CN110271384A - 纯电动汽车空调控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯电动汽车空调控制系统,它包括冷凝器风扇继电器、冷凝器风扇电机、整车控制器、双向压力开关、温控放大器、空调开关、鼓风机继电器、鼓风机、PTC加热器开关、暖风芯体内部温控开关和鼓风机开关;本发明空调压缩机启停控制回路由鼓风机开关、空调开关、蒸发器表面温控放大器、双向压力开关串联组成,在鼓风机打开、空调开关闭合、温控开关闭合、双向压力开关闭合、从而向VCU发送空调压缩机开启请求信号,因此只需一根回路从驾驶室鼓风机开关开始经过A/C开关、温控器、双向压力开关直接到VCU,在满足控制策略的前期下使线束长度缩减,VCU接口减少,成本降低。
Description
技术领域
本发明涉及车用空调控制技术领域,具体地指一种纯电动汽车空调控制系统及方法。
背景技术
随着能源、环境问题的日益严峻,新能源汽车获得了蓬勃发展,纯电动轻型商用车在城市物流运输、环境卫生清理等方面起着重要作用,而纯电动轻型商用车相对于传统燃油车整个动力系统是完全不同的,因此空调系统也发生了巨大变化,传统燃油车空调压缩机依靠和发动机曲轴一体的皮带轮带动空调压缩机旋转做功来压缩冷媒,压缩机的启停通过压缩机皮带轮里面的电磁离合器来连接、切断动力传输来实现。而纯电动轻型商用车因为没有传统的内燃机,取而代之的是电池、电机、电控,因此需要依靠电动压缩机来实现压缩冷媒,同时,传统内燃机车驾驶室暖风依靠发动机冷却系统将发动机缸体内的热量带到驾驶室通过鼓风机吹进驾驶室,而纯电动轻型商用车因为没有内燃机所以其暖风的热量来源依靠空调箱内部的电加热器件来实现,针对上述变化,纯电动轻型商用车的整个空调控制系统的控制原理要根据纯电动车的特性来重新设计。
现有纯电动汽车空调系统,VCU(整车控制器)采集空调A/C开关信号、空调压力开关信号、蒸发器温度信号、风速信号经过运算处理形成控制信号,通过CAN总线传输给电动压缩机,由电动压缩机控制空调压缩机高压电路的通断,因为整车控制器一般布置在车架上,而空调系统的开关、传感器基本都在驾驶室,造成线束过长,成本增加,同时空调系统的所有开关、传感器都接VCU导致VCU硬件接口增加。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种纯电动汽车空调控制系统及方法,本发明只需一根回路从驾驶室鼓风机开关开始经过A/C开关、温控器、双向压力开关直接到VCU,在满足控制策略的前提下使线束长度缩减,VCU接口减少,成本降低。
为实现此目的,本发明所设计的一种纯电动汽车空调控制系统,它包括冷凝器风扇继电器、冷凝器风扇电机、整车控制器、双向压力开关、温控放大器、空调开关、鼓风机继电器、鼓风机、PTC加热器开关、暖风芯体内部温控开关、鼓风机开关和电动压缩机;
其中,冷凝器风扇电机的供电端连接冷凝器风扇继电器的常开触点的一端,冷凝器风扇继电器的常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,冷凝器风扇继电器线圈的一端连接冷凝器风扇继电器的常开触点的另一端,冷凝器风扇继电器线圈的另一端连接整车控制器的冷凝器风扇控制信号输出端,电动压缩机的控制信号输入端连接整车控制器的空调压缩机使能信号输出端,电动压缩机的电源端接入蓄电池的常电供电端;
空调开关的输出端连接温控放大器的信号输入端,温控放大器的信号输出端连接双向压力开关的一端,双向压力开关的另一端连接整车控制器的空调压缩机工作请求信号输入端,温控放大器的电源接口接入车辆钥匙开关IG2电源,空调开关的输入端连接鼓风机继电器线圈的一端,鼓风机继电器线圈的另一端接入车辆钥匙开关IG2电源,鼓风机继电器常开触点的一端连接鼓风机的电源正极,鼓风机继电器常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,鼓风机的负极接口与空调开关的输入端之间设置有鼓风机开关,鼓风机的正极接口连接PTC加热器开关的一端,PTC加热器开关的另一端连接暖风芯体内部温控开关的一端,暖风芯体内部温控开关的另一端连接整车控制器的PTC加热开启请求信号输入端。
本发明中,VCU接收到空调请求信号(低电平),同时收到高压附件接触器(位于HCM控制盒里面)已闭合总线信号后,此时VCU通过低边控制冷凝器风扇继电器闭合(在收到空调开启请求信号同时要判定高压附件接触器闭合两个条件后,才输出冷凝器风扇控制和压缩机使能),冷凝器风扇开始旋转保证空调系统的散热正常,同时输出电动压缩机使能信号,空调控制器在收到有效使能信号后控制压缩机工作。
本发明中,PTC加热开启条件为:鼓风机打开、PTC开关闭合且暖风芯体上温控开关闭合,当满足以上条件后,VCU收到PTC加热开启请求信号,VCU向HCM控制盒发送PTC加热接触器闭合请求总线信号,从而控制器PTC接触器闭合,鼓风机将暖风芯体的热量吹出。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明综合考虑上述空调压缩机开启条件重新设计空调系统的原理,空调压缩机启停控制回路由鼓风机开关、空调A/C开关、蒸发器表面温控放大器、双向压力开关串联组成,在鼓风机打开、A/C开关闭合、温控开关闭合(蒸发器表面温度在正常阀值)、双向压力开关闭合(冷媒加注量在规定范围内)、从而向VCU发送空调压缩机开启请求信号,因此只需一根回路从驾驶室鼓风机开关开始经过A/C开关、温控器、双向压力开关直接到VCU,在满足控制策略的前期下使线束长度缩减,VCU接口减少,成本降低。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中,1—冷凝器风扇继电器、2—冷凝器风扇电机、3—整车控制器、4—双向压力开关、5—温控放大器、6—空调开关、7—鼓风机继电器、8—鼓风机、9—PTC加热器开关、10—暖风芯体内部温控开关、11—鼓风机开关、12—暖风降压模块、13—电动压缩机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
本发明设计的一种纯电动汽车空调控制系统,如图1所示,它包括冷凝器风扇继电器1、冷凝器风扇电机2、整车控制器3、双向压力开关4、温控放大器5、空调开关6、鼓风机继电器7、鼓风机8、PTC加热器开关9、暖风芯体内部温控开关10、鼓风机开关11和电动压缩机13;
其中,冷凝器风扇电机2的供电端连接冷凝器风扇继电器1的常开触点的一端,冷凝器风扇继电器1的常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,冷凝器风扇继电器1线圈的一端连接冷凝器风扇继电器1的常开触点的另一端,冷凝器风扇继电器1线圈的另一端连接整车控制器3的冷凝器风扇控制信号输出端,电动压缩机13的控制信号输入端连接整车控制器3的空调压缩机使能信号输出端,电动压缩机13的电源端接入蓄电池的常电供电端;
空调开关6的输出端连接温控放大器5的信号输入端,温控放大器5的信号输出端连接双向压力开关4的一端,双向压力开关4的另一端连接整车控制器3的空调压缩机工作请求信号输入端,温控放大器5的电源接口接入车辆钥匙开关IG2电源,空调开关6的输入端连接鼓风机继电器7线圈的一端,鼓风机继电器7线圈的另一端接入车辆钥匙开关IG2电源,鼓风机继电器7常开触点的一端连接鼓风机8的电源正极,鼓风机继电器7常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,鼓风机8的负极接口与空调开关6的输入端之间设置有鼓风机开关11,鼓风机8的正极接口连接PTC加热器开关9的一端,PTC加热器开关9的另一端连接暖风芯体内部温控开关10的一端,暖风芯体内部温控开关10的另一端连接整车控制器3的PTC加热开启请求信号输入端。
上述技术方案中,所述双向压力开关4感应汽车空调冷媒管路中的冷媒压力,并由汽车空调冷媒管路中的冷媒压力来控制通断,当冷媒压力大于预设的压力上限值或小于预设的压力下限值时,双向压力开关4断开。
上述技术方案中,整车控制器3向HCM控制盒发送PTC加热接触器闭合请求总线信号,从而控制器PTC(热敏电阻)接触器闭合,鼓风机8将暖风芯体的热量吹出。
上述技术方案中,所述鼓风机8的负极接口与鼓风机开关11之间设置有暖风降压模块12,所述暖风降压模块12包括电阻R1、电阻R2和电阻R3,其中电阻R1的一端连接鼓风机开关11的一档接触点,电阻R2的一端连接鼓风机开关11的二档接触点,电阻R3的一端连接鼓风机开关11的三档接触点,鼓风机8的负极接口直接连接鼓风机开关11的四挡接触点,电阻R1的另一端连接连接电阻R2的一端,电阻R2的另一端连接电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接鼓风机8的负极接口,鼓风机开关11的电能输入端H1连接空调开关6的输入端,鼓风机开关11的开关接地端接地。暖风降压模块12内部放置三个电阻实现4档调速,调速电阻连接鼓风机开关,调速电阻的1/2/3/4档输出线接鼓风机开关的1/2/3/4档输入线,调节鼓风机开关的旋钮实现1/2/3/4档输入线与车身负极连接,同时空调A/C开关的信号输入端和鼓风机线圈的一端也接地,在鼓风机开关由OFF到1/2/3/4任一档位时,鼓风机负极、鼓风机继电器线圈负极、空调A/C开关信号同时也通过鼓风机开关内部接地。
上述技术方案中,冷凝器风扇继电器1的常开触点的另一端通过保险丝P1接入蓄电池的常电供电端。
上述技术方案中,所述空调开关6的空调A/C开关工作指示灯电源接口和温控放大器5的电源接口相连后通过保险丝P2接入车辆钥匙开关IG2电源。
上述技术方案中,所述鼓风机继电器7线圈的另一端通过保险丝P4接入车辆钥匙开关IG2电源;
鼓风机继电器7常开触点的另一端通过保险丝P3接入蓄电池的常电供电端。
本发明的工作过程为:空调压缩机启停控制回路由鼓风机开关11、空调开关6、温控放大器5、双向压力开关4串联组成,如图1所示,鼓风机开关11为分为四档(L/ML/MH/H),当鼓风机开关打开(非OFF位置)时,鼓风机开关11的电能输入端H1通过鼓风机开关11接地,此时鼓风机继电器7闭合,鼓风机8通过暖风降压模块12、鼓风机开关11接地,鼓风机8开始工作。此时,空调开关6按下,该开关为自锁非复位式开关,开关内部触点常闭。
温控放大器5用于检测蒸发器表面温度,防止蒸发器表面结冰,该器件由位于蒸发器表面的感温头(NTC负温度系数电阻)和位于空调箱上的控制电路组成,当蒸发器表面温度低于3.5℃时,通过温控放大器5内部放大电路驱动NPN型晶体三极管关断,此时,温控放大器5的信号输出端与空调压力开关输出端断开,当蒸发器表面温度高于6℃时,温控放大器5内部晶体三极管闭合;
空调管路双向压力开关用来检测空调管路冷媒R134a的压力是否正常,当压力过低(如未加注冷媒)时,防止压缩机空转,此时双向压力开关4断开,温控放大器5的信号输出端与整车控制器3的空调压缩机工作请求信号输入端断开,当空调管路压力过高(如冷媒加注过量、空调管路堵塞),为防止压缩机过热损坏,此时双向压力开关4也是断开的,只有空调管路冷媒压力在规定的标准范围内双向压力开关4才能闭合,此时,温控放大器5的信号输出端与整车控制器3的空调压缩机工作请求信号输入端接通;
当钥匙处于ON档时,整车高压附件(电动压缩机、DC-DC、转向油泵等)完成预充,高压附件接触器闭合,同时整车控制器3接收到空调压缩机工作请求信号(低边信号),认为驾驶员请求开启电动空调,此时整车控制器3控制冷凝器风扇继电器1闭合,冷凝器风扇电机2开始运转,同时整车控制器3输出空调压缩机使能信号,电动压缩机13的电动压缩机控制器控制永磁同步电机运转,冷媒开始在空调管路内流动。
当空调压缩机工作请求信号无效(悬空、高边)时,整车控制器3停止压缩机使能输出,电动压缩机13的电动压缩机控制器控制电动压缩机在规定的时间内停止运转,但此时仍保持冷凝器风扇继电器1闭合,使冷凝器风扇电机2继续运转,延时10S后整车控制器3关闭冷凝器风扇继电器控制,冷凝器风扇电机2停止运转,以此保证在空调压缩机停止工作后,空调管路的压力能够正常释放。
PTC启停控制回路由PTC开关9、暖风芯体内部温控开关10串联组成,当鼓风机工作后鼓风机电源为高电平,此时若PTC开关9按下,开关内部触点导通;暖风芯体内部温控开关10为双金属片结构,在PTC表面温度过高时,双金属片断开,相反若PTC表面温度正常,则接通,整车控制器3的PTC加热开启请求信号输入端接收到高电平信号则认为驾驶员要求开启PTC加热,从而发送PTC接触器闭合总线信号,请求HCM控制器闭合PTC接触器,HCM闭合PTC接触器,PTC开始工作。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:它包括冷凝器风扇继电器(1)、冷凝器风扇电机(2)、整车控制器(3)、双向压力开关(4)、温控放大器(5)、空调开关(6)、鼓风机继电器(7)、鼓风机(8)、PTC加热器开关(9)、暖风芯体内部温控开关(10)、鼓风机开关(11)和电动压缩机(13);
其中,冷凝器风扇电机(2)的供电端连接冷凝器风扇继电器(1)的常开触点的一端,冷凝器风扇继电器(1)的常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,冷凝器风扇继电器(1)线圈的一端连接冷凝器风扇继电器(1)的常开触点的另一端,冷凝器风扇继电器(1)线圈的另一端连接整车控制器(3)的冷凝器风扇控制信号输出端,电动压缩机(13)的控制信号输入端连接整车控制器(3)的空调压缩机使能信号输出端,电动压缩机(13)的电源端接入蓄电池的常电供电端;
空调开关(6)的输出端连接温控放大器(5)的信号输入端,温控放大器(5)的信号输出端连接双向压力开关(4)的一端,双向压力开关(4)的另一端连接整车控制器(3)的空调压缩机工作请求信号输入端,温控放大器(5)的电源接口接入车辆钥匙开关IG2电源,空调开关(6)的输入端连接鼓风机继电器(7)线圈的一端,鼓风机继电器(7)线圈的另一端接入车辆钥匙开关IG2电源,鼓风机继电器(7)常开触点的一端连接鼓风机(8)的电源正极,鼓风机继电器(7)常开触点的另一端接入蓄电池的常电供电端,鼓风机(8)的负极接口与空调开关(6)的输入端之间设置有鼓风机开关(11),鼓风机(8)的正极接口连接PTC加热器开关(9)的一端,PTC加热器开关(9)的另一端连接暖风芯体内部温控开关(10)的一端,暖风芯体内部温控开关(10)的另一端连接整车控制器(3)的PTC加热开启请求信号输入端。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:所述双向压力开关(4)感应汽车空调冷媒管路中的冷媒压力,并由汽车空调冷媒管路中的冷媒压力来控制通断,当冷媒压力大于预设的压力上限值或小于预设的压力下限值时,双向压力开关(4)断开。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:整车控制器(3)向HCM控制盒发送PTC加热接触器闭合请求总线信号,从而控制器PTC接触器闭合,鼓风机(8)将暖风芯体的热量吹出。
4.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:所述鼓风机(8)的负极接口与鼓风机开关(11)之间设置有暖风降压模块(12),所述暖风降压模块(12)包括电阻R1、电阻R2和电阻R3,其中电阻R1的一端连接鼓风机开关(11)的一档接触点,电阻R2的一端连接鼓风机开关(11)的二档接触点,电阻R3的一端连接鼓风机开关(11)的三档接触点,鼓风机(8)的负极接口直接连接鼓风机开关(11)的四挡接触点,电阻R1的另一端连接连接电阻R2的一端,电阻R2的另一端连接电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接鼓风机(8)的负极接口,鼓风机开关(11)的电能输入端H1连接空调开关(6)的输入端,鼓风机开关(11)的开关接地端接地。
5.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:冷凝器风扇继电器(1)的常开触点的另一端通过保险丝P1接入蓄电池的常电供电端。
6.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:所述空调开关(6)的空调A/C开关工作指示灯电源接口和温控放大器(5)的电源接口相连后通过保险丝P2接入车辆钥匙开关IG2电源。
7.根据权利要求1所述的纯电动汽车空调控制系统,其特征在于:所述鼓风机继电器(7)线圈的另一端通过保险丝P4接入车辆钥匙开关IG2电源;
鼓风机继电器(7)常开触点的另一端通过保险丝P3接入蓄电池的常电供电端。
8.一种权利要求1所述系统的纯电动汽车空调控制方法,其特征在于,它包括如下步骤:
步骤1:当鼓风机开关(11)打开时,鼓风机开关(11)的电能输入端通过鼓风机开关(11)接地,此时鼓风机继电器(7)闭合,鼓风机(8)通过暖风降压模块(12)、鼓风机开关(11)接地,鼓风机(8)开始工作,此时,空调开关(6)按下,该开关为自锁非复位式开关,开关内部触点常闭;
步骤2:温控放大器(5)检测蒸发器表面温度,防止蒸发器表面结冰,当蒸发器表面温度低于预设值时,通过温控放大器(5)内部放大电路驱动NPN型晶体三极管关断,此时,温控放大器(5)的信号输出端与空调压力开关输出端断开,当蒸发器表面温度高于预设温度时,温控放大器(5)内部晶体三极管闭合;
步骤3:空调管路的双向压力开关(4)检测空调管路冷媒的压力是否正常,当压力低于低压阈值时,防止压缩机空转,此时双向压力开关(4)断开,温控放大器(5)的信号输出端与整车控制器(3)的空调压缩机工作请求信号输入端断开,当空调管路压力高于高压阈值时,为防止压缩机过热损坏,此时双向压力开关(4)也断开,只有空调管路冷媒压力在规定的标准范围内双向压力开关(4)才闭合,此时,温控放大器(5)的信号输出端与整车控制器(3)的空调压缩机工作请求信号输入端接通;
步骤4:当钥匙处于ON档时,整车高压附件完成预充,高压附件接触器闭合,同时整车控制器(3)接收到空调压缩机工作请求信号,认为驾驶员请求开启电动空调,此时整车控制器(3)控制冷凝器风扇继电器(1)闭合,冷凝器风扇电机(2)开始运转,同时整车控制器(3)输出空调压缩机使能信号,电动压缩机(13)的电动压缩机控制器控制永磁同步电机运转,冷媒开始在空调管路内流动;
当空调压缩机工作请求信号无效时,整车控制器(3)停止压缩机使能输出,电动压缩机(13)的电动压缩机控制器控制电动压缩机在规定的时间内停止运转,但此时仍保持冷凝器风扇继电器(1)闭合,使冷凝器风扇电机(2)继续运转,延时预设时间后整车控制器(3)关闭冷凝器风扇继电器控制,冷凝器风扇电机(2)停止运转,以此保证在空调压缩机停止工作后,空调管路的压力能够正常释放。
步骤5:当鼓风机工作后鼓风机电源为高电平,此时若PTC开关(9)按下,开关内部触点导通;暖风芯体内部温控开关(10)为双金属片结构,在PTC表面温度过高时,双金属片断开,相反若PTC表面温度正常,则接通,整车控制器(3)的PTC加热开启请求信号输入端接收到高电平信号则认为驾驶员要求开启PTC加热,从而发送PTC接触器闭合总线信号,请求HCM控制器闭合PTC接触器,HCM闭合PTC接触器,PTC开始工作。
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