CN205377736U - 嵌入式电动客车变频空调一体化控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器，它的三相电流及变频器温度检测模块三相电流检测接口分别接入三相电压型变频器，三相电流及变频器温度检测模块的温度探头设置在三相电压型变频器壳体上，电机转速及温度检测模块的电机转速信号输入端连接空调风机，电机转速及温度检测模块的温度探头设置在空调风机壳体上，三相电流及变频器温度检测模块、电机转速及温度检测模块和直流母线电压检测模块的信号输出端均连接嵌入式控制芯片的控制参数输入端，嵌入式控制芯片的控制信号输出端通过PWM信号隔离及驱动模块连接三相电压型变频器的控制端。本实用新型能降低电动客车变频空调的能耗。

Description

嵌入式电动客车变频空调一体化控制器

技术领域

本实用新型涉及专用交流电机变频控制技术领域，具体地指一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器。

背景技术

在电动客车空调***中，需要变转速控制的电机主要为压缩机、车外风机和车内风机。这些电机都是变频空调***中的主要控制对象，也是主要耗能设备。目前一般采用的变频空调控制***是单变频控制***，即单独通过控制器控制压缩机的电机，这种方式难以达到很好的空调季节能效比(SEER)，在室内温度接近设定温度或环境温度不是很高时，变频压缩机多半以低转速运转。这时电功率较低，如果此时的室外风机仍使用单速风机，往往风机的功耗与压缩机相当、甚至超越压缩机的功耗，从而严重影响电动客车空调季节能效比指标。

实用新型内容

本实用新型目的就是提供一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器，该控制器通过闭环控制交流电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制，从而降低电动客车变频空调的能耗。

本实用新型的提供一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器，它包括空调风机、三相电压型变频器、为三相电压型变频器供电的电池组，该三相电压型变频器的三相变频信号接口连接空调风机对应的三相变频信号接口，它还包括PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)信号隔离及驱动模块、三相电流及变频器温度检测模块、电机转速及温度检测模块、直流母线电压检测模块、电源模块、嵌入式控制芯片和辅助电源，其中，电源模块的第一电源接口连接直流母线电压检测模块的输入端，电源模块的第二电源接口连接PWM信号隔离及驱动模块的供电端，电源模块的第三电源接口连接嵌入式控制芯片的主电源接口，辅助电源的电源接口连接嵌入式控制芯片的辅助电源接口，三相电流及变频器温度检测模块的三个三相电流检测接口分别连接三相电压型变频器对应的三相变频信号接口，三相电流及变频器温度检测模块的温度探头设置在三相电压型变频器壳体上，电机转速及温度检测模块的电机转速信号输入端连接空调风机的转速信号输出端，电机转速及温度检测模块的温度探头设置在空调风机的壳体上，三相电流及变频器温度检测模块、电机转速及温度检测模块和直流母线电压检测模块的信号输出端均连接嵌入式控制芯片的控制参数输入端，嵌入式控制芯片的控制信号输出端连接PWM信号隔离及驱动模块的控制信号输入端，PWM信号隔离及驱动模块的过压过流保护信号输出端连接嵌入式控制芯片的过压过流保护信号输入端，PWM信号隔离及驱动模块的控制信号输出端连接三相电压型变频器的控制端。

本实用新型设计的电动客车变频空调一体化控制器为闭环控制形式，利用三相电流值反馈参数、变频器温度反馈参数、电机转速反馈参数、电机温度反馈参数和直流母线电压反馈参数在嵌入式控制芯片、PWM信号隔离及驱动模块、三相电压型变频器的控制下实现对空调风机的精确控制，保证电动客车空调具有较好的空调季节能效比，降低了电动汽车的综合能耗。另外，整个***具有体积小、重量轻、结构简单紧凑、效率高、响应快、调速范围广、保护功能强等特点。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图；

其中，1—空调风机、2—三相电压型变频器、3—PWM信号隔离及驱动模块、4—三相电流及变频器温度检测模块、5—电机转速及温度检测模块、6—直流母线电压检测模块、7—电池组、8—电源模块、9—嵌入式控制芯片、10—驾驶状态信号输出模块、11—电驾驶控制器控制信号输入模块、12—辅助电源、13—CAN总线通信模块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1所示的一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器，它包括空调风机1、三相电压型变频器2、为三相电压型变频器2供电的电池组7，该三相电压型变频器2的三相变频信号接口连接空调风机1对应的三相变频信号接口，它还包括PWM信号隔离及驱动模块3、三相电流及变频器温度检测模块4、电机转速及温度检测模块5、直流母线电压检测模块6、电源模块8、嵌入式控制芯片9和辅助电源12，其中，电源模块8的第一电源接口连接直流母线电压检测模块6的输入端，电源模块8的第二电源接口连接PWM信号隔离及驱动模块3的供电端，电源模块8的第三电源接口连接嵌入式控制芯片9的主电源接口，辅助电源12的电源接口连接嵌入式控制芯片9的辅助电源接口，三相电流及变频器温度检测模块4的三个三相电流检测接口分别连接三相电压型变频器2对应的三相变频信号接口，三相电流及变频器温度检测模块4的温度探头设置在三相电压型变频器2壳体上，电机转速及温度检测模块5的电机转速信号输入端连接空调风机1的转速信号输出端，电机转速及温度检测模块5的温度探头设置在空调风机1的壳体上，三相电流及变频器温度检测模块4、电机转速及温度检测模块5和直流母线电压检测模块6的信号输出端均连接嵌入式控制芯片9的控制参数输入端，嵌入式控制芯片9的控制信号输出端连接PWM信号隔离及驱动模块3的控制信号输入端，PWM信号隔离及驱动模块3的过压过流保护信号输出端连接嵌入式控制芯片9的过压过流保护信号输入端(PWM信号隔离及驱动模块3对嵌入式控制芯片9内的晶体管进行过压过流保护，保证了嵌入式控制芯片9的安全稳定运行)，PWM信号隔离及驱动模块3的控制信号输出端连接三相电压型变频器2的控制端。

上述技术方案中，嵌入式控制芯片9选用是ST公司的32位定点电机调速专用ARM芯片STM32F103ZET6。由于该ARM芯片内集成了串行通信接口、SPI接口，CAN总线接口，特别是集成了可编程死区功能的12路比较/脉宽调制通道的事件管理器模块和测速用正交编码模块以及多达40个用户可用的中断源，使得控制***硬件设计大大简化,并且SVPWM波形的形成只需由矢量控制算法算出各空间电压矢量的作用时间从而得到各相导通时间，从而在一定程度上简化了主控软件的设计。

上述技术方案中，由于变频器直流母线电压不可避免存在较大干扰，因此在对三相电压型变频器2进行调控时，也需将变频器直流母线电压值作为判断条件之一。

上述技术方案中，为防止PWM信号隔离及驱动模块3和嵌入式控制芯片9之间的相互干扰，对PWM信号隔离及驱动模块3和嵌入式控制芯片9进行单独供电，并且数字***电源、A/D(模数转换)基准电压、通讯模块电源(均为5V)分开，提高了***的抗干扰能力。

上述技术方案中，它还包括电驾驶控制器控制信号输入模块11，所述电驾驶控制器控制信号输入模块11的信号输出端连接嵌入式控制芯片9的控制参数输入端。

上述技术方案中，它还包括驾驶状态信号输出模块10，所述嵌入式控制芯片9的驾驶状态信号通信端连接驾驶状态信号输出模块10的通信端。嵌入式控制芯片9将空调风机1的控制信息通过给驾驶状态信号输出模块10进行显示。

上述技术方案中，它还包括CAN(ControllerAreaNetwork，控制器局域网络)总线通信模块13，所述嵌入式控制芯片9的CAN总线接口连接CAN总线通信模块13的通信端。实现驱动***数据的传送及控制指令参数的接收。

本实用新型工作时：电池组7给三相电压型变频器2供电，电源模块8和辅助电源12给嵌入式控制芯片9供电，电源模块8还给PWM信号隔离及驱动模块3供电，三相电压型变频器2控制空调风机1运行，三相电流及变频器温度检测模块4检测到三相电压型变频器2输出的三相电流值以及变频器的实时温度值并将其输送到嵌入式控制芯片9，电机转速及温度检测模块5检测到空调风机1的实时转速值以及空调风机1的实时温度值并将其输送到嵌入式控制芯片9，直流母线电压检测模块6检测到电源模块8的直流母线电压参数并将其输送到嵌入式控制芯片9，同时，电驾驶控制器控制信号输入模块11对客车起动、加速、减速、倒车和电池充电控制信号进行检测并将其输送到嵌入式控制芯片9，嵌入式控制芯片9根据上述三相电流值、变频器的实时温度值、空调风机实时转速值、空调风机1的实时温度值、电源模块8的直流母线电压参数以及客车起动、加速、减速、倒车和电池充电控制信号进行综合判断，并最终向PWM信号隔离及驱动模块3输送PWM控制，从而通过三相电压型变频器2调控空调风机1的工作过程，使客车空调具有较好的空调季节能效比。

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 (1)

1.一种嵌入式电动客车变频空调一体化控制器，它包括空调风机(1)、三相电压型变频器(2)、为三相电压型变频器(2)供电的电池组(7)，该三相电压型变频器(2)的三相变频信号接口连接空调风机(1)对应的三相变频信号接口，其特征在于：它还包括PWM信号隔离及驱动模块(3)、三相电流及变频器温度检测模块(4)、电机转速及温度检测模块(5)、直流母线电压检测模块(6)、电源模块(8)、嵌入式控制芯片(9)和辅助电源(12)，其中，电源模块(8)的第一电源接口连接直流母线电压检测模块(6)的输入端，电源模块(8)的第二电源接口连接PWM信号隔离及驱动模块(3)的供电端，电源模块(8)的第三电源接口连接嵌入式控制芯片(9)的主电源接口，辅助电源(12)的电源接口连接嵌入式控制芯片(9)的辅助电源接口，三相电流及变频器温度检测模块(4)的三个三相电流检测接口分别连接三相电压型变频器(2)对应的三相变频信号接口，三相电流及变频器温度检测模块(4)的温度探头设置在三相电压型变频器(2)壳体上，电机转速及温度检测模块(5)的电机转速信号输入端连接空调风机(1)的转速信号输出端，电机转速及温度检测模块(5)的温度探头设置在空调风机(1)的壳体上，三相电流及变频器温度检测模块(4)、电机转速及温度检测模块(5)和直流母线电压检测模块(6)的信号输出端均连接嵌入式控制芯片(9)的控制参数输入端，嵌入式控制芯片(9)的控制信号输出端连接PWM信号隔离及驱动模块(3)的控制信号输入端，PWM信号隔离及驱动模块(3)的过压过流保护信号输出端连接嵌入式控制芯片(9)的过压过流保护信号输入端，PWM信号隔离及驱动模块(3)的控制信号输出端连接三相电压型变频器(2)的控制端；

它还包括电驾驶控制器控制信号输入模块(11)，所述电驾驶控制器控制信号输入模块(11)的信号输出端连接嵌入式控制芯片(9)的控制参数输入端；

它还包括驾驶状态信号输出模块(10)，所述嵌入式控制芯片(9)的驾驶状态信号通信端连接驾驶状态信号输出模块(10)的通信端；

它还包括CAN总线通信模块(13)，所述嵌入式控制芯片(9)的CAN总线接口连接CAN总线通信模块(13)的通信端。