CN200993455Y - 车用直流变频空调控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用直流变频空调控制电路，包括直流蓄电池、室内机控制电路和室外机控制电路；在所述室外机控制电路中包含有直流升压电路和逆变控制电路，所述直流升压电路的输入端连接所述直流蓄电池的输出端，将所述蓄电池输出的低压直流电转换成所需的高压直流电后，通过其输出端连接所述室内机控制电路的电源输入端，为所述室内机控制电路提供直流工作电源；所述逆变控制电路将直流升压电路输出的高压直流电逆变成三相交流电连接压缩机的三相输入端，为压缩机提供交流工作电源。本实用新型的车载直流变频空调系统结构简单，成本低廉，整机系统运行可靠稳定，适合应用于任何车载空调的控制系统中。

Description

车用直流变频空调控制电路

技术领域

本实用新型属于空调与制冷工程技术领域，具体地说，是涉及一种利用汽车上的蓄电池作为供电电源的直流变频空调系统的控制电路。

背景技术

普通220V交流供电的家用空调器，其工作模式为：首先交流电源为室内机供电，交流电压经整流变压后得到所需的控制电源；室内系统运行后控制继电器吸合以给室外机上电；室外机再将交流电压整流变压后得到所需的直流高压和各种控制电源，此后室外机系统运行，并由室内机主控建立起室内机与室外机之间的通讯，以控制整个空调系统正常运行。

但是对于车载用空调器来讲，由于车载上不可能配置交流电源，所以，目前的车载空调一般都是直流定频空调器，室内温度无法实现智能调节。此外，由于空调器采用定频运行模式，从而难以实现最大节能的目的。

发明内容

本实用新型为了解决现有技术中车载空调器采用直流定频工作模式，致使车厢内温度无法实现智能调节和最大节能的问题，提供了一种新型的车载用直流变频空调器的控制电路，利用汽车上的蓄电池提供直流电源，并设计了专门的室内机控制电路和室外机控制电路，通过室外机给室内机供电，不仅实现了车载空调系统的变频控制，而且简化了电路结构，降低了系统成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种车用直流变频空调控制电路，包括直流蓄电池、室内机控制电路和室外机控制电路；在所述室外机控制电路中包含有直流升压电路和逆变控制电路，所述直流升压电路的输入端连接所述直流蓄电池的输出端，将所述蓄电池输出的低压直流电转换成所需的高压直流电后，通过其输出端连接所述室内机控制电路的电源输入端，为所述室内机控制电路提供直流工作电源；所述逆变控制电路将直流升压电路输出的高压直流电逆变成三相交流电连接压缩机的三相输入端，为压缩机提供交流工作电源。

在所述室外机控制电路中包含有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路；所述开关电源电路的输入端连接蓄电池的输出端，生成主控电路所需的低压直流电，为所述主控电路提供工作电压；所述主控电路与通讯电路和逆变控制电路进行数据通信，进而生成室外风机和压缩机的转速控制信号，一方面通过与逆变控制电路进行数据通信，控制压缩机的转速；另一方面通过其控制信号输出端向风机控制电路输出风机转速控制信号；所述风机控制电路的电源输入端接收直流升压电路输出的高压直流电，输出端连接室外风机，在转速控制信号的作用下控制室外风机的启停和旋转速度。

为了简化电路结构，所述逆变控制电路采用一集整流与逆变控制功能于一体的专用集成芯片IRMCF343实现，所述主控电路采用一单片机实现，所述专用集成芯片IRMCF343与主控单片机之间的通信采用半双工同步串行通信方式，专用集成芯片IRMCF343的通信时钟信号端、数据输出端和数据输入端与主控单片机的通信时钟信号端、数据输入端和数据输出端对应连接，完成专用集成芯片IRMCF343与主控单片机之间的数据通信。

为了保持与其他空调控制方案的通用性，所述开关电源电路仍然保持输出相互隔离的三路控制电压信号，包括：室外风机控制用+15V直流电源；直流升压电路和逆变控制电路用+15V和+5V直流电源；以及继电器控制用+12V和主控电路用+5V直流电源。

由于新增设的专用集成芯片IRMCF343需要+1.8V和+3.3V工作电压，所以需要对开关电源电路输出的+5V直流电压进行转换。具体实现方法是：开关电源电路输出的+5V直流电源分别通过1.8V稳压芯片和3.3V稳压芯片输出+1.8V和+3.3V直流电压，连接所述专用集成芯片IRMCF343的工作电压输入端；+15V直流电源为直流升压电路和IGBT专用驱动芯片IR4426提供工作电压；所述IGBT专用驱动芯片IR4426的信号输入端连接所述专用集成芯片IRMCF343的PWM信号输出端，将所述专用集成芯片IRMCF343输出的0-3.3伏PWM信号转换成0-15伏PWM信号，连接IGBT场效应管的门极，控制IGBT的通断时间，进而控制所述的直流升压电路输出稳定的高压直流电。

在所述室内机控制电路中同样也包含有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路；所述开关电源电路的输入端连接直流升压电路的输出端，生成低压直流电为主控电路提供工作电源；所述主控电路与通讯电路进行数据通信，并通过其控制信号输出端向风机控制电路输出风机转速控制信号；所述风机控制电路的电源输入端接收直流升压电路输出的高压直流电，输出端连接室内风机，在转速控制信号的作用下控制室内风机的启停和旋转速度。

在室内机控制电路中，主控电路同样也采用一单片机实现，接收用户的控制指令，并通过所述的室内外机通讯电路实现与室外机主控电路之间的数据通信。

为了确保空调器室内机和室外机之间数据通讯的可靠性，避免数据在传输过程中引入干扰，在所述室内外机通讯电路中包含有光耦电路，通过所述光耦电路对通讯信号进行光电隔离。同时为了确保安全，所述专用集成芯片IRMCF343与主控单片机之间的通信电路中也设置了光耦电路，通过所述光耦电路对通讯信号进行光电隔离处理。

所述直流蓄电池为卡车用蓄电池，其输出电压为+24V。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过采用车载上的24V蓄电池作为空调系统的供电电源，配合直流升压电路和逆变控制电路实现了直流电源到三相交流电源之间的转换，对压缩机的转速起到了有效的调节控制作用，实现了车载直流空调的变频控制。本实用新型为了进一步简化电路结构，降低系统成本，不仅在供电方式上采用了室外机向室内机供电的工作方式，而且对于直流升压电路和逆变控制电路也采用了单一芯片实现，有效节约了控制电路的占用空间，提高了空调系统运行的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型中直流变频空调系统的控制电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

本实用新型考虑到卡车用空调系统只有24V直流蓄电池供电，为了得到直流变频空调系统所需的直流高压和各种控制电源，必须采用全新的整流电路和开关变压电路。同时，为了简化电路结构，降低系统成本，也需要通过室外机向室内机供电，因此，需要重新设计系统的控制方案。

本实用新型首先通过全新设计的低电压供电开关电源电路得到系统控制电源、Boost直流升压电路及IPM智能功率模块控制电路电源和室外直流风机控制电源；待升压电路工作后，将24V直流低压升压到80V～300V之间的任意所需的直流高压，并分别供给压缩机、室外直流风机、室内开关电源电路和室内直流风机使用；室内开关电源电路工作后，得到室内控制电路所需的控制电源，室内控制系统开始工作，同时建立起室内外机之间的数据通讯，控制整个空调系统的正常运行。

图1示出了所述直流变频空调系统的控制电路原理框图，其中：A为24V直流输入电源信号；B为电源控制信号；C为所需直流高压电源信号；D为室内外机通讯信号；E为室外机主控电路板与直流升压电路及IPM控制电路板的通讯信号。

在本实用新型的直流变频空调控制系统中，包括提供直流供电的24V直流蓄电池、室内机控制电路和室外机控制电路。在室外机控制电路中包含有Boost直流升压电路和IPM控制电路，即逆变控制电路，所述直流升压电路的输入端连接直流蓄电池的输出端，接收24V直流输入电源信号A，将蓄电池输出的24V低压直流电转换成高压直流电后，通过其输出端连接室内机控制电路的电源输入端，为室内机控制电路提供直流工作电源。逆变控制电路将直流升压电路输出的高压直流电逆变成三相交流电连接压缩机的三相输入端，为压缩机提供交流工作电源。

为了简化电路结构，降低空调系统成本，本实用新型IPM控制电路采用一型号为IRMCF343的单集成芯片实现。为了有效控制室外风机和压缩机的转速，在所述室外机控制电路中还设置有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路。所述开关电源电路的输入端连接蓄电池的输出端，接收24V直流输入电源信号A，生成主控电路和集成芯片IRMCF343所需的低压直流工作电源。所述主控电路采用一单片机实现，其时钟通信端SCK、数据输入端SI和数据输出端SO分别与集成芯片IRMCF343的时钟通信端SCK、数据输出端SO和数据输入端SI对应连接，完成集成芯片IRMCF343与单片机之间的数据通信；并通过室内外机通讯电路与室内机主控电路进行数据通信，读取来自室内机的通讯信号D，包括启停控制信号、控制模式信号、温度设定信号、温度采集信号，以及来自集成芯片IRMCF343的通讯控制信号E，包括输出电流信号、输出电压信号及故障状态代码信号；进而生成室外风机和压缩机的启停和转速控制信号，一方面通过其数据输出端SO传递给所述的集成芯片IRMCF343，控制压缩机的转速；另一方面通过其控制信号输出端向风机控制电路输出风机转速控制信号。所述风机控制电路的电源输入端接收Boost升压电路输出的直流高压电源信号C，输出端连接直流室外风机，在转速控制信号的作用下控制室外风机的启停和旋转速度。

为了简化电路结构并最大程度的保持本实用新型的直流变频空调系统与其他空调控制方案的通用性，所述室外开关电源电路仍然保持输出为相互隔离的三路控制电压信号，包括：室外风机控制用+15V直流电源；Boost升压电路和逆变电路用+15V和+5V直流电源；继电器控制用+12V和主控单片机用+5V直流电源。由于新增设的集成芯片IRMCF343需要+1.8V和+3.3V工作电压，所以，需要对开关电源电路输出的电源控制信号B进行转换。其具体实现方法是在开关电源电路的输出端与集成芯片IRMCF343的工作电源输入端之间分别连接+5V到+3.3V的稳压芯片和+3.3V到+1.8V的稳压芯片，通过所述稳压芯片，分别输出+1.8V和+3.3V的直流电压，连接所述集成芯片IRMCF343的工作电压输入端，为所述集成芯片IRMCF343提供工作电源。+15V直流电源通过IGBT专用驱动芯片IR4426作为Boost升压电路用IGBT的门极驱动电源，所述集成芯片IRMCF343输出的PWM信号连接所述IGBT专用驱动芯片IR4426的信号输入端，控制所述+15V直流电源加在所述IGBT门极时间，从而控制IGBT的通断时间，进而控制Boost升压电路输出稳定的高压直流电C。

同理，为了实现对室内风机启停及转速的有效控制，在所述室内机控制电路中同样也包含有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路。所述开关电源电路的输入端接收Boost升压电路输出的直流高压电源信号C，生成低压直流电源控制信号B为主控电路提供工作电源。所述主控电路同样也采用一单片机实现，接收用户的控制指令，并与室内外机通讯电路传输通讯信号D，同时生成室内风机的启停和转速控制信号，通过其控制信号输出端向室内风机控制电路输出风机转速控制信号。所述风机控制电路的电源输入端接收Boost升压电路输出的直流高压电源信号C，输出端连接直流室内风机，在转速控制信号的作用下控制室内风机的启停和旋转速度。

为了确保空调器室内机和室外机之间数据通讯的可靠性，避免数据在传输过程中引入干扰，影响空调系统的正常运行，在所述室内外机通讯电路中设置有光耦电路，通过所述光耦电路对传输的通讯信号进行光电隔离处理。同时，为了确保安全，所述集成芯片IRMCF343与主控单片机之间的通信电路中同样也设置了光耦电路，通过所述光耦电路对通讯信号进行隔离。

本实用新型通过采用上述技术方案有效解决了车载空调器只能采用24V蓄电池供电所带来的各种问题，可有效实现空调系统的可靠运行。同时，由于开关电源电路与Boost升压电路拓扑结构保持了与现有电路拓扑结构的一致性，从而使系统实现简单可靠，提高了控制电路的通用性。此外，本系统采用单芯片实现对压缩机驱动逆变电路的控制，不仅有效降低了直流变频空调系统的整机成本，而且有效简化了控制电路的整体结构，提高了系统运行的可靠性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车用直流变频空调控制电路，包括直流蓄电池、室内机控制电路和室外机控制电路；其特征在于：在所述室外机控制电路中包含有直流升压电路和逆变控制电路，所述直流升压电路的输入端连接所述直流蓄电池的输出端，将所述蓄电池输出的低压直流电转换成所需的高压直流电后，通过其输出端连接所述室内机控制电路的电源输入端，为所述室内机控制电路提供直流工作电源；所述逆变控制电路将直流升压电路输出的高压直流电逆变成三相交流电连接压缩机的三相输入端，为压缩机提供交流工作电源。

2.根据权利要求1所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：在所述室外机控制电路中包含有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路；所述开关电源电路的输入端连接蓄电池的输出端，生成主控电路所需的低压直流电，为所述主控电路提供工作电压；所述主控电路与通讯电路和逆变控制电路进行数据通信，进而生成室外风机和压缩机的转速控制信号，一方面通过与逆变控制电路进行数据通信，控制压缩机的转速；另一方面通过其控制信号输出端向风机控制电路输出风机转速控制信号；所述风机控制电路的电源输入端接收直流升压电路输出的高压直流电，输出端连接室外风机，在转速控制信号的作用下控制室外风机的启停和旋转速度。

3.根据权利要求2所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：所述逆变控制电路采用一集整流与逆变控制功能于一体的专用集成芯片实现，所述主控电路采用一单片机实现，所述专用集成芯片与主控单片机之间的通信采用半双工同步串行通信方式，专用集成芯片的通信时钟信号端、数据输出端和数据输入端与主控单片机的通信时钟信号端、数据输入端和数据输出端对应连接，完成专用集成芯片与主控单片机之间的数据通信。

4.根据权利要求2所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：所述室外开关电源电路输出三路控制电压信号，所述三路控制电压信号相互隔离，包括：室外风机控制用+15V直流电源；直流升压电路和逆变控制电路用+15V和+5V直流电源；以及继电器控制用+12V和主控电路用+5V直流电源。

5.根据权利要求3或4所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：所述室外开关电源电路输出的+5V直流电源通过稳压芯片输出+1.8V和+3.3V直流电压，为所述的整流与逆变控制专用集成芯片提供工作电压；+15V直流电源为直流升压电路和IGBT专用驱动芯片提供工作电压；所述IGBT专用驱动芯片的信号输入端连接所述专用集成芯片的PWM信号输出端，将所述专用集成芯片输出的0-3.3伏PWM信号转换成0-15伏PWM信号，连接IGBT场效应管的门极，控制IGBT的通断时间，进而控制所述的直流升压电路输出稳定的高压直流电。

6.根据权利要求1所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：在所述室内机控制电路中包含有开关电源电路、主控电路、风机控制电路和室内外机通讯电路；所述开关电源电路的输入端连接直流升压电路的输出端，生成低压直流电为主控电路提供工作电源；所述主控电路与通讯电路进行数据通信，并通过其控制信号输出端向风机控制电路输出风机转速控制信号；所述风机控制电路的电源输入端接收直流升压电路输出的高压直流电，输出端连接室内风机，在转速控制信号的作用下控制室内风机的启停和旋转速度。

7.根据权利要求6所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：所述主控电路采用一单片机实现，接收用户的控制指令，并通过所述的室内外机通讯电路实现与室外机主控电路之间的数据通信。

8.根据权利要求2或6所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：在所述室内外机通讯电路中包含有光耦电路，通过所述光耦电路对通讯信号进行隔离。

9.根据权利要求3所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：在所述整流与逆变控制专用集成芯片和主控单片机之间的通信电路中包含有光耦电路，通过所述光耦电路对通讯信号进行隔离。

10.根据权利要求1所述的车用直流变频空调控制电路，其特征在于：所述直流蓄电池的输出电压为+24V。

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