也已经开发出电动汽车空调,目前已成功获得二家美国著名汽车厂商的订单。但是由于目前的混合动力和其它电动汽车的市场容量有限,这一家企业的产量有限。   在国,由华东理工大学和三电贝洱汽车空调联合开发的电动空调压缩机系统在国的一些电动汽车和混合动力汽车上试用。其他一些研究多停留在实验室开发阶段,没有得到实际运行。12电动空调压缩机技术的优势   传统空调系统的压缩机是由曲轴通过皮带驱动的,而电动空调压缩机由电机、ECU和压缩机组成,电机驱动压缩机,而ECU控制电机出力和运行,因此空调系统不依赖发动机的运转而工作。相比较而言,电动空调压缩机系统具有许多明显的优势。   (1)普通空调由于发动机转速的不稳定,必须使用大排量压缩机来满足低转速时的制冷要求(左右),排量加大,压缩机体积大,大大消耗了发动机的输出功率,效率低。而电动空调的转速恒定,在同等制冷要求条件下,排量,使得电动压缩机的效率明显提高。   (2)普通空调的压缩机安装在高温的发动机附近,工作环境差,蒸发器及出风口又安装在驾驶室或驾驶室顶部,所以冷媒的管路长,容易泄露,并且冷气消耗非常大。而电动空调由于拥有独立的动力源,无需依赖发动机,可以安装在靠近蒸发器的任何位置。图1给出了一种电动空调压缩机的安装位置,可以看到这种安装的工作环境更好,冷媒的管路更短,冷气消耗小。   (3)电动空调可以保持低速、持续运行,维持车厢温度,其节能原理与家用变频空调相同。   (4)电动空调可以在发动机熄火状态使用,无需消耗燃油。汽车在行使过程中发电机发出来的电给电瓶充电、储存;停车时利用所储存的电能制冷,大大节约了能源,提高了电动空调的使用效率。此外,涡旋式压缩机是继往复式、摆盘式和旋叶式之后的第四代汽车空调压缩机。它把老