空调变频器

如图16-5所示空调变频器内部结构，变频器总成中的空调变频器为空调系统中电动变频压缩机供电，变频器将HV蓄电池的额定电压DC 201.6V转换为AC 201.6V来为空调系统中的压缩机供电。

图16-5　空调变频器内部结构

注意：1mm2面积通常承载5A电流，若6kW电动机12V则需要供电线截面积为100mm2，可以说这样的线又粗又硬，且根本无法绕成电动机内的绕组，事实上电动汽车上的大功率设备全需高压供电，否则供电线都成问题。

具体工作原理可描述如下：HV ECU控制变频器总成中的MCU（微控制器）对门驱动电路进行驱动，通过6个IGBT把直流电逆变成交流电，电动机的转速由变频控制信号的频率决定，而变频控制信号频率由空调ECU通过HV ECU控制电动压缩机。

1.电动变频压缩机转速控制

如图16-6所示电动变频压缩机转速控制。空调ECU根据目标蒸发器温度（由车内温度传感器、湿度传感器、环境温度传感器和日照传感器计算而来）和蒸发器温度传感器检测的实际蒸发器温度计算压缩机目标转速。然后，空调ECU发送目标转速到HV ECU。HV ECU根据目标转速控制空调变频器，控制压缩机以符合空调系统操作的速度工作。空调ECU计算包含根据车内湿度（从湿度传感器获得）产生的校正数值的目标蒸发器温度和风挡玻璃内表面湿度（从湿度传感器、日照传感器、车内温度传感器、模式风门位置和刮水器工作状态计算而来）。这样，空调ECU控制压缩机转速使冷却性能和除雾性能不受影响。因此，车辆实现了乘坐舒适和低油耗等目标。

图16-6　电动变频压缩机转速控制

2.新款普锐斯空调系统的改进

（1）新系统采用了ES18型电动变频压缩机。该压缩机由空调变频器提供交流电来驱动，该变频器安装在混合动力系统的变频器上。即使发动机不工作，空调系统也能工作。这样，能达到良好的空气状况，也减少了油耗。

（2）所有车型都将自动空调系统作为标准配置而采用，此系统能自动改变出风口、出风口温度和出气量。

（3）新系统采用了鼓风机脉冲控制器。该控制器根据空调ECU提供的占空信号控制输出电压来调节鼓风机电动机的转速。这样，就减少了由于传统鼓风机线性控制器发热所造成的功率损失，从而实现了低油耗。

（4）车内温度传感器增加了湿度传感器功能。这样，空调系统工作时，优化了除湿性能。

（5）采用了紧凑、轻型和高效的电动水泵。这样，发动机停止时也能保证合适的暖风机性能。

（6）采用了模糊控制功能来计算要求的出风口温度（TAO）和自动空调控制系统的鼓风量。从而空调ECU可以计算出出风口温度、鼓风量、出风口和与运行环境相适合的压缩机转速。这样，提高了乘坐舒适性。

模糊控制这种控制方式是计算机上用来模拟人类模糊决策的程序。它使用“IFTHEN”控制规则的数学函数来断定普通计算不能处理的周围环境（例如“稍微大”或“特别大”），因此，这种控制使用类似于人类语言的计算机语言在计算机上模拟人类如何处理大量信息的技术。在常规自动空调控制系统中，空调ECU根据预定的计算公式以传感器提供的温度信息为基础，依据设定温度计算所需的出风口温度。通过自动控制伺服电动机和鼓风机电动机以达到计算出的TAO数值，此系统保持车内温度稳定确保了乘坐舒适性。但是，根据TAO数值统一决定所有的控制数值的常规自动空调控制系统对控制的限制较大（因为它是线性系统的结合）。因此，新款普锐斯采用了模糊控制（非线性控制），可进行微调控制。模糊控制根据它们各自数学函数确定温度偏差、环境温度和太阳辐射符合等级程度。此外，系统使用模糊计算方法计算所需的出风口温度和鼓风机鼓风量。根据这些计算结果，空调ECU对出风口温度、鼓风机鼓风量、压缩机和出风口进行控制。温度偏差的一致性等级程度根据实际的车内温度和设定温度可定义为9个等级，太阳辐射的符合等级程度根据日照传感器数值可定义为4个等级（低、中低、中和高），环境温度的符合等级程度根据环境温度传感器数值可定义为6个等级（隆冬、冬天、春秋、春夏和盛夏）。空调模糊控制功能确定的鼓风机鼓风量如图16-7所示。

图16-7　空调模糊控制功能确定的鼓风机鼓风量

（a）非线性控制（模糊控制）；（b）常规

（7）旧款普锐斯中，空调由空调控制面板控制。在新款普锐斯中，如图16-8所示，改为由复式显示器的空调屏幕显示上的开关和方向盘衬垫上的开关来控制操作。除了空调屏幕显示外，AUTO、再循环、前除霜器和后除霜器开关的操作条件也可以由组合仪表上的指示灯来表示。

图16-8　复式显示器的空调屏幕显示代替空调控制面板控制