CN102269455A - 电动车空调装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动车空调装置，其包括空调控制器，所述空调控制器包括控制中心、操作面板以及执行机构，其特征在于，所述电动车空调装置还包括电动压缩机、水泵以及加热模块，所述空调控制器的控制中心还包括有与之配合的对电动压缩机、水泵、加热模块的控制单元；本发明具备了更复杂的逻辑处理能力和通信能力，增加了对电动压缩机和热水泵的控制，增加了PTC电加热部分和汽车内部数据通信的CAN总线，其外观和结构更加紧凑，而且本发明能更稳定可靠地控制电动汽车的空调系统，功能更加强大、同时更加经济节能。

Description

电动车空调装置
技术领域
本发明涉及一种汽车电子技术领域空调装置，尤其涉及一种电动车的空调装置。
背景技术
由于随着全球石油资源的消费短缺、世界各国汽油价格的不断上涨，以及其他新能源的开发没有得到有效成果的前提下，电能是目前有最大发展空间的能源。随着电动自行车、电动汽车技术的发展，一种新的电动车空调系统的发明需求日益显著，即：需要一种纯电动车空调控制器以适应电动汽车空调系统的控制。
汽车空调控制器是汽车空调系统的核心部件。它通过采集：蒸发器温度传感器、车外温度传感器、车内温度传感器、日照强度传感器、水箱温度传感器信号，输出控制着如：温度风门执行器、模式风门执行器、循环风门执行器、鼓风机、压缩机等来实现制冷、供暖、通风、净化空气、加湿和除湿等多项功能。
由于电动汽车的驱动动力不同于普通的燃油汽车，使得它的空调系统也与普通的汽车空调系统有所不同，因此对空调控制器的功能要求也相应提高，这就要求我们对普通的空调控制器做出相应的改动和创新，以实现对电动汽车空调系统的控制。
因此，针对上述的问题，一种新的、有效的，保证良好的功能的电动车空调系统控制器的发明势在必行。
发明内容
本发明要解决的技术问题是燃油汽车的空调装置不能满足电动汽车的空调系统的需要。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动车空调装置，
一种电动车空调装置，其包括电动压缩机、水泵以及加热模块，其特征在于，其还包括空调控制器，所述空调控制器包括控制中心，所述空调控制器的控制中心还包括有与之配合的对电动压缩机、水泵、加热模块的控制单元。
所述控制单元包括能输出PWM信号到电动压缩机的PWM信号输出模块。
所述控制中心包括能输出高电平或低电平的驱动允许信号的驱动信号输出模块。
所述控制单元还包括能检测到电动压缩机的反馈信号，以及能检测到电动压缩机的脉冲式诊断反馈信号的检测模块。
所述加热模块为电加热负载加热的PTC加热模块，所述控制单元包括能输出PWM信号到PTC加热负载的输出模块。
所述控制单元还包括能直接通过PTC加热输出PTC PWM控制信号的电路检测PTC故障反馈模块。
本发明的有益效果：本发明与现有的非电动汽车空调装置或者说是空调控制器相比具备了更复杂的逻辑处理能力和通信能力，增加了对电动压缩机和热水泵的控制，增加了PTC电加热部分和汽车内部数据通信的CAN总线，其外观和结构与普通空调控制器大致相同，但是更加紧凑，而且本发明能更稳定可靠地控制电动汽车的空调系统，功能更加强大、且更加经济节能。
附图说明
通过以下对本发明的实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、特征和优点。
附图1是本发明纯电动车空调控制器的功能模块图；
附图2是本发明压缩机控制信号原理图；
附图3是本发明水泵驱动信号原理图；
附图4是本发明PTC加热信号原理图；
附图5是本发明AC PWM IN、STB与负载的接口电路原理图；
附图6是本发明PTC PWM CONTROL信号输出电路型式同AC PWM IN电路，其接口电路示意图；
附图7是本发明AC Diag、AC PWM OUT输入电路与负载的接口电路原理图。
具体实施方式
本发明是应用在汽车电子空调系统的空调装置，是在对现有的常用的普通燃油汽车的空调装置的基础上作出的重大改进，改进后的空调装置可有效的运用于电动汽车的空调系统内，对将来电动汽车的普及以及生产具有非常重要的实践意义。
本发明是一种针对纯电动汽车车内空气环境进行控制和调节的电子产品，在现有的非电动汽车空调装置/控制器的基础上增加了电动压缩机和热水泵的控制等，增加了PTC电加热部分和汽车内部数据通信的CAN总线等。其功能框图见附图1，本发明能更稳定可靠地控制电动汽车的空调系统，而且功能更加强大、更加经济节能。
如图1-4所示，控制器以微型计算机(单片机)为控制中心，结合各种传感器对汽车发动机的有关运行参数(如水温、转速等)、车外的气候条件(如环境温度、空气湿度、日照强度等)、车内的气候条件(如车内温度、湿度等)、空调的送风模式(如送风温度、送风口的选择等)、以及制冷压缩机的开、停状况，制冷循环有关部位的温度、制冷剂压力等多种参数进行实时检测，并与操作面板送来的信号(如设定温度信号、送风模式信号等)进行比较，通过运算处理后进行判断，然后输出相应的调节和控制信号，通过相应的执行机构(风门电机、继电器等)对电动压缩机的开停状况、送风温度、送风模式、热水阀开度等作及时的调整和修正，以实现对车内空气环境进行全季节、全方位、多功能的最佳控制和调节。
示例：其中控制电动压缩机的信号要求如下表：
表一：
Figure BSA00000484325900041
为实现上表所要求的信号，其电路设计如附图2：其中AC PWM IN与STB信号电路相同，为输出信号；AC PWM OUT与AC Diag信号电路相同，为输入信号检测电路；脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中，在此不做详细解释。
如图5所示：AC PWM IN、STB与负载的接口电路原理示意图，如AC PWMIN：单片机通过PWM口输出PWM波形经过限流电阻R4到三极管Q2，通过控制三极管Q2的导通与关闭，从而控制输出端口B2上电平的高低，如PWM高电平段时三极管Q2导通，将端口电压通过2欧姆的电阻R12拉低到低电平，PWM低电平段时Q2不导通，端口电压被接口电路上的高电平所拉高，所以端口B2上的电压为与单片机反向的PWM波形。此电路的功能：一、由于单片机端口的驱动能力有限，大约为6mA，所以必须经过三极管Q2将电路驱动能力提升到40mA。二、输出端口对电源和对地短路时，电路的自我保护功能，电阻R6主要用于限制输出电流不超过350mA，如电流超过350mA(如输出端口短接到+12V电源，三极管Q2处于打开状态)，则三极管Q1基极对地电压为2Ω*0.35A＝0.7V，从而三极管Q1导通，将三极管Q2输入端拉低，从而Q2管截止，输出端关闭。三、滤除输出端口来自外界的杂波干扰，电容C1的功能。STB：电路型式同AC PWM IN，工作原理及能实现的功能相同，在此不再赘述。
AC Diag、AC PWM OUT输入电路与负载的接口电路型式如7所示(不公用)：AC Diag：当负载输入到控制器的输入端B7信号为高阻态时，控制器内部通过电阻R1将电平拉高，电阻R2、R3用于限流，二极管D1用于钳位，防止单片机输入电压过高，烧坏单片机。当负载输入到控制器的输入端B7信号为低电平时，单片机的PWM口电平被拉低。所以当AC Diag输入信号为脉冲时，到单片机的信号也为一相同占空比的脉冲信号。AC PWM OUT该信号检测电路型式同AC Diag，工作原理相同，在此不再赘述。
水泵驱动信号要求：0V/12V电平输出信号，(要求控制器能输出高电平信号以开启水泵控制继电器，能输出低电平或者高阻态信号以关闭水泵控制继电器，驱动能力要求不低于300mA)：为实现信号要求，其电路设计如附图3。其工作原理如下：单片机输出高电平时，低端开关Q5输出驱动能力为700mA的低电平信号，水泵控制继电器开启，单片机输出为低电平时低端开关Q5输出高阻态，水泵控制继电器关闭。
其他元器件的功用：D3为续流二极管，C4为输出端口滤波，电阻R13为下拉电阻，防止单片机端口输出悬浮电压到低端开关从而产生误动作。
PTC电加热信号要求：0V/12V PWM波形输出，并且当输出端短接到地时，控制器能检测到故障反馈信号。
本发明所提到的PTC是指一种电加热负载，如正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻(PTC Thermistor)。
PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。当然，此处也可以是其它合适的一种电加热负载。
PTC加热控制要求控制器能输出0V/12V PWM信号控制PTC加热装置，并且能够检测该信号输出，当该信号被拉低为低电平时，则判断出负载有故障，为实现信号要求，其电路设计如附图4：单片机经pwm口输出pwm波形，经电路放大后输出PTC PWM控制信号，同时经过运放U1A构建的电压检测电路，监视PTC PWM控制信号，当单片机的I/O口检测到低电平时，即认为PTC加热有故障。
上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本实用新型。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不背离本实用新型的精神或范围。因此，本实用新型并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (6)

1.一种电动车空调装置，其包括电动压缩机、水泵以及加热模块，其特征在于，其还包括空调控制器，所述空调控制器包括控制中心，所述空调控制器的控制中心还包括有与之配合的对电动压缩机、水泵、加热模块的控制单元。
2.如权利要求1所述的一种电动车空调装置，其特征在于，所述控制单元包括能输出PWM信号到电动压缩机的PWM信号输出模块。
3.如权利要求1所述的一种电动车空调装置，其特征在于，所述控制中心包括能输出高电平或低电平的驱动允许信号的驱动信号输出模块。
4.如权利要求1所述的一种电动车空调装置，其特征在于，所述控制单元还包括能检测到电动压缩机的反馈信号，以及能检测到电动压缩机的脉冲式诊断反馈信号的检测模块。
5.如权利要求1所述的一种电动车空调装置，其特征在于，所述加热模块为电加热负载加热的PTC加热模块，所述控制单元包括能输出PWM信号到PTC加热负载的输出模块。
6.如权利要求1所述的一种电动车空调装置，其特征在于，所述控制单元还包括能直接通过PTC加热输出PTC PWM控制信号的电路检测PTC故障反馈模块。
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