電動汽車智能空調控制系統的製作方法
2023-05-24 14:05:06
專利名稱：電動汽車智能空調控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種空調控制系統，尤其涉及ー種適合於電動汽車空調使用的智能控制系統。
背景技術：
全球氣候變暖、大氣汙染以及能源成本高漲等問題日趨嚴峻，汽車作為環境汙染和能源消耗的主要來源之一，其節能減排問題得到越來越廣泛的重視，各國政府和汽車企業均將節能環保當作未來汽車技術發展的指導方向，這樣節能環保的電動汽車也就應運而生。電動汽車是集汽車技術、電子及計算機技術、電化學技術、能源與新材料技術於一體的高新技術產品，與普通的內燃機汽車相比，具有無汙染、噪聲低及節省石油資源的特點，基於上述電動汽車的特點，它極有可能成為人類新一代的清潔環保交通工具，它的推廣普及具有不可估量的重要意義。
電動汽車的出現也為電動汽車空調的研究開發提出了新的課題與挑戰。汽車空調的功能就是把車廂內的溫度、溼度、空氣清潔度及空氣流動性保持在使人感覺舒適的狀態。在各種氣候環境條件下，電動汽車車廂內應保持舒適狀態，以提供舒適的駕駛和乘坐環境。另外，擁有ー套節能高效的空調及其控制系統對電動汽車開拓市場也起到至關重要的作用。因此，在開發研製電動汽車同吋，必然也要對其配套的空調及其控制系統進行開發與研製。對於目前傳統燃油汽車空調系統來說，製冷主要採用發動機驅動的機械式壓縮機來完成製冷系統的循環並進行降溫，而制熱主要採用燃油發動機產生的餘熱。而對於電動汽車來說，沒有發動機作為空調壓縮機的動カ源，也不能提供作為汽車空調冬天制熱用的熱源，因此無法直接採用傳統汽車空調系統的解決方案。在常規汽車空調中，空調的開停以及製冷量、制熱量的調節是通過控制壓縮機吸合繼電器和風門等的控制量來實現的，由於電動汽車空調和常規汽車空調的巨大差異，在電動汽車的開發過程中，必須研究適合電動汽車使用的新型空調控制系統。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種控制功能廣泛、靈活的電動汽車智能空調控制系統。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是電動汽車智能空調控制系統，包括溫度採集模塊，用於採集電動汽車空調系統的溫度參數；中央處理器，連接在所述溫度信息採集模塊的信息輸出端，進行溫度數據處理及產生控制信號；信息通訊模塊，信號連接在所述中央處理器上，實現所述中央處理器與電動汽車的空調操作面板、電腦和電動汽車空調系統的壓縮機驅動器進行信息交換傳遞；控制輸出模塊，連接在所述中央處理器的輸出端，用於向電動汽車空調系統輸出控制信號；狀態顯示模塊，電連接在所述中央處理器的電信號輸出端；電源模塊，電連接在所述中央處理器的輸入端，為所述中央處理器提供工作電源；數據存儲模塊，插接在所述中央處理器內的接ロ卡上，用於存儲電動汽車空調系統的歷史數據信息。作為優選的技術方案，所述電動汽車空調系統中的制熱裝置包括熱泵制熱裝置和PTC加熱裝置。作為優選的技術方案，溫度採集模塊包括檢測車外溫度的車外溫度傳感器、檢測車內溫度的車內溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統冷凝器溫度的冷凝器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統蒸發器溫度的蒸發器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統排氣溫度的排氣溫度傳感器和檢測電動汽車空調系統中PTC加熱裝置溫度的PTC溫度傳感器。作為優選的技術方案，所述信息通訊模塊包括連接所述中央處理器與所述電動汽車的空調操作面板的RS-485通訊接ロ、連接所述中央處理器與所述電腦的RS-232通訊接口和連接所述中央處理器與所述電動汽車空調系統的壓縮機驅動器的PWM通訊裝置。作為優選的技術方案，所述信息通訊模塊包括連接所述中央處理器與所述電動汽 車的空調操作面板的CAN通訊總線、連接所述中央處理器與所述電腦的RS-232通訊接口和連接所述中央處理器與所述電動汽車空調系統的壓縮機驅動器的CAN通訊總線。作為優選的技術方案，所述控制輸出模塊的輸出端分別連接所述電動汽車空調系統的四通閥、風機、壓縮機、電子膨脹閥、所述泵制熱裝置和所述PTC加熱裝置。作為優選的技術方案，所述狀態顯示模塊包括代表所述智能空調控制系統工作正常狀態和故障狀態的兩個LED燈電路模塊。作為優選的技術方案，所述電源模塊包括將+12V電壓轉換成+5V電壓的電源電壓轉換模塊。作為對上述技術方案的改進，所述數據存儲模塊包括可拆卸安裝在所述中央處理器接ロ卡上的EEPR0M。由於採用了上述技術方案，電動汽車智能空調控制系統，包括溫度採集模塊，用於採集電動汽車空調系統的溫度參數；中央處理器，連接在所述溫度信息採集模塊的信息輸出端，進行溫度數據處理及產生控制信號；信息通訊模塊，信號連接在所述中央處理器上，實現所述中央處理器與電動汽車的空調操作面板、電腦和電動汽車空調系統的壓縮機驅動器進行信息交換傳遞；控制輸出模塊，連接在所述中央處理器的輸出端，用於向電動汽車空調系統輸出控制信號；狀態顯示模塊，電連接在所述中央處理器的電信號輸出端；電源模塊，電連接在所述中央處理器的輸入端，為所述中央處理器提供工作電源；數據存儲模塊，插接在所述中央處理器內的接ロ卡上，用於存儲電動汽車空調系統的歷史數據信息；本發明的有益效果是可以根據電動汽車空調系統的各種溫度參數，對電動汽車空調系統的各個部件進行智能控制，保證電動汽車空調系統的最優化管理，使得電動汽車空調系統高效節能、安全可靠。該控制系統具有各種溫度採集、通訊、控制保護等多種功能，是ー個功能完善、高集成化、高可靠性的電動汽車空調智能控制系統。
圖I是本發明實施例的使用結構框 圖2是本發明實施例結構框 圖3是本發明實施例的電氣原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，進ー步闡述本發明。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本發明的某些示範性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用於限制權利要求的保護範圍。如圖I、圖2和圖3所示，電動汽車智能空調控制系統，包括溫度採集模塊，用於採集電動汽車空調系統的溫度參數；中央處理器，連接在所述溫度信息採集模塊的信息輸出端，進行溫度數據處理及產生控制信號；信息通訊模塊，信號連接在所述中央處理器上，實現所述中央處理器與電動汽車的空調操作面板、電腦和電動汽車空調系統的壓縮機驅動器
進行信息交換傳遞；控制輸出模塊，連接在所述中央處理器的輸出端，用於向電動汽車空調系統輸出控制信號；狀態顯示模塊，電連接在所述中央處理器的電信號輸出端，用於顯示電動汽車空調系統的工作狀態；電源模塊，電連接在所述中央處理器的輸入端，為所述中央處理器提供工作電源；數據存儲模塊，插接在所述中央處理器內的接ロ卡上，用於存儲電動汽車空調系統的歷史數據信息。本實施例的所述電動汽車空調系統中的制熱裝置包括熱泵制熱裝置和PTC加熱裝置，PTC加熱裝置在圖I中簡稱PTC，由於電動汽車裡面沒有發動機產生的餘熱可以利用，所以電動汽車空調系統的制熱是個難題，目前行業裡面大都用PTC加熱裝置來實現，不過PTC的效率不高，會嚴重影響電動汽車的續航裡程。熱泵技術在家用空調上已經很成熟，能效比要遠高於PTC電加熱，不過在低溫環境下有制熱效果差的缺點。本實施例中對制熱採用熱泵制熱裝置和PTC加熱裝置結合的方法來實現，在溫度不是很低的情況下單獨使用熱泵制熱裝置制熱，在環境溫度太低熱泵制熱裝置制熱效果差的時候利用PTC加熱裝置輔助加熱來改善空調製熱效果，既保證了電動汽車空調系統的制熱效果，也最大限度的節約了能源，這些智能控制都有由本控制系統來完成的。溫度採集模塊包括檢測車外溫度的車外溫度傳感器、檢測車內溫度的車內溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統冷凝器溫度的冷凝器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統蒸發器溫度的蒸發器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統排氣溫度的排氣溫度傳感器和檢測電動汽車空調系統中PTC加熱裝置溫度的PTC溫度傳感器，以上數個溫度傳感器在圖I中統稱為各溫度傳感器，在電動汽車空調系統中，上述各種溫度傳感器對空調系統的功能實現和系統保護相當重要，是空調實現溫度控制的依據和參數基礎，車內溫度傳感器檢測的車內溫度主要用於空調系統的製冷量、制熱量控制以及空調的開停控制；車外溫度傳感器檢測的車外溫度主要用來對空調系統的工作模式和頻率範圍進行限制，保證電動汽車空調系統的可靠運行；蒸發器溫度傳感器檢測的蒸發器溫度主要用來對電動汽車空調系統進行系統保護，例如製冷過程中進行防結冰保護，熱泵制熱裝置制熱過程中的高負荷保護、放冷風保護等；冷凝器溫度傳感器檢測的冷凝器溫度主要用來對空調進行冷凝器除霜判斷和過負荷系統保護；排氣溫度傳感器檢測的排氣溫度主要用來對電動汽車空調系統進行系統保護，並通過排氣溫度對電動汽車空調系統的電子膨脹閥開度進行調節；PTC溫度傳感器檢測的PTC加熱裝置的溫度主要用來對制熱PTC加熱裝置進行系統保護，避免PTC加熱裝置溫度過高。
所述信息通訊模塊包括連接所述中央處理器與所述電動汽車的空調操作面板的RS-485通訊接ロ或CAN通訊總線、連接所述中央處理器與所述電腦的RS-232通訊接口和連接所述中央處理器與所述電動汽車空調系統的壓縮機驅動器的PWM通訊裝置，在電動汽車空調系統中，人機互動是通過與中央處理器連接的空調操作面板來實現的，空調操作面板接收駕駛員對空調的開關、溫度設定、風速設定等操縱指令，然後把這些指令利用RS-485通訊接ロ或CAN通訊總線發送給中央處理器，同時需要從中央處理器獲得電動汽車空調系統的狀態和參數信息。所以空調操作面板是本實施例的上位機，本實施例和上位機的通訊便於獲得駕駛員的操縱指令，同時要及時地把上位機需要的電動汽車空調系統的狀態和各項參數反饋給上位機。根據客戶具體要求進行選擇RS-485通訊接ロ或CAN總線通訊兩種通訊方式進行通訊，可以安全、高效、可靠地完成與上位機的通訊功能。通過RS-232的通訊接ロ可以將電動汽車空調系統的運行狀態、運行參數等信息發送給電腦，電腦接收信息後通過專門的監控軟體可以把這些信息記錄並直觀的顯示在電腦上，方便對電動汽車空調系統進行測試，也方便對電動汽車空調系統的問題進行故障排查。在電動汽車空調系統中，壓縮機是電動變頻壓縮機，本控制系統本身並不具有壓縮機變頻驅動的功能，而是有一個專門的壓縮機驅動器來負責壓縮機的驅動控制，該壓縮機驅動器在整個電動汽車空調系統中是本實施例的下位機。本實施例需要把具體的壓縮機開停、轉速等要求通過信息通訊模塊傳達給壓縮機驅動器，由壓縮機驅動器具體實施對壓縮機的變頻驅動，本控制系統與下位機的通訊方式有兩種可供選擇，一種是單向PWM通訊裝置，本實施例通過PWM佔空比的方式把具體的頻率要求傳達給壓縮機驅動器，不同的佔空比表示不同的頻率要求，而壓縮機驅動器僅僅接收本控制系統的指令而不用回傳信息，這種方式用在非CAN總線電動汽車系統中；另外一種是通過汽車CAN總線通訊方式，本控制系統通過CAN總線方式把具體的頻率、開關等信息傳達給壓縮機驅動器，壓縮機驅動器會把壓縮機的實際狀態和運行參數通過CAN總線通訊方式傳給到中央處理器，這種方式用在有CAN總線通訊的電動汽車系統中。所述控制輸出模塊的輸出端分別連接所述電動汽車空調系統的四通閥、風機、壓縮機、電子膨脹閥、所述泵制熱裝置和所述PTC加熱裝置。電動汽車空調系統在電動汽車系統中是一個相對獨立的子系統，本控制系統是該子系統的核心控制單元，不但要負責製冷、制熱各個流程的控制，負責各個執行部件的控制，還要對電動汽車空調系統進行各種保護。本控制系統包括根據空調操作面板的指令進行模式控制，根據各個溫度傳感器檢測的溫度信息進行各項執行部件的控制，通過控制輸出模塊輸出的控制信息控制四通閥、風機(包括內風機和外風機)、壓縮機、電子膨脹閥、PTC加熱裝置等執行部件的工作狀態，使得整個電動汽車空調系統有序的工作。本控制系統根據電動汽車空調系統的各項溫度參數來判斷空調系統是否需要保護，在需要保護的時候進行及時有效地保護，例如當電流過大或排氣溫度過高時要及時降低頻率或停止壓縮機，避免空調系統受到損壞，在檢測到蒸發器溫度過低時要及時降低頻率或停止壓縮機避免蒸發器結冰等等，本控制系統是保證電動汽車空調系統安全可靠運行的重要保障。節流裝置是空調系統的四大組成部分之一，在常規汽車空調裡面一般用熱カ膨脹 閥來作為節流裝置，熱カ膨脹閥是一個機械部件，不需要控制，而在電動汽車空調系統裡面為了更加精確地控制冷媒流量一般用電子膨脹閥進行節流，電子膨脹閥顧名思義是ー個電器件，需要本控制系統通過控制輸出模塊輸出的控制信息對其進行調節和控制，通過調節電子膨脹閥的開度來控制電動汽車空調系統中的冷媒流量，在本實施例中是通過目標過熱度來調節電子膨脹閥開度的，這是ー種高效而精確地調節方式，本控制系統會對不同的頻率和環境溫度設置不同的目標排氣溫度，然後通過調節電子膨脹閥的開度來使得實際排氣溫度達到或接近目標排氣溫度，從而使得空調系統的冷媒流量達到理想的狀態。在電動汽車空調系統的熱泵制熱裝置制熱時冷凝器可能會結霜，使得冷凝器的換熱效率大幅下降，降低空調系統的制熱效果，在實施例中具有冷凝器結霜自動判斷和自動除霜功能，其實現過程如下本控制系統通過安裝在冷凝器上面的冷凝器溫度傳感器和車外溫度傳感器判斷冷凝器是否結霜，當判斷為冷凝器結霜時自動進入除霜模式，通過控制輸出模塊輸出控制信號切換四通閥，使得高溫氣體先流經冷凝器把冷凝器上的結霜除棹，同時本控制系統根據冷凝器溫度傳感器判斷除霜效果，當判斷結霜消除完畢後自動轉到正常熱泵制熱裝置制熱模式。所述狀態顯示模塊包括代表所述智能空調控制系統工作正常狀態和故障狀態的 兩個LED燈電路模塊，其中ー個LED燈為綠色，代表電動汽車空調系統正常狀態，另ー個LED燈為紅色，代表電動汽車空調系統故障狀態，用來直觀的顯示本控制系統的狀態或故障信息。所述電源模塊包括將+12V電壓轉換成+5V電壓的電源電壓轉換模塊，為中央處理器提高可靠的工作電壓，以保證其安全運行。所述數據存儲模塊包括可拆卸安裝在所述中央處理器接ロ卡上的EEPR0M，負責存儲本控制系統需要的參數數據，作為本控制系統控制、保護的參數依據。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於，包括 溫度採集模塊，用於採集電動汽車空調系統的溫度參數； 中央處理器，連接在所述溫度信息採集模塊的信息輸出端，進行溫度數據處理及產生控制信號； 信息通訊模塊，信號連接在所述中央處理器上，實現所述中央處理器與電動汽車的空調操作面板、電腦和電動汽車空調系統的壓縮機驅動器進行信息交換傳遞； 控制輸出模塊，連接在所述中央處理器的輸出端，用於向電動汽車空調系統輸出控制信號; 狀態顯示模塊，電連接在所述中央處理器的電信號輸出端； 電源模塊，電連接在所述中央處理器的輸入端，為所述中央處理器提供工作電源； 數據存儲模塊，插接在所述中央處理器內的接ロ卡上，用於存儲電動汽車空調系統的歷史數據信息。
2.如權利要求I所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述電動汽車空調系統中的制熱裝置包括熱泵制熱裝置和PTC加熱裝置。
3.如權利要求2所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述溫度採集模塊包括檢測車外溫度的車外溫度傳感器、檢測車內溫度的車內溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統冷凝器溫度的冷凝器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統蒸發器溫度的蒸發器溫度傳感器、檢測電動汽車空調系統排氣溫度的排氣溫度傳感器和檢測電動汽車空調系統中PTC加熱裝置溫度的PTC溫度傳感器。
4.如權利要求I所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述信息通訊模塊包括連接所述中央處理器與所述電動汽車的空調操作面板的RS-485通訊接ロ、連接所述中央處理器與所述電腦的RS-232通訊接口和連接所述中央處理器與所述電動汽車空調系統的壓縮機驅動器的PWM通訊裝置。
5.如權利要求I所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述信息通訊模塊包括連接所述中央處理器與所述電動汽車的空調操作面板的CAN通訊總線、連接所述中央處理器與所述電腦的RS-232通訊接口和連接所述中央處理器與所述電動汽車空調系統的壓縮機驅動器的CAN通訊總線。
6.如權利要求3、4或5所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述控制輸出模塊的輸出端分別連接所述電動汽車空調系統的四通閥、風機、壓縮機、電子膨脹閥、所述泵制熱裝置和所述PTC加熱裝置。
7.如權利要求6所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述狀態顯示模塊包括代表所述智能空調控制系統工作正常狀態和故障狀態的兩個LED燈電路模塊。
8.如權利要求7所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述電源模塊包括將+12V電壓轉換成+5V電壓的電源電壓轉換模塊。
9.如權利要求8所述的電動汽車智能空調控制系統，其特徵在於所述數據存儲模塊包括可拆卸安裝在所述中央處理器接ロ卡上的EEPROM。
全文摘要
本發明公開了一種電動汽車智能空調控制系統，包括溫度採集模塊、中央處理器、信息通訊模塊、控制輸出模塊、狀態顯示模塊、電源模塊和數據存儲模塊，本發明可以根據電動汽車空調系統的各種溫度參數，對電動汽車空調系統的各個部件進行智能控制，保證電動汽車空調系統的最優化管理，使得電動汽車空調系統高效節能、安全可靠。該控制系統具有各種溫度採集、通訊、控制保護等多種功能，是一個功能完善、高集成化、高可靠性的電動汽車空調智能控制系統。
文檔編號B60H1/00GK102673345SQ20121016301
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者劉俊傑, 孫振, 袁良法 申請人:山東龍都瑞麟祥機電股份有限公司