CN113771590A - 一种汽车车身空调蒸发器保护系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车车身空调蒸发器保护系统，包括控制单元、标准电压输入单元、采集单元、执行单元和电源单元；所述采集单元置于车身空调系统的蒸发器内，其输出端以及标准电压输入单元的输出端分别接控制单元的两输入端，控制单元的输出端接执行单元的控制端，执行单元的输出控制车身空调系统之压缩机的工作电源。当采集电压小于临界标准电压时，执行单元接通压缩机工作电源，压缩机运行；当采集电压大于临界标准电压时，执行单元切断压缩机工作电源，压缩机停止工作。该保护系统温度保护精度高、响应灵敏度好，不仅能有效延长压缩机使用寿命，而且安装方便、维护简单高效，实施成本低，节能环保、降耗，易于推广、市场前景好。

Description

一种汽车车身空调蒸发器保护系统
技术领域
本发明涉及一种车用电子设备，特别是一种汽车车身空调蒸发器保护系统。
背景技术
汽车电子化是现代汽车发展的重要标志，且随着人们生活水平的逐步提高、消费结构日益升级，对汽车驾乘的舒适性以及节能环保提出了更高的要求。车身空调系统是目前所有车辆的标准配置系统，目前车身空调系统由冷凝器、压缩机、蒸发器、空调箱总成、空调管路、空调风道、控制面板等几部分组成，核心部件主要是冷凝器、压缩机和蒸发器，车身空调系统的制冷效果和能耗都与蒸发器有很大关系，如果外部环境气温过低，蒸发器由于结冰将导致蒸发器内部管路堵死，不仅会出现制冷效果低，能耗高的问题，甚至使整个车身空调系统停止工作。
为了避免以上问题的发生，一般采用蒸发器温度保护电路，目前尚未有采用电子电路控制的蒸发器温度保护电路，只有机械式的蒸发器的温度保护装置，包括压力式温控器和金属片式温控器两种：
1．压力式温控器由主要由感温管、波纹管、温度调节凸轮、弹簧、触点等组成，感温管内充有制冷剂饱和液体，一端与温控器内的波纹伸缩管相通，另一端插入蒸发器吸热片内20～25cm。其工作原理是：当蒸发器温度较高时，插在吸热片内的感温管的温度相应增高，使感温管内部的制冷剂液体受热膨胀，压力增高使波纹伸缩管伸长，推动传动杠杆放大机构使触点K吸合，接通电磁离合器线圈电路使压缩机运转制冷，蒸发器温度开始下降，感温管温度也随之下降，其内部制冷剂的压力也下降，使波纹伸缩管逐渐收缩；
其缺点是：精度低可维护性较差，感温管不能弯成尖角或有划痕，若感温管中的充注物泄漏，就必须更换整个温度控制器。
2．金属片式温控器由两片随温度变化胀缩程度不同的金属片组成，上面有一个动触点，壳体上有一个定触点，其工作原理为：在设定的温度范围内，双金属片平伸，触点处于吸合状态，电流接通，压缩机电磁离合器吸合；由于温度发生变化，这两片金属片产生不同程度的变形而弯曲，使触点分开，中断电磁离合器的电流，压缩机停止运转；当冷空气通过温控器时，引起温控器双金属片中的一片收缩成弓形，随着空气温度不断降低，这片金属片不断收缩，直到触点分开，当温度增加时，另一金属片受热伸长，把触点拉回；其缺点是：
（1）由于温度高低变化金属片疲劳度增加，随着使用时间增加失效风险增加；
（2）二是由于其必须放在蒸发器中，布置和更换有一定困难，可维护性很低，一旦出问题就必须整体更换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车车身空调蒸发器保护系统，以克服已有技术所存在的上述不足。
为解决上述技术问题本发明采取的技术方案是：一种汽车车身空调蒸发器保护系统，包括控制单元、标准电压输入单元、采集单元、执行单元和电源单元；所述采集单元置于车身空调系统的蒸发器内，其输出端接控制单元的一输入端，所述标准电压输入单元的输出端接控制单元的另一输入端，所述控制单元的输出端接执行单元的控制端，执行单元的输出控制开关接车身空调系统之压缩机的工作电源；
所述采集单元用于采集车身空调系统之蒸发器的环境温度，并转变为蒸发器环境的采集电压输入控制单元；所述标准电压输入单元用于向控制单元输入设定的临界标准电压；
所述执行单元用于在控制单元的控制下切断或接通车身空调系统之压缩机的工作电源；
所述控制单元用于接收采集单元输入的蒸发器环境的采集电压和标准电压输入单元输入的临界标准电压，并根据以上电压的对比结果通过执行单元切断或接通压缩机工作电源；所述电源单元用于将12V或24V车身直流电源转为系统的稳定工作电源；
所述控制单元包括保护专用芯片，所述保护专用芯片采用GEC358M芯片，GEC358M芯片的引脚VDD接工作电源，GEC358M芯片的引脚GND接地；
所述采集单元包括由第4电阻、温度传感器、第6电阻和第5电容组成的采集电压电路，所述温度传感器采用负温度特性的热敏电阻，所述热敏电阻与第6电阻和第5电容并联后一端接地，另一端与第4电阻串连从而组成高精度带补偿分压电路，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN+，第4电阻的另一端接工作电源；
所述标准电压输入单元包括由第2电阻、第3电阻和第4电容组成的标准电压电路，所述第3电阻与第4电容并联后一端接地，另一端与第2电阻串连，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN-，第2电阻的另一端接工作电源；
所述执行单元包括开关三极管、继电器开关和第2二极管，所述开关三极管的基极通过第7电阻接GEC358M芯片的引脚0UT，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极接继电器开关的工作线圈，继电器开关的工作线圈两端并联第2二极管，执行单元的输出端即继电器开关（K1）的电磁开关连接压缩机工作电源；
其进一步的技术方案是：所述控制单元还包括专用芯片滤波电路，该电路包括并联的第3电解电容、第6电容和第7电容，其并联的两端分别接工作电源和接地；所述第3电解电容、第6电容和第7电容的容量值分别为100μF 、0.1μF和1μF 。
更进一步：所述采集单元之第4电阻、热敏电阻和第6电阻的阻值分别为5.1K、3.1K和5.1K，第5电容 的容量值为1μF，所述标准电压输入单元之第2电阻和第3电阻的阻值分别为8.2K和3.9K，第4电容的容量值为1μF；所述第7电阻的阻值为10K；
更进一步：所述电源单元包括第1二极管、限流电阻、稳压器芯片、保护滤波电路和滤波输出电路；所述稳压器芯片采用LM7809，所述保护滤波电路由并联的第1电解电容和第1电容组成，所述滤波输出电路由并联的第2电解电容、第2电容和第3电容组成；所述第1电解电容和第1电容的容量值为100μF和0.1μF，第2电解电容、第2电容和第3电容的容量值分别为100μF、1μF和0.1μF，所述限流电阻的阻值为300Ω。
由于采取上述技术方案，本发明之一种汽车车身空调蒸发器保护系统具有以下有益效果：
1. 由于本蒸发器保护系统采用保护专用芯片U1和由第4电阻R4、热敏电阻R5（温度传感器）、第6电阻R6和第5电容 C5组成的采集电压电路，通过监控蒸发器在实际工作环境中的温度高低，有效控制车身空调蒸发器之压缩机的开通或关闭，从而从根本上解决蒸发器由于温度过低导致结冰造成蒸发器内部管路堵死，制冷效果低、能耗高等问题，不仅能有效保护压缩机，延长其使用寿命，而且起到很好节能降耗作用，节能环保；
2. 本蒸发器保护系统之采集电压电路，其温度传感器采用负温度特性的热敏电阻，具有如下有益效果：
（1）温度升高电阻值减小，温度降低电阻值增大的特点，其工作原理是：当蒸发器温度高于设定温度值时，热敏电阻阻值较小，检测电压小于设定保护电压值，保护专用芯片U1输出高电平触发三极管导通，控制压缩机电源接通，压缩机工作；当蒸发器温度降低至警戒温度时，保护专用芯片U1输出低电平切断压缩机电源，压缩机停止工作，待蒸发器温度恢复至安全温度时，保护系统停止工作，压缩机恢复电源开始工作，起到有效控制压缩机的工作频率，延长压缩机的工作寿命的作用；
（2）热敏电阻可靠性好，温度保护精度高、响应灵敏度好，一旦温度超过设定温度值，电路立刻工作，通过控制压缩机电源的通断，有效控制管路中冷却液导通的流动性，提高压缩机能效及寿命，降低能耗；
（3）热敏电阻传感器体积较小，可以任意布置在蒸发器任何位置，因而安装方便、维护简单高效，实施成本低；
3.本汽车车身空调蒸发器保护系统具有输入整流保护和过流保护的功能，电路可靠性更强；所述控制单元还包括多级专用芯片滤波电路，能够很好降低由于供电电流波纹较大造成的专用芯片工作不稳定及检测精度较差的问题；
4.经过实验，选择了采集单元、标准电压输入单元和专用芯片滤波电路中各电阻和电容的最佳值，确保了该空调蒸发器保护系统电路运行在最佳状态；
5.由于目前我们国家汽车保有量较大，由于本发明安装拆卸方便，成本较低廉，兼容性较好，电源单元采用三端稳压器件，可兼容外部12V或24V的电源，能够适配目前市面上所有车辆的车载电源，故市场前景好，潜在经济效益可观。
下面结合附图和实施例对本发明之一种汽车车身空调蒸发器保护系统的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明之一种汽车车身空调蒸发器保护系统原理框图；
图2为本发明之一种汽车车身空调蒸发器保护系统电路图 ；
图中：
10—蒸发器保护系统，101—电源单元，1011—保护滤波电路，1012—滤波输出电路，102—标准电压输入单元，103—控制单元，1031—专用芯片滤波电路，104—执行单元，105—采集单元；20—车身空调系统，201—蒸发器，202—压缩机。
具体实施方式
一种汽车车身空调蒸发器保护系统，包括控制单元103、标准电压输入单元102、采集单元105、执行单元104和电源单元101；所述采集单元置于车身空调系统20的蒸发器201内，其输出端接控制单元的一输入端，所述标准电压输入单元的输出端接控制单元的另一输入端，所述控制单元的输出端接执行单元的控制端，执行单元的输出控制开关接车身空调系统之压缩机202的工作电源；
所述采集单元用于采集车身空调系统之蒸发器201的环境温度，并转变为蒸发器环境的采集电压输入控制单元；所述标准电压输入单元用于向控制单元输入设定的临界标准电压；
所述执行单元用于在控制单元的控制下切断或接通车身空调系统之压缩机202的工作电源；
所述控制单元用于接收采集单元输入的蒸发器环境的采集电压和标准电压输入单元输入的临界标准电压，并根据以上电压的对比结果通过执行单元切断或接通压缩机工作电源；所述电源单元用于将12V或24V车身直流电源转为系统的稳定工作电源；
所述控制单元包括保护专用芯片U1，所述保护专用芯片采用GEC358M芯片，GEC358M芯片的引脚VDD接工作电源，GEC358M芯片的引脚GND接地；
所述采集单元包括由第4电阻R4、温度传感器、第6电阻R6和第5电容C5组成的采集电压电路，所述温度传感器采用负温度特性的热敏电阻R5，所述热敏电阻与第6电阻R6和第5电容C5并联后一端接地，另一端与第4电阻R4串连从而组成高精度带补偿分压电路，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN+，第4电阻R4的另一端接工作电源；
所述标准电压输入单元包括由第2电阻R2、第3电阻R3和第4电容C4组成的标准电压电路，所述第3电阻R3与第4电容C4并联后一端接地，另一端与第2电阻R2串连，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN-，第2电阻R2的另一端接工作电源；
所述执行单元包括开关三极管Q1、继电器开关K1和第2二极管D2，所述开关三极管Q1的基极通过第7电阻R7接GEC358M芯片的引脚0UT，开关三极管Q1的发射极接地，开关三极管Q1的集电极接继电器开关K1的工作线圈，继电器开关K1的工作线圈两端并联第2二极管D2，执行单元的输出端即继电器开关K1的电磁开关连接压缩机工作电源；
当采集电压小于临界标准电压时，保护专用芯片U1输出高电平经过第7电阻R7使开关三极管Q1导通，继电器开关K1的工作线圈得电电磁开关吸合，从而接通压缩机工作电源，压缩机运行；当采集电压大于临界标准电压时，保护专用芯片U1输出低电平，开关三极管Q1截止，继电器开关K1的工作线圈失电电磁开关断开，压缩机停止工作。
所述控制单元还包括专用芯片滤波电路1031，该电路包括并联的第3电解电容CB3、第6电容C6和第7电容C7，并联电容的两端一端接工作电源一端接地；所述第3电解电容CB3、第6电容C6和第7电容C7的容量值分别为100μF 、0.1μF和1μF 。
所述采集单元之第4电阻R4、热敏电阻R5和第6电阻R6的阻值分别为5.1K、3.1K和5.1K，第5电容 C5的容量值为1μF，所述标准电压输入单元之第2电阻R2和第3电阻R3的阻值分别为8.2K和3.9K，第4电容C4的容量值为1μF；第7电阻R7的阻值为10K；
所述电源单元101包括第1二极管D1、限流电阻R1、稳压器芯片U2、保护滤波电路1011和滤波输出电路1012；所述稳压器芯片U2采用LM7809，所述保护滤波电路1011由并联的第1电解电容CB1和第1电容C1组成，所述滤波输出电路1012由并联的第2电解电容CB2、第2电容C2和第3电容C3组成；所述第1电解电容CB1和第1电容C1的容量值为100μF和0.1μF，第2电解电容CB2、第2电容C2和第3电容C3的容量值分别为100μF、1μF和0.1μF，所述限流电阻R1的阻值为300Ω。
12V或24V车载电源经过第1二极管D1、限流电阻R1和保护滤波电路1011接入稳压器芯片U2的输入端，稳压器芯片U2的输出端输出的稳定电压经滤波输出电路1012滤波后进入保护专用芯片U1。

Claims (4)

1.一种汽车车身空调蒸发器保护系统，其特征在于：包括控制单元（103）、标准电压输入单元（102）、采集单元（105）、执行单元（104）和电源单元（101）；
所述采集单元置于车身空调系统（20）的蒸发器（201）内，其输出端接控制单元的一输入端，所述标准电压输入单元的输出端接控制单元的另一输入端，所述控制单元的输出端接执行单元的控制端，执行单元的输出控制开关接车身空调系统之压缩机（202）的工作电源；
所述采集单元用于采集车身空调系统之蒸发器（201）的环境温度，并转变为蒸发器环境的采集电压输入控制单元；所述标准电压输入单元用于向控制单元输入设定的临界标准电压；
所述执行单元用于在控制单元的控制下切断或接通车身空调系统之压缩机（202）的工作电源；
所述控制单元用于接收采集单元输入的蒸发器环境的采集电压和标准电压输入单元输入的临界标准电压，并根据以上电压的对比结果通过执行单元切断或接通压缩机工作电源；所述电源单元用于将12V或24V车身直流电源转为系统的稳定工作电源；
所述控制单元包括保护专用芯片（U1），所述保护专用芯片采用GEC358M芯片，GEC358M芯片的引脚VDD接工作电源，GEC358M芯片的引脚GND接地；
所述采集单元包括由第4电阻（R4）、温度传感器、第6电阻（R6）和第5电容（C5）组成的采集电压电路，所述温度传感器采用负温度特性的热敏电阻（R5），所述热敏电阻与第6电阻（R6）和第5电容（C5）并联后一端接地，另一端与第4电阻（R4）串连从而组成高精度带补偿分压电路，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN+，第4电阻（R4）的另一端接工作电源；
所述标准电压输入单元包括由第2电阻（R2）、第3电阻（R3）和第4电容（C4）组成的标准电压电路，所述第3电阻（R3）与第4电容（C4）并联后一端接地，另一端与第2电阻（R2）串连，串连后的公共端接GEC358M芯片的输入端IN-，第2电阻（R2）的另一端接工作电源；
所述执行单元包括开关三极管（Q1）、继电器开关（K1）和第2二极管（D2），所述开关三极管（Q1）的基极通过第7电阻（R7）接GEC358M芯片的引脚0UT，开关三极管（Q1）的发射极接地，开关三极管（Q1）的集电极接继电器开关（K1）的工作线圈，继电器开关（K1）的工作线圈两端并联第2二极管（D2），执行单元的输出端即继电器开关（K1）的电磁开关连接压缩机工作电源。
2.如权利要求1所述的一种汽车车身空调蒸发器保护系统，其特征在于：所述控制单元还包括专用芯片滤波电路（1031），该电路包括并联的第3电解电容（CB3）、第6电容（C6）和第7电容（C7），其并联的两端分别接工作电源和接地；所述第3电解电容（CB3）、第6电容（C6）和第7电容（C7）的容量值分别为100μF 、0.1μF和1μF 。
3.如权利要求1所述的一种汽车车身空调蒸发器保护系统，其特征在于：所述采集单元之第4电阻（R4）、热敏电阻（R5）和第6电阻（R6）的阻值分别为5.1K、3.1K和5.1K，第5电容（C5）的容量值为1μF，所述标准电压输入单元之第2电阻（R2）和第3电阻（R3）的阻值分别为8.2K和3.9K，第4电容（C4）的容量值为1μF；第7电阻（R7）的阻值为10K。
4.如权利要求3所述的一种汽车车身空调蒸发器保护系统，其特征在于：所述电源单元（101）包括第1二极管（D1）、限流电阻（R1）、稳压器芯片（U2）、保护滤波电路（1011）和滤波输出电路（1012）；所述稳压器芯片（U2）采用LM7809，所述保护滤波电路（1011）由并联的第1电解电容（CB1）和第1电容（C1）组成，所述滤波输出电路（1012）由并联的第2电解电容（CB2）、第2电容（C2）和第3电容（C3）组成；所述第1电解电容（CB1）和第1电容（CB1）的容量值为100μF和0.1μF，第2电解电容（CB2）、第2电容（C2）和第3电容（C3）的容量值分别为100μF、1μF和0.1μF，所述限流电阻R1的阻值为300Ω。
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