CN102729767A - 一种电动汽车空调及暖风集成控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动汽车空调及暖风集成控制系统，包括环境控制模块(1)、蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压继电器组合(6)、动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)、压缩机驱动电机(10)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)，本发明通过一环境控制模块及用于采集运行信息的车辆环境温度传感、加热器温度传感器、加热器温控开关、蒸发器温度传感及电池管理系统的电池参数信号反馈，控制加热器发热功率及空调压缩机转速输出，形成一种电动汽车空调/暖风集成控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电动汽车领域，尤其是关于一种电动汽车空调及暖风集成控制系统。
背景技术
传统汽车空调系统中的压缩机是用发动机曲轴带轮驱动，其暖风是由发动机在运行过程中产生的热负荷通过其冷却系统自身形成的热水供给热量，所以传统汽车暖风供给无需额外消耗能源，并且暖风与冷风效果主要依赖于发动机自行运行的转速，电动汽车空调系统中的压缩机是以单独的电机来驱动，电动汽车暖风是动力电池组提供电能给陶瓷加热器，加热空气产生暖风，两者消耗的能量占据电动汽车有限车载能量的15％-25％左右，且是两套独立的系统，目前电动汽车一般只对他们进行单独及简单的开关控制，具有一定的安全隐患，同时浪费车载能量的消耗，对电动汽车续航里程有较大影响，或是各自独立的控制系统，导致系统的稳定性和可靠性下降，不利于空间布置和成本控制。
发明内容
本发明提供了一种在电动汽车空调系统与暖风两套独立的系统中，通过一环境控制模块及用于采集运行信息的车辆环境温度传感、加热器温度传感器、加热器温控开关、蒸发器温度传感及电池管理系统的信号反馈，控制加热器发热功率及空调压缩机转速输出，形成一种电动汽车空调/暖风集成控制系统。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种电动汽车空调及暖风集成控制系统，包括环境控制模块(1)、蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压继电器组合(6)、动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)、压缩机驱动电机(10)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)；环境控制模块(1)与蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压继电器组合(6)、压缩机驱动电机控制器(9)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)连接，陶瓷加热器(8)与加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)连接，高压继电器组合(6)与动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)连接，压缩机驱动电机控制器(9)与压缩机驱动电机(10)连接，所述压缩机驱动电机为直流无刷或永磁同步。所述控制器为DSP/IGBT处理器(包括滤波电容)。所述空调/暖风组合开关为三档开关，OFF档位处于中间位置，开关处于OFF档位，则为断开状态，开关处于两侧，则处于闭合状态，所述蒸发器温度传感器及车辆环境温度传感器型号为33d 959 281，所述加热器温度传感器型号为KST17-19，所述加热器温控开关为BRI 250V 95℃ 16A，所述陶瓷加热器里为两组发热电阻，一组发热电阻由三个电阻丝并联而成，功率800KW，另一发热电阻由四个电阻并联，功率1200KW。
空调/暖风组合开关位于暖风档位时，其向环境控制模块提供一暖风请求信号(DC12V负极信号)，环境控制模块通过接收车辆环境温度传感、加热器温度传感器采集车辆环境温度参数、陶瓷加热器发热温度参数，通过CAN总线接收到的电池管理控制器发送的车载剩余能量、单体动力电池电压及温度通讯参数，依照自动控制加热器合理发热温度调节规则对陶瓷加热器的发热电阻进行策略控制，将其功率分为800W、1200W及2000W三档，使最终的实际加热温度控制在最合理发热温度范围内，保证了风口出风平均温度波动范围小，节省了车载能源，保证车辆续航里程，提高了车辆内部环境的舒适性，并设置切断暖风系统的最高温度点并结合加热器温控开关信号实现加热器温度过热(如鼓风机损坏)时控制高压继电器关闭暖风系统，避免加热系统过热导致安全事故的发生，同时根据电池单体最低放电电压及电池的最高温度点设置，切断暖风系统，提高了动力电池的使用寿命，当空调/暖风组合开关位于空调位置时，其向环境控制模块提供一冷风请求信号(DC12V负极信号)，环境控制模块通过接收车辆环境温度传感、蒸发器温度传感器采集车辆环境温度参数及蒸发器表面温度参数，根据车辆环境温度、车载剩余能量、单体动力电池电压及温度依照自动控制蒸发器合理最冷蒸发温度自动控制策略，以PWM信号给压缩机电机控制器，调节压缩机转速，使最终的实际蒸发温度与合理最冷蒸发温度相等，实现出风口平均温度均恒性，节省了车载能源，提高了车辆内部环境舒适性，同样设置了切断空调系统的最低温度点，避免了蒸发器温度过低造成的压缩机内的液积而损坏压缩机现象出现及浪费车载能源。也根据电池单体最低放电电压及电池的最高温度点设置，切断空调系统，提高了动力电池的使用寿命，空调/暖风三位一体组合开关设计及环境控制模块的空调及暖风系统集成控制也避免了驾驶员误操作引起的空调及暖风两独立系统同时工作状态的产生，防范了车载能源浪费，保证了车辆的续航里程，根据电池管理系统反馈的动力电池容量、单体电池温度及电压信号，控制空调及暖风系统功率输出，提高车辆的续航里程及电池使用寿命。
本发明优点是，在电动汽车空调及暖风系统中，设置环境控制模块对加热器发热功率及空调压缩机转速输出自动调节，一方面实现风口出风平均温度均恒稳定，节省车载能源，提高车辆内部环境舒适性，一方面对暖风系统加热器最高发热温度空调系统蒸发器最低合理温度的及电池温度、单体电池电压参数设定，环境控制模块自动控制系统关闭，提高了系统运行的安全性，避免车载能量的浪费，也提高了电池的使用寿命，空调/暖风三位一体组合开关设计及环境控制模块的空调及暖风系统集成控制也避免了驾驶员误操作引起的空调及暖风两独立系统同时工作产生的车载能源浪费，保证了车辆的续航里程。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实发明进一步说明。
图1为本发明的一种结构示意图。
图2为本发明的环境控制模块的电气结构示意图。
在图1中，(1)为包括环境控制模块(1)、蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压组合继电器(6)、动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)、压缩机驱动电机(10)、空调/暖风 组合开关(11)、电池管理控制器(12)；环境控制模块(1)与蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压组合继电器(6)、压缩机驱动电机控制器(9)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)连接，陶瓷加热器(8)与加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)连接，高压继电器组合(6)与动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)连接，压缩机驱动电机控制器(9)与压缩机驱动电机(10)连接。
高压组合继电器(6)有三个型号为AEV11022继电器构成，其线圈额定电压为直流电压为12V，额定控制容量：10A，400V DC，主要功能是控制陶瓷加热器(8)及压缩机驱动电机控制器(9)的动力电源。蒸发器温度传感器(2)及车辆环境温度传感器(3)型号为33d 959281，其分别收集蒸发器表面温度状况，并将相应信号反馈给环境控制模块，加热器温度传感器(4)型号为KST17-19，其功能同样是将加热器表面温度信号反馈给环境控制模块，加热器温控开关(为BRI 250V 95℃ 16A，其根据加热器温度、电流及电压是否在安全范围，提供相应信号反馈，环境控制模块根据上述收集的信息对陶瓷加热器及压缩机功率进行控制输出及动力电源的输出。
在图2中，(1)为环境控制模块，(2)为高压组合继电器中的继电器1，(3)为高压继组合电器中的继电器2，(4)为陶瓷加热器，(5)为加热器温度传感器，(6)为加热器温控开关，(7)为车辆环境温度传感器，(8)为电池管理控制器，(9)为蒸发器温度传感器，(10)为冷凝器风扇，(11)为冷凝器风扇继电器，(12)为空调压缩机驱动电机，(13)为压缩机驱动电机控制器，(14)为高压组合继电器中的继电器3，(15)为空调压力开关，(16)为空调/暖风组合开关的空调档位，(17)为空调/暖风组合开关的暖风档位，(18)为暖风机开关，(19)为鼓风电机。
环境控制模块(1)与高压继电器组合中的继电器1(2)、高压继电器组合中的继电器2(3)、加热器温度传感器(5)、加热器温控开关(6)、车辆环境温度传感器(7)、电池管理控制器(8)、蒸发器温度传感器(9)、冷凝器风扇继电器(11)、空调电机控制器(13)、高压继电器中的继电器3(14)、空调压力开关(15)、空调/暖风组合开关的暖风档位(17)连接，144V直流电源正极与高压继电器组合中的继电器1(2)、及高压继电器组合中的继电器2(3)、高压继电器中的继电器3(14)连接，陶瓷加热器(4)与高压继电器组合中的继电器1(2)、及高压继电器组合中的继电器2(3)连接，压缩机驱动电机控制器(13)与空调压缩机驱动电机(12)、高压继电器中的继电器3(14)连接，暖风开关(18)与空调/暖风组合开关的空调档位(16)、空调/暖风组合开关的暖风档位(17)鼓风电机(19)、12V直流电源负极连接，冷凝器风扇继电器(11)与冷凝器风扇(10)、压缩机驱动电机控制器(13)、环境控制模块(1)连接。
本发明的环境控制模块控制芯片为STM32，空调/暖风组合开关转为空调模式，且暖风开关及空调压力开关闭合(空调系统压力正常)，12V直流电源负极信号输入到环境控制模块，模块根据加热器温度传感器、加热器温控开关、车辆环境温度传感器、蒸发器温度传感 器反馈信号及通过CAN总线接收电池管理控制器传送的车载剩余能源、单体动力电池电压、单体动力电池温度控制冷凝风扇继电器、高压继电器中的继电器3导通状态，同时对压缩机驱动电机控制器输出12V直流电源负极及PWM信号，调节空调压缩机驱动电机转速，实现车辆风口出风空平均温度恒定输出，当空调/暖风组合开关转为暖风模式，且暖风开关闭合，环境控制模块接收到12V直流电源负极信号，根据加热器温度传感器、加热器温控开关、车辆环境温度传感器反馈信号及电池管理控制器传送的车载剩余能源、单体动力电池电压、单体动力电池温度参数，对高压继电器组合中的继电器1、高压继电器组合中的继电器2开关状态控制，调节陶瓷加热器发热功率输出，保证车辆风口出风平均温度波动小，当空调/暖风组合开关OFF“状态”时，高压组合继电器为断开状态，暖风及空调不工作，从而形成了对电动汽车空调及暖风系统集成控制。
所述环境控制模块控制芯片为STM32，所述电池管理控制器型号为FRDBMS002B。
Claims (6)
1.一种电动汽车空调及暖风控制装置，包括环境控制模块(1)、蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压继电器组合(6)、动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)、压缩机驱动电机(10)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车空调及暖风控制装置，其特征在于，环境控制模块(1)与蒸发器温度传感器(2)、车辆环境温度传感器(3)、加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)、高压继电器组合(6)、压缩机驱动电机控制器(9)、空调/暖风组合开关(11)、电池管理控制器(12)连接，陶瓷加热器(8)与加热器温度传感器(4)、加热器温控开关(5)连接，高压继电器组合(6)与动力蓄电池组(7)、陶瓷加热器(8)、压缩机驱动电机控制器(9)连接，压缩机驱动电机控制器(9)与压缩机驱动电机(10)连接。
3.根据权利要求1所述的电动汽车空调及暖风控制装置，其特征在于，空调/暖风组合开关为三档位开关，OFF档位处于中间位置，开关处于OFF档位，则为断开状态，开关处于两侧，则处于闭合状态。
4.根据权利要求1所述的电动汽车空调及暖风控制装置，其特征在于，所述陶瓷加热器里为两组发热电阻，一组发热电阻由三个电阻丝并联而成，功率800KW，另一发热电阻由四个电阻并联，功率1200KW。
5.根据权利要求1所述的电动汽车空调及暖风控制装置，其特征在于，所述环境控制模块控制芯片为STM32。
6.根据权利要求1所述的电动汽车空调及暖风控制装置，其特征在于，环境控制模块(1)与空调压力开关(15)、空调/暖风组合开关的暖风档位(17)连接，暖风开关(18)与空调/暖风组合开关的空调档位(16)、空调/暖风组合开关的暖风档位(17)、鼓风电机(19)、12V直流电源负极连接，冷凝器风扇继电器(11)与冷凝器风扇(10)、压缩机驱动电机控制器(13)、环境控制模块(1)连接。
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