KPM32N280 方案推出背景

隨著嵌入式系統的智能化升級，人工智能技術的應用已從傳統的視覺與語音交互場景，逐步拓展至電機控制、壓縮機驅動等關鍵領域，有效解決了傳統控制方法難以應對的各類復雜難題。

例如，空調作為居民用電的核心負載，其能耗問題尤為突出。數據顯示，夏季我國居民空調用電占比已達 40% ~ 50%，而在一些近赤道國家的高溫地區，這一比例甚至高達 70%。針對這一挑戰，必易微專業 MCU 研發團隊設計了高性能 AI MCU 芯片 KPM32N280。該芯片通過將人工智能與變頻技術深度融合，為空調系統節能提供了創新解決方案，可實現空調系統節能 15% ~ 20%。

相較于傳統變頻空調控制芯片，AI MCU 芯片 KPM32N280 具備更強的環境感知以及自我學習、自我判斷能力。因此，該芯片方案能夠實時監測空調運行狀態（包括導風板角度、風機轉速和壓縮機頻率等參數）與環境負荷變化（如預設溫度、實際溫濕度等），并依托內置的深度神經網絡（DNN）模型，動態優化制冷策略，使空調系統始終運行在最佳能效曲線上，從而相比傳統變頻空調節約 15% ~ 20% 的能耗。

KPM32N280 方案亮點

亮點一

集成 NPU 的高性能 AI MCU 芯片 

  • CPU：主頻 200MHz，集成  FPU，250DMIPS

  • NPU：神經網絡引擎，超高功耗算力比 1.5TOPS/W，支持浮點、定點精度，支持 DNN/CNN 模型

  • 高精度變頻控制：最高分辨率達 156ps 的高級定時器

  • 高速ADC：采樣率達到 2.4Msps 的 SAR ADC

  • 高可靠性：8MHz 內部 RC 時鐘 (-40℃ ~ 105℃ ± 1% 精度)，免除板上晶振，提高可靠性

  • 豐富外設：UART/CAN/I2C/SPI 等豐富接口

圖 1  | AI MCU 芯片 KPM32N280

亮點二

機器學習及節能算法

  • 數據收集：收集空調在各種工況下的運行數據，打上標簽，生成訓練集

  • 模型選取：根據數據特征選擇合適的網絡模型（DNN/CNN/RNN）

  • 模型訓練：根據帶標簽的訓練集進行模型訓練，生成網絡模型參數

  • 推理執行：在芯片端導入訓練好的網絡模型，NPU 實時控制壓縮機/風機/電子膨脹閥使其一直處于最優工作曲線

圖 2  | KPM32N280 算法開發與部署流程

亮點三

基于人工智能策略的變頻空調系統控制技術

KPM32N280 方案建立了變頻空調系統熱負荷模型，根據空調系統溫度及設定溫度的偏差值反饋，采用模糊控制及人工智能控制方法，實現對壓縮機運行頻率、室外機直流風機運行轉速以及電子膨脹閥運行開度的最佳匹配，有效提升了變頻空調運行性能。

圖 3  | KPM32N280 智能控制技術架構

KPM32N280 空調應用案例

外機芯片 + AI 芯片方案
空調 AI 節能方案 1

  • 外機變頻板改動極小，可靠性高

  • 外機芯片和 AI 芯片僅需 UART 通信，各自獨立運行

  • AI 芯片采用 QFN 小型封裝（QFN5×5-40）

圖 4  | KPM32N280 空調外機方案框圖

內機芯片 + AI 芯片方案
空調 AI 節能方案 2

  • 內機主控板改動極小，可靠性高

  • 內機芯片和 AI 芯片僅需 UART 通信，各自獨立運行

  • AI 芯片采用 QFN 小型封裝（QFN5×5-40）

  • AI 模型本地端運行，可 OTA 升級

圖 5  | KPM32N280 空調內機方案框圖

以上兩種 AI 節能方案可根據不同的應用方式來適配客戶實際需求。通過應用我們的 AI MCU 芯片 KPM32N280，空調系統不僅能夠實現變頻控制，還能通過 AI 技術進行智能調節，使空調系統在各種工況下均達到最理想的工作效率。與傳統空調系統相比，節約 15% ~ 20% 的能耗。這不僅增強了用戶的使用體驗，也為節能減排做出了貢獻。

AI MCU 芯片應用場景延伸

AI MCU 芯片 KPM32N280 的核心技術基于空調節能的人工智能芯片研發及應用算法研究，也可廣泛應用于能源與電力、家居家電、工業控制及自動化等領域。

依托核心技術積累，必易微 MCU 系列產品已在多元場景實現廣泛應用，為全球客戶提供高效、可靠的智能控制解決方案。未來，必易微將繼續推動智能化與節能化的深度融合，為更多行業賦能，助力綠色科技發展。

總結

基于AI MCU 芯片 KPM32N280 的變頻空調節能方案，通過集成 NPU 實現智能調控，結合 DNN 模型實時優化壓縮機、風機及閥體運行，顯著提升能效，節能幅度可達 15% ~ 20%。該方案具備高算力、高集成與高可靠性特點，支持內外機靈活部署，并可擴展至能源與電力、家居家電、工業控制及自動化等領域，助力低碳智能化發展。如需了解更多產品資訊，請點擊此處隨時聯系我們。