CN102425877B - 一种电动汽车上的变频空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车上的变频空调器，该变频空调中的压缩机为变频压缩机，变频压缩机通过变频逆变器及中间电路与电动汽车中的直流电源电连接，变频逆变器还与控制电路连接；变频压缩机的冷媒出口和冷媒入口分别与换向阀连接，换向阀再分别与蒸发器和冷凝器连接，在蒸发器与冷凝器之间连接有膨胀阀。该车载空调系统，通过控制面板设定所需的温度和风量，由交流低压变频器调节交流低压压缩机的运转速度，从而做到合理使用能源；由于这种压缩机不会频繁启动，会使压缩机保持稳定的工作状态，这可以使空调整体达到高效节能的效果，而且其能耗只为传统车载空调的十五分之一；同时，这种车在空调可大幅度降低噪音和延长空调的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车空调器，具体涉及一种电动汽车上的变频空调器。
背景技术
面对当前石油资源日益枯竭、环境污染问题日趋严峻的局面，电动汽车以其零排放、低噪音、不污染环境、节约石油资源等特点，引起全球汽车业界的广泛关注。由于电动汽车和燃油汽车驱动动力不同，因此与之配套的空调系统也有所不同。燃油汽车的主要动力来自于燃油发动机，其空调系统仅用于满足汽车室内的制冷要求，它利用发动机输出的一部分动力驱动空调压缩机进行制冷，而汽车室内的制热需要则是通过利用发动机冷却水等余热的热量来加热汽车室内的空气；电动汽车的主要动力源是车载蓄电池组输出的电功率，由于没有发动机的热源，因此现有的电动汽车空调系统普遍采用电动热泵空调系统来同时满足汽车室内制热和制冷的要求，而且大多是利用一部车载蓄电池组输出的直流电驱动电动压缩机进行制冷或制热，但是目前电动压缩机技术还不太成熟，而且由于电动汽车的主要驱动动力来自车载主蓄电池组，因此空调系统所消耗的车载主蓄电池组的电力对电动汽车一次充电的继航里程的影响很大，这大大地降低了电动汽车的驱动性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能耗底，制冷、制热效果好，运行平稳，使用寿命长的车载变频空调器。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种电动汽车上的变频空调器，所述变频空调中的压缩机为变频压缩机，所述变频压缩机通过变频逆变器及中间电路与电动汽车中的直流电源电连接，所述的变频逆变器还与控制电路连接；所述变频压缩机的冷媒出口和冷媒入口分别与换向阀连接，所述换向阀再分别与蒸发器和冷凝器连接，在所述蒸发器与冷凝器之间连接有膨胀阀。
其中优选的技术方案是，所述变频逆变器的输入端与控制电路和中间电路的输出端连接，所述变频逆变器的输出端与变频压缩机的电信号输入端连接，所述中间电路的输入端与所述直流电源的输出端连接；在所述述变频逆变器的输出端并接有压缩机速度检测电路的信号输入端，在所述中间电路上并接有电压检测电路、电流检测电路和保护电路的信号输入端，所述速度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和保护电路的信号输出端与所述控制电路的信号输入端连接，所述控制电路的信号输入端还与控制面板的信号输出端连接。
所述控制电路包括运算电路和驱动电路，所述控制面板的信号输出端、速度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和保护电路的信号输出端与运算电路的信号输入端连接，所述运算电路的信号输出端与驱动电路信号输入端连接，所述驱动电路信号输出端与所述变频逆变器的信号输入端连接。
所述中间电路包括串连在直流电源正极与变频逆变器电源输入端之间的第一电阻，在第一电阻的两端并联有开关，在第一电阻与变频逆变器之间的连线上与电源负极之间并联有串接的第二电阻和第三电阻，同时还并联有电容器，在第一电阻与变频逆变器之间的连线上与电源负极之间还并联有三极管，所述三极管的集电极通过第四电阻连接在第一电阻与变频逆变器之间的连线上，所述三极管的发射极与直流电源的负极连接，所述三极管的基极与所述保护电路的信号输入端连接，所述保护电路与电压检测电路的信号输入端通过连线连接在第二电阻与第三电阻之间，所述电流检测电路的信号输入端连接在三极管的发射极与变频逆变器的电源负极之间。
所述变频逆变器的输出电压范围为8.5V～96V，所述变频逆变器的输出频率范围为1Hz～200Hz。
本发明的优点和有益效果在于：该电动汽车上的变频空调器，由电动汽车动力的电池组提供电源，通过交流低压变频器的逆变输出变频三相交流电源，该电源为交流低压压缩机运转供电，由该压缩机带动冷凝器工作，通过车内的空调控制面板设定好制冷或制热的档位，由控制器将接收到的电动汽车动力电池组的电量信号和温度控制信号通过控制器进行数据处理后：控制压缩机的输出功率和转速，确保车载空调在最佳的工况下动运实现高效节能。
该变频车载空调由电动汽车动力电池组提供动力，变频器可对空调系统各运行参数进行高效处理，它相对于传统汽车的空调系统结构更简单空间更节约。
本发明车载空调系统，通过空调控制面板设定所需的温度和风量，由交流低压变频器调节交流低压压缩机的运转速度，从而做到合理使用能源；由于这种压缩机不会频繁启动，会使压缩机保持稳定的工作状态，这可以使空调整体达到高效节能的效果，而且其能耗只为传统车载空调的十五分之一；同时，这种车在空调可大幅度降低噪音和延长空调的使用寿命。另外该车载空调器还具有结构紧凑，工作效率高，可大幅度降低空调能耗只为传统汽车空调能耗的十五分之一。
附图说明
图1是本发明电动汽车上变频空调器的系统结构示意图；
图2是本发明电动汽车上变频空调器的电路结构示意图。
图中：1、变频压缩机；2、变频逆变器；3、中间电路；4、直流电源；5、控制电路；5-1、运算电路；5-2、驱动电路；6、冷媒出口；7、冷媒入口；8、换向阀；9、蒸发器；10、冷凝器；11、膨胀阀；12、速度检测电路；13、电压检测电路；14、电流检测电路；15、保护电路；16、控制面板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明是一种电动汽车上的变频空调器，该变频空调中的压缩机为变频压缩机1，所述变频压缩机1通过变频逆变器2及中间电路3与电动汽车中的直流电源4电连接，所述变频逆变器2还与控制电路5连接；所述变频压缩机1的冷媒出口6和冷媒入口7分别与换向阀8连接，所述换向阀8再分别与蒸发器9和冷凝器10连接，在所述蒸发器9与冷凝器10之间连接有膨胀阀11。
如图2所示，在本发明中优选的实施方案是，所述变频逆变器2的输入端与控制电路5和中间电路3的输出端连接，所述变频逆变器2的输出端与变频压缩机1的电信号输入端连接，所述中间电路3的输入端与所述直流电源4的输出端连接；在所述述变频逆变器2的输出端并接有压缩机的速度检测电路12的信号输入端，在所述中间电路3上并接有电压检测电路13、电流检测电路14和保护电路15的信号输入端，所述速度检测电路12、电压检测电路13、电流检测电路14和保护电路15的信号输出端与所述控制电路5的信号输入端连接，所述控制电路16的信号输入端还与控制面板16的信号输端出连接。
如图2所示，在本发明中所述控制电路5包括运算电路5-1和驱动电路5-2，所述控制面板16的信号输出端、速度检测电路12、电压检测电路13、电流检测电路14和保护电路15的信号输出端与运算电路5-1的信号输入端连接，所述运算电路5-1的信号输出端与驱动电路5-2信号输入端连接，所述驱动电路5-2信号输出端与所述变频逆变器2的信号输入端连接。
如图2所示，所述中间电路3包括串连在直流电源4的正极与变频逆变器2电源输入端之间的第一电阻R1，在第一电阻R1的两端并联有开关K1，在第一电阻R1与变频逆变器2之间的连线上与电源负极之间并联有串接的第二电阻R2和第三电阻R3，同时还并联有电容器C1，在第一电阻R1与变频逆变器2之间的连线上与电源负极之间还并联有三极管VTM，所述三极管VTM的集电极通过第四电阻R4连接在第一电阻R3与变频逆变器2之间的连线上，所述三极管VTM的发射极与直流电源4的负极连接，所述三极管VTM的基极与所述保护电路15的信号输入端连接，所述保护电路15与电压检测电路13的信号输入端通过连线连接在第二电阻R2与第三电阻R3之间，所述电流检测电路14的信号输入端连接在三极管VTM的发射极与变频逆变器2的电源负极之间。
所述变频逆变器2的输出电压范围为8.5V～96V，所述变频逆变器2的输出频率范围为1Hz～200Hz。
在本发明中交流低压变频逆变器2，由电动汽车动力电池组直接供电，经变频逆变器2产生的脉动电流也会使直流电源4输入端的电压波动。为了抑制电压波动，在本发明中采用电感和电容吸收脉动电压。
通过变频逆变器可将汽车电源的直流功率变换为所需要的频率交流功率，依据设定的时间使6个开关器件交替导通、关断就可以得到3相交流电压的输出。
交流低压变频逆变器，由车内的空调控制面板设定空调运行参数，通过交流低压变频逆变器和控制电路，给交流低压的变频压缩机供电(电压、频率可调)，由控制电路提供控制信号的回路，控制电路包括有频率、电压的运算电路和驱动电路，控制电路还与电压检测电路、电流检测电路和变频压缩机的速度检测电路连接，其中运算电路将运算结果放大或传送至驱动电路，其电路系统中还包括有变频逆变器和变频压缩机的保护电路。
运算电路：用于将变频压缩机输出轴的速度、转矩的电信号与电流检测电路、电压检测电路检测到的信号进行比较运算，然后输出控制指令，控制变频逆变器的输出电压和频率。
电压检测电路与电流检测电路：用于检测电路电位隔离检测电压、电流等。
驱动电路：用于驱动变频压缩机的电路。它与控制电路隔离使变频逆变器导通或关断。
速度检测电路：采用脉冲电流、脉冲电压对变频压缩机电气参数进行测试，获取速度信息送入运算电路，根据运算结果发出指令，使变频压缩机按指令速度运转。
保护电路：监测中间电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止变频逆变器和/或变频压缩机损坏，使变频逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
由上述低压变频逆变器电路结构框图2可看出，低压变频逆变器由电动汽车动力电池组直接供电，经中间电路将直流电压变换成可变的交流电压，通过逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所设定的时间使6个开关器件导通或关断就可以得到3相交流输出，低压变频逆变器中还设有：运算电路、电压与电流的检测电路、驱动电路、速度检测电路、保护电路。为低压变频逆变器的准确、高效、节能、安全动行提供可靠边的保障。
电动汽车上变频空调器，当通过空调控制面板设定运行参数并开机后，由低压变频逆变器按采集到的各种信号，通过运算电路比较运算决定变频逆变器输出给低压变频压缩机的电压和频率。使电动汽车上变频空调器，在低压变频逆变器的控制下实现在智能、高效、节能、安全的环境中运行。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种电动汽车上的变频空调器，其特征在于，所述变频空调器中的压缩机为变频压缩机，所述变频压缩机通过变频逆变器及中间电路与电动汽车中的直流电源电连接，所述的变频逆变器还与控制电路连接；所述变频压缩机的冷媒出口和冷媒入口分别与换向阀连接，所述换向阀再分别与蒸发器和冷凝器连接，在所述蒸发器与冷凝器之间连接有膨胀阀；
其中，所述变频逆变器的输入端与控制电路和中间电路的输出端连接，所述变频逆变器的输出端与变频压缩机的电信号输入端连接，所述中间电路的输入端与所述直流电源的输出端连接；在所述变频逆变器的输出端并接有压缩机速度检测电路的信号输入端，在所述中间电路上并接有电压检测电路、电流检测电路和保护电路的信号输入端，所述速度检测电路、电压检测电路、电流检测电路和保护电路的信号输出端与所述控制电路的信号输入端连接，所述控制电路的信号输入端还与控制面板的信号输出端连接；
所述中间电路包括串连在直流电源正极与变频逆变器电源输入端之间的第一电阻，在第一电阻的两端并联有开关，在第一电阻与变频逆变器之间的连线上与电源负极之间并联有串接的第二电阻和第三电阻，同时还并联有电容器，在第一电阻与变频逆变器之间的连线上与电源负极之间还并联有三极管，所述三极管的集电极通过第四电阻连接在第一电阻与变频逆变器之间的连线上，所述三极管的发射极与直流电源的负极连接，所述三极管的基极与所述保护电路的信号输入端连接，所述保护电路与电压检测电路的信号输入端通过连线连接在第二电阻与第三电阻之间，所述电流检测电路的信号输入端连接在三极管的发射极与变频逆变器的电源负极之间。
2.如权利要求1所述的电动汽车上的变频空调器，其特征在于，所述变频逆变器的输出电压范围为8.5V～96V，所述变频逆变器的输出频率范围为1Hz～200Hz。
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