CN202557250U - 基于电池电量传感的空调控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于安装有空调的电动车辆中的基于电池电量传感的空调控制装置，其包括电压采样电路、线性光耦隔离模块、电量计算模块和空调控制器。所述电压采样电路对电池组的电压进行采样得到采样电压。所述线性光耦隔离模块根据电压采样电路得到的采样电压得到与所述采样电压线性成比例的并与所述采样电压相互隔离的隔离后采样电压。所述电量计算模块根据隔离后的采样电压计算电池电量值。所述空调控制器根据所述电量计算模块估计出的电池电量值对空调进行功率控制。这样，可以根据电池电量实现对空调的输出功率的控制，避免过放电以保护电池。

Description

基于电池电量传感的空调控制装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种电路领域，尤其涉及一种基于电池电量传感的空调控制装置。

【背景技术】

目前，由于电动汽车和电动自行车的节能、环保的特点，它们已经广泛的使用于人们的生产和生活中。在有些电动车辆中都安装有空调，该空调的能量也是由电动车辆的电池供应的。

目前的电动空调控制器均为定速控制或根据温度实现电动空调驱动电机的调速控制。然而，目前的电动车辆中的电池的电量都比较有限，匹配电动空调后将严重影响电动车辆的续驶里程，并且容易引起电池过放电，影响电池使用寿命。

因此，有必要提出一种改进的基于电池电量传感的空调控制装置来克服上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种基于电池电量传感的空调控制装置，其根据电池电量对空调进行功率控制，从而避免过放电以保护电池。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于电池电量传感的空调控制装置，应用于安装有空调的电动车辆中，其包括电压采样电路、线性光耦隔离模块、电量计算模块和空调控制器。所述电压采样电路对电池组的电压进行采样得到采样电压，所述线性光耦隔离模块根据电压采样电路得到的采样电压得到与所述采样电压线性成比例的并与所述采样电压相互隔离的隔离后采样电压，所述电量计算模块根据隔离后的采样电压计算电池电量值，所述空调控制器根据所述电量计算模块估计出的电池电量值对空调进行功率控制。

进一步的，所述电压采样电路包括串联在电池电压和地之间的分压电阻R1和R2，其中分压电阻R2为可调电阻。

进一步的，所述电量计算模块综合隔离后的采样电压、隔离后的采样电压的变换率以及时间来估计电池电量值。

进一步的，所述电量计算模块将估计出的电池电量值进行脉宽调制得到脉宽调制信号，所述脉宽调制信号经由电量计算模块中的光耦隔离输出电路的隔离驱动后输出，所述空调控制器根据光耦隔离输出电路输出的隔离后的脉宽调制信号对空调进行功率控制。

更进一步的，所述光耦隔离输出电路包括电阻R32、电阻R33和光耦隔离器，所述电量计算模块将根据估计出的电池电量值调制得到的脉宽调制信号经由所述电阻R33连接至光耦隔离器的输入端，所述光耦隔离器的输出端经由电阻R32与电源相连，所述光耦隔离器的输出端输出隔离后的脉宽调制信号。

进一步的，所述线性光耦隔离模块包括第一追随电路、第一匹配电路、光耦隔离单元、第二匹配电路和第二追随电路，第一追随电路的输入端接收来自电压采样电路的采样电压，第一追随电路的输出端与第一匹配电路的输入端相连，第一匹配电路的输出端与光耦隔离单元的输入端相连，光耦隔离单元的输出端与第二匹配电路的输入端相连，第二匹配电路的输出端与第二追随电路的输入端相连，第二追随电路的输出端输出隔离后的采样电压，第一追随电路和第二追随电路接收电压信号，并使得其输出端的电压追随其输入端的电压，第一匹配电路和第二匹配电路分别在所述光耦隔离单元的前端和后端进行阻抗匹配，所述光耦隔离单元将收到的电压信号转换为光信号，之后再将该光信号转换为隔离后的电压信号，使得光耦隔离单元接收到的电压信号与其输出的电压信号相互隔离并成线性比例关系。

更进一步的，所述空调控制装置还包括隔离电压模块，该隔离电压模块提供相互隔离的两组电源，其中第一追随电路和第一匹配电路由所述隔离电压模块提供的一组电源供电，第二匹配电路和第二追随电路由所述隔离电压模块提供的另一组电源供电。

更进一步的，所述第一追随电路包括二极管D1和第一运算放大器，所述二极管D1的阳极连接所述电压采样电路的输出端，所述二极管D1的阴极连接第一运算放大器的正相输入端，其负相输入端连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端为所述第一追随电路的输出端。第一匹配电路包括电阻R10、第二运算放大器、电阻R8、电容C8，所述电阻R10的一端连接第一追随电路的输出端，另一端连接第二运算放大器的负相输入端，第二运算放大器的正相输入端接地，电容C8连接于第二运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R8的一端连第二运算放大器的输出端，所述电阻R8的另一端与所述光耦隔离单元的一个输入端相连，第二运算放大器的负相输入端与所述光耦隔离单元的另一个输入端相连。

更进一步的，第二匹配电路包括第三运算放大器、电容C9、电阻R9和可调电阻RW2，所述第三运算放大器的正相输入端连接所述光耦隔离单元的一个输出端并接地，所述反相输入端连接所述光耦隔离单元的另一个输出端，电容C9连接于第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R9和可调电阻RW2串联在第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述第三运算放大器的输出端为第二匹配电路的输出端，所述第二追随电路包括第四运算放大器、电阻R20、稳压二极管D2和电容C10，第四运算放大器的正相输入端连接所述第二匹配电路的输出端，其反相输入端连接其输出端，该第四运算放大器的输出端与所述电阻R20的一端相连，所述电阻的另一端AN0为所述线性光耦隔离模块的输出端，所述稳压二极管D2和电容C10并联于所述线性光耦隔离模块的输出端和地之间。

与现有技术相比，在本实用新型中，所述空调控制装置基于检测得到的电池电量来实现对空调的输出功率的调整(包括使空调完全关闭)，从而可以使得空调根据电池电量实现自动变频调速或关闭，避免过放电以保护电池。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型中的基于电池电量传感的空调控制装置在一个实施例中的结构框图；

图2为图1中的电压采样电路在一个实施例中的电路示意图；

图3为图1中的线性光耦隔离模块在一个实施例中的结构示意图；

图4为图3中的线性光耦隔离模块在一个实施例中的电路示意图；

图5为图1中的电量计算模块中的光耦隔离输出电路在一个实施例中的电路示意图。

【具体实施方式】

本实用新型的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本实用新型技术方案的运作。为透彻的理解本实用新型，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本实用新型则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本实用新型的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

图1为本实用新型中的基于电池电量传感的空调控制装置100在一个实施例中的结构框图，该装置100可以应用于装配有空调的电动车辆中。请参阅图1所示，所述基于电池电量传感的空调控制装置100包括电压采样电路110、线性光耦隔离模块120、隔离电压模块130、电量计算模块140和空调控制器150。

为了实现基于电池电量进行空调的控制，首先需要准确的估计出所述电池的电池电量(State of charge，简称SOC)，其中电压采样电路110、线性光耦隔离模块120、隔离电压模块130和电量计算模块140被用来实现电池电量值的准确的检测。

所述电压采样电路100对电池组BAT的电压Vbat进行采样得到采样电压Vs，该采样电压可以反映所述电池电压Vbat的大小。图2示出了所述电压采样电路100的一种实现方式，在此实现方式中，采用串联在电池电压Vbat和地之间的分压电阻R1和R2来实现电压采样，其中分压电阻R2为可调电阻，这样可以进行分压比例的调整，以与后续电路进行适当的匹配。该可调电阻R2的电阻精度为1%，这样可以使得采样电压Vs具有较高的精度。

所述线性光耦隔离模块120可以根据采样电压Vs得到与所述采样电压Vs线性成比例的并与所述采样电压Vs相互隔离的隔离采样电压VS。所述线性光耦隔离模块120将所述采样电压Vs转换为光信号，之后再将该光信号转换为隔离后的采样电压VS，隔离后的采样电压VS与隔离前的采样电压Vs成线性比例关系，这样实现了光耦隔离，避免了前端信号的干扰传递至后端信号。

所述隔离电压模块130可以提供相互隔离的两组电源，分别标记为VCC和GND，以及VDD和GND，该相互隔离的两组电源分别为所述线性光耦隔离模块120中的隔离前的电路和隔离后的电路进行供电，这样实现了高压和低压的隔离，也避免了电源的噪声带来的干扰，这样可以得到更为准确的电池电量值。

所述电量计算模块140根据隔离后的采样电压VS估计电池电量(SOC)值。在一个实施例中，所述电量计算模块140综合隔离后的采样电压VS、隔离后的采样电压VS的变换率以及时间等因素来估计电池电量值，这样可以避免或降低得算得到的电池电量值的振荡或回调现象，估算精度也较高。

所述空调控制器150根据估计出的电池电量值对电动车辆中的空调的输出功率进行控制。比如，在电池电量高于第一阈值时，根据内部温度对空调进行功率控制，以维持内部温度恒定，在电池电量低于第一阈值而高于第二阈值时，根据电池电量对空调进行功率控制，以尽量节省因为空调的耗电，而在电池电量低于第二阈值，则关闭所述空调。这样，可以根据电池电量值对空调的输出功率进行调整或是使空调完全关闭电动，从而实现了根据电池电量值的自动变频调速或关闭，避免过放电以保护电池。

在一个实施例中，所述电量计算模块140将估计出的电池电量值进行脉宽调制得到脉宽调制信号PWM（例如，定频2000HZ的占空比可调的脉冲信号，其中占空比与计算得到的电池电量有关），所述脉宽调制信号经由电量计算模块140中的光耦隔离输出电路141(如图5所示)的隔离驱动后输出。所述空调控制器150根据光耦隔离输出电路141输出的隔离后的脉宽调制信号对空调进行功率控制(包括关闭)。

所述光耦隔离输出电路141包括电阻R32、电阻R33和光耦隔离器1411，所述电量计算模块140将根据估计出的电池电量值调制得到的脉宽调制信号PWM经由所述电阻R33连接至光耦隔离器1411的输入端，所述光耦隔离器1411的输出端经由电阻R32与电源VCC相连，所述光耦隔离器1411的输出端输出隔离后的脉宽调制信号.

图3为图1中的线性光耦隔离模块120在一个实施例中的结构示意图。所述线性光耦隔离模块120包括第一追随电路121、第一匹配电路122、光耦隔离单元123、第二匹配电路124和第二追随电路125。

第一追随电路121的输入端与所述电压采样电路110的输出端相连，接收来自电压采样电路110的采样电压Vs。第一追随电路121的输出端与第一匹配电路122的输入端相连，第一匹配电路122的输出端与光耦隔离单元123的输入端相连，光耦隔离单元123的输出端与第二匹配电路124的输入端相连，第二匹配电路124的输出端与第二追随电路122的输入端相连，第二追随电路122的输出端输出隔离后的采样电压VS。

所述第一追随电路121和第二追随电路125接收电压信号，并可以使得其输出端的电压追随其输入端的电压，以此来增强其输出端的电压的驱动能力，其中所述第一追随电路121接收来自电压采样电路110的采样电压Vs。第一匹配电路122和第二匹配电路124分别在所述光耦隔离单元123的前端和后端进行阻抗匹配，所述光耦隔离单元123将收到的电压信号转换为光信号，之后再将该光信号转换为隔离后的电压信号，使得光耦隔离单元接收到的电压信号与其输出的电压信号相互隔离并成线性比例关系，这样实现了光耦隔离，避免了前端信号的干扰传递至后端信号。

其中第一追随电路121和第一匹配电路122由所述隔离电压模块130提供的一组电源供电，比如VDD和GND，第二匹配电路124和第二追随电路125由所述隔离电压模块130提供的另一组电源供电，比如VCC和GND，这样实现了高压和低压的隔离，也避免了电源的噪声带来的干扰。

图4为图3中的线性光耦隔离模块120在一个实施例中的电路示意意图。

所述第一追随电路121包括二极管D1和第一运算放大器，所述二极管D1的阳极连接所述电压采样电路110的输出端，所述二极管D1的阴极连接第一运算放大器的正相输入端，其负相输入端连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端为所述第一追随电路121的输出端。

第一匹配电路122包括电阻R10、第二运算放大器、电阻R8、电容C8。所述电阻R10的一端连接第一追随电路121的输出端，另一端连接第二运算放大器的负相输入端，第二运算放大器的正相输入端接地，电容C8连接于第二运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R8的一端连第二运算放大器的输出端，所述电阻R8的另一端与所述光耦隔离单元123的一个输入端相连，第二运算放大器的负相输入端与所述光耦隔离单元123的另一个输入端相连。

第二匹配电路124包括第三运算放大器、电容C9、电阻R9和可调电阻RW2。所述第三运算放大器的正相输入端连接所述光耦隔离单元123的一个输出端并接地，所述反相输入端连接所述光耦隔离单元123的另一个输出端。电容C9连接于第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R9和可调电阻RW2串联在第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述第三运算放大器的输出端为第二匹配电路的输出端。通过调整所述可调电阻RW2的电阻值可以调节隔离后的采样电压VS与隔离前的采样电压Vs成线性比例关系。

所述第二追随电路125包括第四运算放大器、电阻R20、稳压二极管D2和电容C10。第四运算放大器的正相输入端连接所述第二匹配电路124的输出端，其反相输入端连接其输出端，该第四运算放大器的输出端经由电阻R20连接至所述线性光耦隔离模块120的输出端AN0，所述稳压二极管D2和电容C10并联于所述线性光耦隔离模块120的输出端AN0和地之间。

需要说明的是，第一运算放大器和第二运算放大器由电源VDD和GND供电，第二运算放大器和第四运算放大器由电源VCC和GND供电。

上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种基于电池电量传感的空调控制装置，应用于安装有空调的电动车辆中，其特征在于，其包括电压采样电路、线性光耦隔离模块、电量计算模块和空调控制器，

所述电压采样电路对电池组的电压进行采样得到采样电压，

所述线性光耦隔离模块根据电压采样电路得到的采样电压得到与所述采样电压线性成比例的并与所述采样电压相互隔离的隔离后采样电压，

所述电量计算模块根据隔离后的采样电压估计电池电量值，

所述空调控制器根据所述电量计算模块估计得到的电池电量值对空调进行功率控制。

2.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述电压采样电路包括串联在电池电压和地之间的分压电阻R1和R2，其中分压电阻R2为可调电阻。

3.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述电量计算模块综合隔离后的采样电压、隔离后的采样电压的变换率以及时间来估计电池电量值。

4.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述电量计算模块将估计出的电池电量值进行脉宽调制得到脉宽调制信号，所述脉宽调制信号经由电量计算模块中的光耦隔离输出电路的隔离驱动后输出，所述空调控制器根据光耦隔离输出电路输出的隔离后的脉宽调制信号对空调进行功率控制。

5.根据权利要求4所述的空调控制装置，其特征在于：所述光耦隔离输出电路包括电阻R32、电阻R33和光耦隔离器，所述电量计算模块将根据估计出的电池电量值调制得到的脉宽调制信号经由所述电阻R33连接至光耦隔离器的输入端，所述光耦隔离器的输出端经由电阻R32与电源相连，所述光耦隔离器的输出端输出隔离后的脉宽调制信号。

6.根据权利要求1-5任一所述的空调控制装置，其特征在于：所述线性光耦隔离模块包括第一追随电路、第一匹配电路、光耦隔离单元、第二匹配电路和第二追随电路，

第一追随电路的输入端接收来自电压采样电路的采样电压，第一追随电路的输出端与第一匹配电路的输入端相连，第一匹配电路的输出端与光耦隔离单元的输入端相连，光耦隔离单元的输出端与第二匹配电路的输入端相连，第二匹配电路的输出端与第二追随电路的输入端相连，第二追随电路的输出端输出隔离后的采样电压，

第一追随电路和第二追随电路接收电压信号，并使得其输出端的电压追随其输入端的电压，第一匹配电路和第二匹配电路分别在所述光耦隔离单元的前端和后端进行阻抗匹配，所述光耦隔离单元将收到的电压信号转换为光信号，之后再将该光信号转换为隔离后的电压信号，使得光耦隔离单元接收到的电压信号与其输出的电压信号相互隔离并成线性比例关系。

7.根据权利要求6所述的空调控制装置，其特征在于：其还包括隔离电压模块，该隔离电压模块提供相互隔离的两组电源，其中第一追随电路和第一匹配电路由所述隔离电压模块提供的一组电源供电，第二匹配电路和第二追随电路由所述隔离电压模块提供的另一组电源供电。

8.根据权利要求6所述的空调控制装置，其特征在于：所述第一追随电路包括二极管D1和第一运算放大器，所述二极管D1的阳极连接所述电压采样电路的输出端，所述二极管D1的阴极连接第一运算放大器的正相输入端，其负相输入端连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端为所述第一追随电路的输出端，

第一匹配电路包括电阻R10、第二运算放大器、电阻R8、电容C8，所述电阻R10的一端连接第一追随电路的输出端，另一端连接第二运算放大器的负相输入端，第二运算放大器的正相输入端接地，电容C8连接于第二运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R8的一端连第二运算放大器的输出端，所述电阻R8的另一端与所述光耦隔离单元的一个输入端相连，第二运算放大器的负相输入端与所述光耦隔离单元的另一个输入端相连。

9.根据权利要求6所述的空调控制装置，其特征在于：

第二匹配电路包括第三运算放大器、电容C9、电阻R9和可调电阻RW2，所述第三运算放大器的正相输入端连接所述光耦隔离单元的一个输出端并接地，所述反相输入端连接所述光耦隔离单元的另一个输出端，电容C9连接于第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述电阻R9和可调电阻RW2串联在第三运算放大器的负相输入端和输出端之间，所述第三运算放大器的输出端为第二匹配电路的输出端，

所述第二追随电路包括第四运算放大器、电阻R20、稳压二极管D2和电容C10，第四运算放大器的正相输入端连接所述第二匹配电路的输出端，其反相输入端连接其输出端，该第四运算放大器的输出端与所述电阻R20的一端相连，所述电阻的另一端AN0为所述线性光耦隔离模块的输出端，所述稳压二极管D2和电容C10并联于所述线性光耦隔离模块的输出端和地之间。

Images