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基于FPGA的电动汽车空调电子膨胀阀控制器的研究与实现
| 论文题名： | 基于FPGA的电动汽车空调电子膨胀阀控制器的研究与实现 |
| 关键词： | 电动汽车;热泵型空调;电子膨胀阀控制器;模块化设计;现场可编程门阵列 |
| 摘要： | 当前，全球气候及环境问题日趋严峻，汽车给环境带来的影响越来越明显，因此，新能源汽车的研究日趋重要。电动汽车作为新能源汽车的一部分，这几年得到了快速发展，许多大的汽车厂家都加入了研究生产电动汽车行列。电动汽车空调是电动汽车必不可少的一部分，而空调控制器控制着整个空调系统，对电动汽车的续航有着直接影响。电子膨胀阀控制器是整个空调制冷系统的一部分，对其研究具有一定的意义，现有电子膨胀阀控制器都相对独立于空调控制系统中，在使用过程中，当空调系统的参数出现变化时，控制器不易作出调整，应用不灵活，同时系统结构复杂，成本高昂，针对这一系列的特点，本文研发设计了一种基于FPGA的电动汽车空调电子膨胀阀控制器。 本文通过对电子膨胀阀控制器需求分析，对控制器控制策略和方式进行了分析论证，对FPGA芯片、温度、压力传感器等进行了芯片选型，并针对电子膨胀阀控制器的特点设计和论证了总体方案。本文详细分析了过热度控制的方法，即通过压力、温度传感器测量蒸发器出口和入口的温度和压力，计算和分析了温度压力与过热度的关系，并通过实验的方式找出最优控制参数，通过参数选取对阀门开度的控制，优化整合的PID算法控制逻辑和控制方案，并利用美国Altera公司的硬件开发工具QuartusⅡ对电子膨胀阀控制器系统进行顶层设计，用 C语言对电子膨胀阀控制器系统的软件的开发。本文详细介绍了系统主要模块，温度采集模块、压力采集模块、A/D转换模块、LCD显示模块等软硬件的开发流程和程序实现，并对各模块进行仿真波形及部分模块的测试。基于FPGA的强大功能，设计的电子膨胀阀控制器以模块化的方式嵌入整个空调控制器中。通过完整的测试和实验，结果表明，用FPGA作为主控芯片的电子膨胀阀控制器系统，与传统的单片机或者 ARM相比，具有体积小，设计周期短，可移植性强，并且在线可编程等优点，在未来，高度集成化、智能化的汽车电控系统，采用FPGA作为芯片可以有效满足更多车载设备模块的集成，有利于系统设计的小型化，同时降低了汽车成本，并为汽车内部节省了空间。 最后，通过对电子膨胀阀控制器控制性能及结果的研究分析，对整个控制器的特点进行了总结与分析，并对未来提出展望和期待。 |
| 作者： | 李俊 |
| 专业： | 信号与信息处理 |
| 导师： | 董秀洁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中原工学院 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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