基于FPGA的電動汽車空調(diào)電子膨脹閥控制器的研究與實現(xiàn).pdf

1、當前，全球氣候及環(huán)境問題日趨嚴峻，汽車給環(huán)境帶來的影響越來越明顯，因此，新能源汽車的研究日趨重要。電動汽車作為新能源汽車的一部分，這幾年得到了快速發(fā)展，許多大的汽車廠家都加入了研究生產(chǎn)電動汽車行列。電動汽車空調(diào)是電動汽車必不可少的一部分，而空調(diào)控制器控制著整個空調(diào)系統(tǒng)，對電動汽車的續(xù)航有著直接影響。電子膨脹閥控制器是整個空調(diào)制冷系統(tǒng)的一部分，對其研究具有一定的意義，現(xiàn)有電子膨脹閥控制器都相對獨立于空調(diào)控制系統(tǒng)中，在使用過程中，當空調(diào)系統(tǒng)

2、的參數(shù)出現(xiàn)變化時，控制器不易作出調(diào)整，應(yīng)用不靈活，同時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，針對這一系列的特點，本文研發(fā)設(shè)計了一種基于FPGA的電動汽車空調(diào)電子膨脹閥控制器。
　　本文通過對電子膨脹閥控制器需求分析，對控制器控制策略和方式進行了分析論證，對FPGA芯片、溫度、壓力傳感器等進行了芯片選型，并針對電子膨脹閥控制器的特點設(shè)計和論證了總體方案。本文詳細分析了過熱度控制的方法，即通過壓力、溫度傳感器測量蒸發(fā)器出口和入口的溫度和壓力，計算和

3、分析了溫度壓力與過熱度的關(guān)系，并通過實驗的方式找出最優(yōu)控制參數(shù)，通過參數(shù)選取對閥門開度的控制，優(yōu)化整合的PID算法控制邏輯和控制方案，并利用美國Altera公司的硬件開發(fā)工具QuartusⅡ?qū)﹄娮优蛎涢y控制器系統(tǒng)進行頂層設(shè)計，用 C語言對電子膨脹閥控制器系統(tǒng)的軟件的開發(fā)。本文詳細介紹了系統(tǒng)主要模塊，溫度采集模塊、壓力采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊等軟硬件的開發(fā)流程和程序?qū)崿F(xiàn)，并對各模塊進行仿真波形及部分模塊的測試。基于FPGA

4、的強大功能，設(shè)計的電子膨脹閥控制器以模塊化的方式嵌入整個空調(diào)控制器中。通過完整的測試和實驗，結(jié)果表明，用FPGA作為主控芯片的電子膨脹閥控制器系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的單片機或者 ARM相比，具有體積小，設(shè)計周期短，可移植性強，并且在線可編程等優(yōu)點，在未來，高度集成化、智能化的汽車電控系統(tǒng)，采用FPGA作為芯片可以有效滿足更多車載設(shè)備模塊的集成，有利于系統(tǒng)設(shè)計的小型化，同時降低了汽車成本，并為汽車內(nèi)部節(jié)省了空間。
　　最后，通過對電子膨脹閥控