CN107084514B - 一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统 - Google Patents

一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统，属于空调制造技术领域。所述用于空调系统压力保护的装置包括压力检测模块和开关模块，其中：所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；以及所述开关模块位于所述空调系统压缩机的控制单元的供电回路中。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有方法(先采集压力信号，再软件判断，再发送停止命令)存在一定概率(如：软件跑飞，芯片引脚短路等)不能及时正确停止压缩机运转的问题。

Description

一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统
技术领域
发明涉及空调制造技术领域，具体地涉及一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。
背景技术
空调系统在运行过程中，大部分工况处于压力比较高的状态，如果在压力异常时，未及时停止压缩机运行进而导致压力继续上升，那么最终可能会导致爆管等直接对设备和人产生伤害的事故，这是绝对不允许的。
在相关技术中，在空调控制系统设计时会通过高压传感器来采集系统压力，然后通过软件作出相应地保护控制。例如：通过高压传感器检测空调系统压力，当空调系统压力高于某一阈值时，高压传感器会通过信号处理电路将压力信号发送给MCU(Micro ControlUnit，微控制单元)，再由MCU判断处理后，通过控制电路控制压缩机停止运转。
但是软件并不是绝对可靠的，可能存在会跑飞等情况，另外单路端口检测有可能出现芯片引脚连焊或传感器到芯片之间的电路出现异常等情况，进而导致芯片判断错误，不能及时正确保护。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例的目的是提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种用于空调系统压力保护的装置，所述装置包括压力检测模块和开关模块，其中：所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；以及所述开关模块位于所述空调系统压缩机的控制单元的供电回路中。
优选地，所述开关模块位于电源端口与开关电源电路之间，该开关电源电路用于为所述压缩机的控制单元供电。
优选地，所述装置还包括保护模块，用于检测所述开关模块的状态，并在所述开关模块处于断开状态的情况下，控制开关模块所在回路在预设时间段内保持断开状态。
优选地，所述保护模块包括光耦合器、继电器和控制单元，其中：所述光耦合器的输入端与所述开关模块串联，用于检测所述开关模块所在回路的状态；所述继电器的工作电路与所述开关模块串联，所述继电器用于控制所开关模块所在回路的通断；以及所述控制单元的第一接口与所述光耦合器的输出端相连，所述控制单元的第二接口与所述继电器的控制电路相连，所述控制单元用于接收所述光耦合器的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述继电器的工作电路在预设时间段内保持断开状态。
优选地，当所述压缩机的控制单元的供电电源为交流电源时，所述保护模块还包括第一二极管、第一电容、第一电阻以及第二电阻，其中：所述第一二极管串联在所述交流电源与所述光耦合器输入端之间，用于将所述交流电源提供的交流电整流为直流电；所述第一电容与所述光耦合器并联，用于对整流后的所述直流电进行滤波；所述第一电阻串联于所述第一二极管和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。
优选地，当所述压缩机的控制单元的供电电源为直流电源时，所述保护模块还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻串联于所述直流电源和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。
优选地，所述保护模块还包括第二二极管，所述第二二极管与所述光耦合器并联，用于对所述光耦合器进行过压保护。
优选地，所述保护模块还包括位于所述光耦合器输出端侧的第三电阻、第四电阻和第二电容，其中：位于所述光耦合器输出端侧的电源通过所述第三电阻与所述光耦合器的输出端和所述控制单元的第一接口连接，以保证所述第一接口在所述光耦合器输出端未导通的情况下处于高电平；所述第三电阻用于在所述光耦合器输出端导通后起限流作用；所述第四电阻和所述第二电容组成滤波电路，用于保证所述第一接口的电平正确可靠。
优选地，所述保护模块还包括所述继电器的驱动电路，所述驱动电路串联于所述继电器和所述控制单元之间，用于驱动所述继电器。
优选地，当所述开关模块断开时，所述控制单元控制所述继电器的工作电路断开，并开始计时；以及当计时达到预设时间时，所述控制单元控制所述继电器的工作电路接通。
优选地，所述控制单元还用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。
本发明实施例还提供一种空调系统，所述空调系统包括上文所述的用于空调系统压力保护的装置。
通过上述技术方案，本发明提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有技术中靠软件进行采集判断存在的可靠性低的问题，而且硬件保护的速度更快。此外，软件的可靠性认证评估周期长，而采用上述方案无需再做软件评估，缩短了开发周期。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一种实施方式提供的空调系统主回路的电路图；
图2是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的示意图；
图3是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图；
图4是本发明一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图；以及
图5是本发明另一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。
附图标记说明
IC6 电机驱动芯片 IC4 电机控制芯片
IC5 隔离电路 Motor 压缩机
M1 开关电源电路 201 压力检测模块
202 开关模块 S1 压力开关
Port1、Port2 开关电源输入电源端口
IC1 光耦合器 RY 继电器
IC3 控制单元 D7 第一二极管
C1 第一电容 R1 第一电阻
R2 第二电阻 D8 第二二极管
R3 第三电阻 R4 第四电阻
C2 第二电容 IC2 驱动电路
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明一种实施方式提供的空调系统主回路的电路图。如图1所示，在空调系统主回路中包括一个专用的电机驱动芯片IC6，该电机驱动芯片IC6可以例如为IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)或IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)模组或分立的IGBT。如图1所示，当电机驱动芯片IC6为IPM时，IPM内集成有HVIC(high voltage integrated circuit，高压集成电路)、LVIC(lowvoltage integrated circuit，低压集成电路)以及IGBT，电机控制芯片IC4通过隔离电路IC5给IPM发送控制信号，该控制信号可以例如是PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，该控制信号用于控制IPM内部的IGBT的通断，进而控制空调系统压缩机Motor的运转。另外，如果电机驱动芯片IC6是IGBT模组或分立IGBT，一般在它们之前会设置有HVIC和LVIC。此外，压缩机、电机控制芯片IC4、电机驱动芯片IC6和隔离电路IC5的供电可以通过开关电源电路M1来实现。
图2是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的示意图。如图2所示，本发明实施方式提供一种用于空调系统压力保护的装置，所述装置包括压力检测模块201和开关模块202，其中：压力检测模块201可以安装在压缩机的排气管上，用于检测空调系统的压力，并根据所述压力控制开关模块202的通断；开关模块202位于压缩机的控制单元的供电回路(即空调系统主回路，也可以作为压缩机的供电回路)中，并且在压力检测模块201检测到空调系统压力超过第一预设阈值时断开，小于第二预设阈值时闭合。其中，第一预设阈值和第二预设阈值的数值取决于该空调系统的压力要求，以避免空调系统出现过压情况，并且第二预设阈值小于等于第一预设阈值。
优选地，开关模块可以位于电源端口与开关电源电路之间，其中，该电源为开关电源电路的输入电源，该开关电源电路用于为所述压缩机的控制单元供电。
可选地，可以通过压力开关来实现上述压力检测模块201和开关模块202的功能。该压力开关可以安装在压缩机的排气管上以检测空调系统的压力，并且在空调系统压力超过第一预设阈值时断开，小于第二预设阈值时闭合。优选地，该压力开关可以选用具备10万次认证寿命的压力开关。
图3是本发明一种实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图3所示，压力开关S1串联于开关电源电路M1的输入电源与开关电源电路M1之间，当压力检测模块(未示出)检测到空调系统压力高于某一预设阈值时，压力开关S1断开，中断开关电源电路M1的供电，进而中断电机控制芯片IC4的供电，电机控制芯片IC4不再发送控制命令，IGBT不会打开，压缩机也就停机了。此外，IPM模块中的HVIC和LVIC均停止供电，因此IGBT也无法正常控制，从而实现保护。
通常，在压缩机停机后，空调系统的压力会很快恢复正常。对于某些压力检测模块和开关模块的组合，它们之间通过机械结构连接，因此当检测到压力恢复到某一阈值时，开关模块就会闭合，开关电源电路M1的输入恢复正常，进而电机控制芯片IC4及电机驱动芯片IC5供电都恢复正常，进入待机状态。但空调系统自身并不知道发生了什么故障，无法定位问题，在突然停机后进入待机状态，对于开关电源电路M1和后级器件相当于瞬间掉电然后又很快恢复，相当于供电不稳定，这样有可能影响空调系统自身的可靠性。
为了避免上述情况，需要在压缩机停机保护后，进行一些处理。因此，所述用于空调系统压力保护的装置还可以包括保护模块，该保护模块用于检测所述压力开关S1的状态，并在所述压力开关S1处于断开状态的情况下，控制压力开关S1所在回路(即空调系统主回路)在预设时间段内保持断开状态。
图4是本发明一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图4所示，保护模块可以包括光耦合器IC1、继电器RY(该继电器也可以替换为接触器)和控制单元IC3。其中，光耦合器IC1用于实现信号隔离，它的输入端与压力开关S1串联，用于检测压力开关S1所在回路(即空调系统主回路)的状态，并在所述回路断开的情况下发出输出信号。继电器RY的工作电路与压力开关S1串联，用于控制空调系统主回路通断。控制单元IC3的两个I/O(input/output，输入/输出)接口分别与光耦合器IC1的输出端和继电器RY的控制电路相连，控制单元IC3用于接收光耦合器IC1的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述继电器RY的工作电路在预设时间段内保持断开状态，进而保持空调系统主回路处于断开状态。
在本发明一种可选实施方式中，当压缩机的控制单元的供电电源为交流电源时，所述保护模块还可以包括第一二极管D7、第一电容C1、第一电阻R1以及第二电阻R2。其中，第一二极管D7串联在交流电源与光耦合器IC1输入端之间，用于将所述交流电源提供的交流电整流为直流电；第一电容C1与光耦合器IC1并联，用于对整流后的直流电进行平滑滤波；第一电阻R1串联于第一二极管D7和光耦合器IC1输入端之间，第二电阻R2与光耦合器IC1并联，第一电阻R1和第二电阻R2共同起分压作用，以保证光耦合器IC1可靠导通。本领域技术人员可以理解的是，当压缩机的控制单元的供电电源为直流电源时，则可以没有第一二极管D7和第一电容C1。
在本发明一种实施方式中，所述保护模块还可以包括第二二极管D8，第二二极管D8与光耦合器IC1并联，用于对光耦合器IC1进行过压保护，防止加载到光耦合器IC1的初级二极管电压过高，起保护所述初级二极管的作用。
在本发明一种实施方式中，所述保护模块还可以包括位于光耦合器IC1输出端侧的第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2。其中，位于光耦合器IC1输出端侧的电源通过第三电阻R3与光耦合器IC1的输出端和控制单元IC3用于输入的I/O接口连接，以保证控制单元IC3在光耦合器IC1输出端未导通的情况下的输入处于高电平。第三电阻R3为上拉电阻，用于在光耦合器IC1输出端导通后起限流作用。第四电阻R4和第二电容C2组成滤波电路，用于保证输入到控制单元IC3的电平正确可靠。
在本发明一种实施方式中，所述保护模块还包括继电器RY的驱动电路IC2，驱动电路IC2串联于继电器RY与控制单元IC3之间，用于驱动继电器RY。
在本发明一种实施方式中，当压力开关S1断开时，控制单元IC3通过驱动电路IC2控制继电器RY的工作电路断开，并开始计时。当计时达到预设时间时，控制单元IC3控制继电器RY的工作电路接通。其中，预设时间取决于开关电源电路中输入电容(未示出)的电压降为零或恢复到正常值的时间。优选地，所述控制单元IC3还可以用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。
在本发明一种优选实施方式中，控制单元IC1可以为MCU，MCU可以用于接收信号、计时、判断、控制显示、记录以及控制继电器RY触点的通断。具体地，光耦合器IC1的输出端连接MCU，用来采集空调系统主回路的状态，一旦主回路断开，并且在MCU或其它芯片没有主动断开输入电源的前提下，如果MCU对应端口的电压由低电平转为高电平，则判断需要进行保护，这时MCU控制继电器RY断开，由于继电器RY工作电路的触点也串联在这个回路，即使压力开关S1已经闭合，整个主回路也处于断开状态，不会恢复供电。并且当MCU采集到压力保护信号后，开始计时，等到预设时间才会让继电器RY吸合，同时MCU也用于显示、查询和记录压力保护的时间和次数，提供给售后服务人员，以便定位出现高压的原因并解决。
图5是本发明另一种优选实施方式提供的用于空调系统压力保护的装置的电路图。如图5所示，本实施方式与图4所示实施方式的区别在于，压力开关S1串联在开关电源电路M1的输出和电机控制芯片之间。当空调系统出现高压而需要进行压力保护时，压力开关S1直接切断电机控制芯片的电源，从而停止压缩机的运转，实现压力保护。可选地，压力开关S1也可以串连于电机驱动模块IC6中的HVIC和LVIC的供电回路中，以控制HVIC和LVIC的供电回路。
本发明实施方式还提供一种空调系统，所述空调系统包括上文所述的用于空调系统压力保护的装置。
通过上述技术方案，本发明提供一种用于空调系统压力保护的装置和空调系统。该装置和空调系统能够在空调系统出现压力过高情况下，通过纯硬件的办法及时停止压缩机运行，解决了现有方法(先采集压力信号，再软件判断，再发送停止命令)存在一定概率(如：软件跑飞，芯片引脚短路等)不能及时正确停止压缩机运转的问题。此外，关于压力容器保护软件的可靠性认证评估周期长，而采用上述方案无需再做软件评估，缩短了开发周期。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于空调系统压力保护的装置，其特征在于，所述装置包括压力检测模块和开关模块，其中：
所述压力检测模块用于检测所述空调系统的压力，并根据所述压力控制所述开关模块的通断；
所述开关模块位于所述空调系统压缩机的控制单元的供电回路中，并通过自身的通断控制所述供电回路的通断；以及
保护模块，用于检测所述开关模块的状态，并在所述开关模块处于断开状态的情况下，控制开关模块所在回路在预设时间段内保持断开状态，且所述保护模块包括光耦合器、继电器和控制单元，其中：
所述光耦合器的输入端与所述开关模块串联，用于检测所述开关模块所在回路的状态；
所述继电器的工作电路与所述开关模块串联，所述继电器用于控制所开关模块所在回路的通断；以及
所述控制单元的第一接口与所述光耦合器的输出端相连，所述控制单元的第二接口与所述继电器的控制电路相连，所述控制单元用于接收所述光耦合器的输出信号，并根据所述输出信号，控制所述继电器的工作电路在预设时间段内保持断开状态；
其中，所述压力检测模块和所述开关模块的功能通过压力开关来实现。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关模块位于电源端口与开关电源电路之间，该开关电源电路用于为所述压缩机的控制单元供电。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述压缩机的控制单元的供电电源为交流电源时，所述保护模块还包括第一二极管、第一电容、第一电阻以及第二电阻，其中：
所述第一二极管串联在所述交流电源与所述光耦合器输入端之间，用于将所述交流电源提供的交流电整流为直流电；
所述第一电容与所述光耦合器并联，用于对整流后的所述直流电进行滤波；
所述第一电阻串联于所述第一二极管和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述压缩机的控制单元的供电电源为直流电源时，所述保护模块还包括第一电阻和第二电阻，
所述第一电阻串联于所述直流电源和所述光耦合器输入端之间，所述第二电阻与所述光耦合器并联，所述第一电阻和所述第二电阻共同起分压作用。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括第二二极管，所述第二二极管与所述光耦合器并联，用于对所述光耦合器进行过压保护。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括位于所述光耦合器输出端侧的第三电阻、第四电阻和第二电容，其中：
位于所述光耦合器输出端侧的电源通过所述第三电阻与所述光耦合器的输出端和所述控制单元的第一接口连接，以保证所述第一接口在所述光耦合器输出端未导通的情况下处于高电平；
所述第三电阻用于在所述光耦合器输出端导通后起限流作用；
所述第四电阻和所述第二电容组成滤波电路，用于保证所述第一接口的电平正确可靠。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保护模块还包括所述继电器的驱动电路，所述驱动电路串联于所述继电器和所述控制单元之间，用于驱动所述继电器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
当所述开关模块断开时，所述控制单元控制所述继电器的工作电路断开，并开始计时；以及
当计时达到预设时间时，所述控制单元控制所述继电器的工作电路接通。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制单元还用于记录、显示和查询压力保护的时间和/或次数。
10.一种空调系统，其特征在于，所述空调系统包括权利要求1-8中任意一项权利要求所述的用于空调系统压力保护的装置。
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