凌鸥新能源车载空调压缩机方案测评

只看该作者 · 2023-2-4 22:40

本帖最后由芯之所向于 2023-2-4 22:54 编辑

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凌鸥新能源车载空调压缩机方案测评
在新能源汽车行业蓬勃发展的环境下，各大车厂对车规级芯片需求也日益旺盛，并且国外车规芯片价格增长、不定的交期也越来越引发国内客户的不满情绪，在这样的大背景下，国内市场迫切需要一款满足性能、供货稳定、价格便宜的国产车规芯片做替代。南京凌鸥于2015年成立，是一家专门做运动控制的芯片设计公司，在电动自行车、电动工具、风扇灯、吸尘器等应用具有完备的软件和硬件方案，芯片型号多达几十种，满足各类电机控制需要。其中车规级芯片有不带预驱芯片的LKS32MCAT085C8Q9（简称AT085）和带6N型号预驱芯片的LKS32MCAT085C8Q9两种，汽车压缩机方案选择的不带预驱的AT085型号，文章主要介绍凌鸥新能源车载压缩机方案的应用和控制效果。
一、方案优势：
1，芯片性能优势：
芯片型号为LKS32MCAT085C8Q9的车规级MCU，通过AEC-Q100认证，工作温度为-40℃~125℃；
Cortex-M0内核，系统时钟频率可达96MHz；并集成电机控制专用DSP模块，包括除法、正余弦、反正切、开方运算，极大提高电机控制算法执行效率；
1个12位SAR 的ADC模块，3Mpsp采样转换速率，48MHz工作频率，最多支持20个采样通道选择；
精准电机控制模块MCPWM，可同时输出4对互补、死区可调的PWM波，并与ADC模块联动，可根据需要灵活调整ADC采样时刻；
1路12位DAC以及两路比较器，结合MCPWM模块做硬件过流保护；
内置4路差分运算放大器，可满足同时满足三电阻采样方式和母线电流采样；
64kFlash和8kRAM，满足电机控制和数据存储需要；
两个16位和两个32位通用定时器；
一个CAN模块，一个DMA模块，两个串口等资源，芯片有48个引脚，可满足绝大部分功能要求。
2，凌鸥车载空调压缩机方案完美解决以下控制难点：
（1）重载起动，在0.3/1.8MPa条件下，压缩机可以正常启动，不失败，无明显杂音；
（2）带载运行转速稳定，满足1000r/min以上转速带载能力达到0.2/2.8MPa；1000r/min带载到2.0Mpa，并保持转速稳定，全速范围转速误差不超过1%。
该方案具备电流环、速度环、功率环控制模式，支持弱磁控制；能兼容单电阻、双电阻和三电阻采样方式；具有调试参数少，控制性能高的特点，便于项目调试和方案推广。
3，方案具备完善的保护功能：
（1）过、欠压保护；
（2）软、硬件过流保护；
（3）三相不平衡保护；
（4）起动异常保护；
（5）通讯故障保护；
（6）过功率保护；
（7）过温保护。
二、方案参数设置：
1，电机参数：
额定工作电压350V；
额定电流30A；
额定转速6000r/min;
电机极对数：4 ；
相电阻0.375Ω；
D轴电感：2.95mH;
Q轴电感：4.23mH;
当前方案采用双电阻采样方式，和恒转速控制方式，具体设置如下：

图1 电机参数设置
由于压缩机特殊结构（转子不便旋转），导致电机电感和反电动势常数测量不准确，实际调试过程中可根据运行效果对其进行微调。

图2 选择速度环控制

图3 弱磁电流最大值设置

图4 电流输出限幅值设置
三、原理图设计

图5 LKS32MCAT085C8Q9外围电路

图6 三相逆变桥电路

图7 PWM信号驱动电路

图8 相电流采样电路

图9 母线电流采样和硬件过流保护电

图10 压缩机控制器实物图
四、实际控制效果
下面是截取的起动和带载运行状态下的相电流波形：
1，轻载起动相电流波形：

图10 轻载相电流波形
2，带载起动相电流波形：

图11 1.0Mpa（左）和1.8Mpa（右）带载起动相电流波形
上述相电流波形变换平滑、均匀，重载起动平稳无异响，带载运行平稳，得到客户肯定。

只看该作者 · 2023-2-6 08:21

还设计了电路板，支持。

只看该作者 · 2023-2-8 18:04

1.额定电流30A: 这个额定电流一般是指母线电流吧？一般7A。最大相电流才有30A那么大。
2.能否2.0Mpa启动？现在一般都要求2.0MPA启动了，看你的启动波形是0速启动的，没有开环拖动，是用了磁链观测器吗？
3.电机控制效率能做到多少？
谢谢！

只看该作者 · 2023-2-14 10:41

有具体应用案例吗

只看该作者 · 2023-2-14 10:41

这个方案整体看着还是挺不错的

只看该作者 · 2023-2-16 13:35

这个方案整体来看，还是很不错的。

只看该作者 · 2023-2-16 13:35

这个方案整体来看，还是很不错的。

只看该作者 · 2023-2-16 14:30

这个板子的原理图，可以分享一下吗？

只看该作者 · 2023-2-20 10:05

NIMIJACK 发表于 2023-2-8 18:04
1.额定电流30A: 这个额定电流一般是指母线电流吧？一般7A。最大相电流才有30A那么大。
2.能否2.0Mpa启动？ ...

您好，解释一下，这里的额定电流指的是相电流有效值，母线电流最大能到8-9A；可以2.0Mpa起动（实测2.3Mpa起动都是可以的），不是磁链观测器；控制效率还没哟具体测试。

只看该作者 · 2023-2-20 10:07

单片小菜发表于 2023-2-16 14:30
这个板子的原理图，可以分享一下吗？

不好意思，暂时不能开放。

只看该作者 · 2023-2-20 10:09

七毛钱发表于 2023-2-14 10:41
有具体应用案例吗

终端客户已经在测试了，目前效果还不错。

只看该作者 · 2023-2-27 17:52

芯之所向发表于 2023-2-20 10:05
您好，解释一下，这里的额定电流指的是相电流有效值，母线电流最大能到8-9A；可以2.0Mpa起动（实测2.3Mpa ...

我之前也测试过自己做的空调压缩机板子，干到2.5mpa启动，媲美英飞凌方案和Ti方案

只看该作者 · 2023-3-22 12:40

感谢楼主的分享不错的，很棒！

只看该作者 · 2023-3-22 12:46

现在白色家电，成本要求的越来越苛刻了。

只看该作者 · 2023-3-22 18:03

可以分享一下源码吗？

只看该作者 · 2023-3-22 18:09

感谢楼主的分享，不错的方案。

只看该作者 · 2023-3-27 13:41

--> LKS32MCAT085C8Q9的车规级MCU，通过AEC-Q100认证，工作温度为-40℃~125℃

规格书上没写是哪个grade的认证，上段文字是代表有取得 grade 1 的认证吗?
自己认证的吗? 还是委托第3方认证? 官网也没看到证书证明?

只看该作者 · 2023-3-28 09:16

iamrookie 发表于 2023-3-27 13:41
--> LKS32MCAT085C8Q9的车规级MCU，通过AEC-Q100认证，工作温度为-40℃~125℃

规格书上没写是哪个gra ...

您好，是grade 1认证，我们是委托第3方认证的哦，如果有需要看证书可以联系我们。

只看该作者 · 2023-3-31 23:26

芯之所向发表于 2023-2-20 10:05
您好，解释一下，这里的额定电流指的是相电流有效值，母线电流最大能到8-9A；可以2.0Mpa起动（实测2.3Mpa ...

看样子是凌欧官方开放的方案基础上做的，MRAS估算器？

只看该作者 · 2023-4-4 14:46

这个论坛人才辈出啊，一进来全是原创打赏的

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