专利名称：电动汽车空调直流高压电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及客车空调直流高压电路，具体涉及一种具有预充及防反接功能的新能源客车空调直流高压电路。
背景技术：
新能源(电动汽车)客车是未来城市交通工具的发展方向。现有的电动汽车顶置式电动空调主要由三相交流电动压缩机和交流风机组成，空调供电主要由车辆直流高压电逆变转化而来。各大空调厂家电动空调内部高压电路主要采用直流接触器、快速熔断器、 直流电抗和变频器等组成。其中，直流接触器控制高压变频器直流高压的通断，快速熔断器对高压过电流起到保护作用，直流电抗器对直流母线电流起到平缓作用，变频器主要为交-直-交变频器，调节着空调压缩机和风机的电压和频率。现在电动车辆除空调顶置自带的过流短路保护装置外，都还会在车辆总电控箱为各单独系统配置快速熔断器。按空调功耗一般配置50A的快速熔断器。各大空调厂家的空调频繁启动过程中都会多次烧断该快速熔断器。该问题产生的主要原因有1、当空调首次启动时是瞬间将500多伏甚至更高的电压给变频器电容C充电，这就会产生一个很高的冲击电流；2、在空调断电后瞬间恢复供电时，在上电瞬间会产生一个电压差，当变频器还没达到完全放电的情况下，时间越长电压差就会越大，该电压差给变频器电容C充电时也会产生一个极高的脉冲电流。由于普通空调电路中无任何限流措施，两种情况下导致在启动的几毫秒内电流实际测量值一般能达到300-500A，该冲击电流极容易烧断直流母线中的按正常容量配置的快速熔断器。因此，主要电动空调制造商普遍采取的措施是为系统配置更大容量的快速熔断
ο目前市场上所使用的电动汽车空调直流高压电路所涉及的技术缺陷有T空调整车正常工作电流一般小于30A，但启动电流大，极易烧断直流母线中配置的50A快速熔断器；为避免频繁烧断快速熔断器，通常配置较大容量的快速熔断器，这样虽然能避免频繁烧断快速熔断器。但在正常情况下的过电流情况下，大容量的快速熔断器不能很好的保护高压电路电气设备；直流电路主要为空调中风机变频器和压缩机变频器供电，变频器通常为交-直-交方式。市场上现有变频器一般都为内部无电容预充电路，若采用内部带预充电路变频器，需向变频器厂家特殊定制，这样会进一步增加整个空调系统成本；在现在电动客车还不能大规模运营的情况下，更加限制了其应用与推广。另外通过变频器自身预充电路， 在多个变频器并联使用情况下，单个变频器的冲击电流还会较大，对电流限制作用无直流母线中单一预充电路作用明显。■频繁大冲击电流不仅损坏直流母线中的快速熔断器及印刷电路板，也会损害变
3频器中整流模块，降低了空调系统的可靠性。大冲击电流还会对车载电池产生一定的危害。
实用新型内容针对现有技术存在的上述不足，本实用新型解决的技术问题是，吸收前期电动汽车空调的开发经验，提供一种电动汽车上使用的变频空调直流电路预充系统，实现空调系统低电流平缓启动，确保了整车高压系统的安全，减少对车载电池的损害。本实用新型采用的技术手段为具有预充及防反接功能的新能源客车空调直流高压电路，包括依次串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器；其特征在于，所述第一直流接触器的两端还并联有第二支路，该第二支路由串联的第二直流接触器和耐高压电阻构成；还设有微处理器与第一直流接触器和第二直流接触器相连，由微处理器进行预充控制，设置1 30秒的预充时间；并由微处理器对第一直流接触器和第二直流接触器进行控制，由第二接触器启动空调，耐高压电阻限制空调系统的启动电流，再断开第二接触器和联动接通第一接触器，实现空调系统的平缓启动。与上述方案等同的技术方案还有一种具有预充及防反接功能的新能源客车空调直流高压电路，包括依次串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器；其特征在于，所述串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器电路中还串联有第二直流接触器，并且所述第一直流接触器的两端还并联一个耐高压电阻；还设有微处理器与第一直流接触器和第二直流接触器相连，由微处理器控制进行预充控制，检测变频器电容端直流电压下降到额定电压的10% 100%时启动空调预充电路，耐高压电阻限制空调系统的启动电流，再断开第二接触器和联动接通第一接触器，实现空调系统的平缓启动。相比现有技术，本实用新型具有如下优点本实用新型通过在原电路系统中增加一个第二直流接触器和一个耐高压电阻，实现了对整个空调系统电路的预充。本实用新型对原电路改动很小，成本低廉、实用性强，且效果明显。另外，此设计并没有增大快速熔断器的电流保护值，这样在达到限制空调系统启动电流的情况下同时保留了空调系统的原有安全特性。减少了对车载电池的损害，同时也提高了整车的电气安全。
图1是本实用新型第一实施方式的电路原理图。图2是本实用新型第二实施方式的电路原理图。图3是传统电动空调和带预充电路电动空调启动电流峰值衰减对比示意图。其中，1 一新增第二直流接触器，2 —第一直流接触器，3 —耐高压电阻R，4 一快速熔断器，5—直流电抗。
具体实施方式
参见图1，现有的电车空调高压控制电路为单一直流接触器2和快速熔断器4串联电路，在面板制冷、制热、通风请求时吸合原有第一直流接触器2给各变频器通电。DC直流主要接在变频器DC+、DC-接线端，这种方式下，非专业人员极易将直流正负极接反，这样很容易烧坏变频器。[0021]本实用新型在空调系统直流回路给各变频器R、T接线端供电。电源防反接装置可采用一单独整流模块或变频器内部整流单元。这样在空调外部电路正负极接反的情况下仍可正常工作，也不会烧坏变频器。空调核心控制采用微处理器控制，确保空调运行可靠，保护灵敏。如图1，直流预充电路采用新增第二直流接触器1和耐高压电阻(R)3串联形成的第二支路与空调原有的第一直流接触器2并联后经快速熔断器4和直流电抗5给变频器供电。整个预充的实现过程为在面板制冷、制热、通风请求时，先经过微处理器内部延时去抖动防止误操作，几秒后启动新增第二直流接触器1，直流高压通过此接触器1和耐高压电阻 3后给空调系统中风机变频器和压缩机变频器供电，由于此时无任何负载，直流高压先通过耐高压电阻(R) 3对变频器中电容6进行充电。所述微处理器采用现有成熟技术，本实用新型另一种实施方式为，如图2所示，直流预充电路采用原有第一直流接触器2和耐高压电阻3并联再与新增第二直流接触器1串联后经快速熔断器4和直流电抗 5给变频器供电。整个预充的实现过程为在面板制冷、制热、通风请求时，先经过微处理器内部延时去抖动防止误操作，几秒后启动第二直流接触器1，直流高压通过此接触器1和耐高压电阻3后给空调系统中风机变频器和压缩机变频器供电，由于此时无任何负载，直流高压先通过耐高压电阻(R) 3对变频器中电容6进行充电。上述两种具有预充及防反接功能的电动汽车空调直流高压电路，预充过程主要有如下两种控制方式1、采取开机定时预充，经过多次实践总结，预充时间根据不同情况，可从采取 Is 30s的延时；2、通过内部程序对直流电压采样，当变频器DC端直流电压下降到一定的值以下启动预充电路，该电压值可为系统额定工作电压的10% 100%。两种情况下，耐高压电阻(R) 3可以吸收开启电流的峰值，极大地减小变频器中电容6的充电电流，使得开启电流在正常工作电流范围之内，实现整个系统的平缓启动，另外峰值衰减可以防止整流模块损坏。当变频器中电容6已经充电完成。再闭合原有的第一高压接触器2，对新增的第一直流接触器1和耐高压电阻(R) 3分支(图1)或耐高压电阻(R) 3 (图2)短路对系统进行正常供电，原第一直流接触器2闭合后再分时启动风机和压缩机变频器，此时，电阻支路并不承受空调工作电流，并不会损坏。通过此种设计，能大幅降低空调启动电流，避免了在空调频繁启动过程中烧断直流母线中正常配置的快速熔断器。另外， 此电路设计没有增大系统中快速熔断器的电流保护值，这样，能很好的保护在正常工作时电路的异常过电流情况。图3是传统电动空调和带预充电路电动空调启动电流大小对比示意图。实验数据表明，普通电路空调启动电流启动电流最大值能达到500A以上，带预充电路能将空调启动电流限制在50A以下。该数据也表明，该预充电路达到了预期的效果，具有实际应用意义。本实用新型在分析了空调启动冲击电流产生原因的情况下，借鉴原有电动空调设计经验下，通过在原系统主电路中增加直流接触器和电阻形式的预充电路实现对启动情况下的限流，大大衰减了峰值电流，取得了明显的效果。本实用新型在保留原有空调各项保护措施的情况下，通过在直流母线中增加系统统一预充限流电路解决空调大冲击电流问题，达到了预期的效果，对整车电路电气安全和车载电池起到了很好的保护作用。 对本实用新型实例中采取的方法，在本实用新型的方法与原则下，所在的任何修改、等同替换、改进等，都含在本实用新型保护范围内。
权利要求1.电动汽车空调直流高压电路，包括依次串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器；其特征在于，所述第一直流接触器的两端还并联有第二支路，该第二支路由串联的第二直流接触器和耐高压电阻构成；还设有微处理器与第一直流接触器和第二直流接触器相连，由微处理器进行预充控制，实现空调系统的平缓启动。
2.电动汽车空调直流高压电路，包括依次串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器；其特征在于，所述串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器电路中还串联有第二直流接触器，并且所述第一直流接触器的两端还并联一个耐高压电阻； 还设有微处理器与第一直流接触器和第二直流接触器相连，由微处理器控制进行预充控制，实现空调系统的平缓启动。
3.根据权利要求1或2所述电动汽车空调直流高压电路，其特征在于，所述所述第二直流接触器为一高压直流接触器，耐高压电阻为普通炭膜电阻。
专利摘要电动汽车空调直流高压电路，包括依次串联的第一直流接触器、快速熔断器、直流电抗和变频器；所述第一直流接触器的两端还并联有第二支路，该第二支路由串联的第二直流接触器和耐高压电阻构成；还设有微处理器与第一直流接触器和第二直流接触器相连，由微处理器进行预充控制，设置1～30秒的预充时间；并由微处理器对第一直流接触器和第二直流接触器进行控制，由第二接触器启动空调，耐高压电阻限制空调系统的启动电流，再断开第二接触器和联动接通第一接触器，实现空调系统的平缓启动。本实用新型对原电路改动很小，成本低廉、实用性强，且效果明显。另外，此设计并没有增大快速熔断器的电流保护值，这样在达到限制空调系统启动电流的情况下同时保留了空调系统的原有安全特性。减少了对车载电池的损害，同时也提高了整车的电气安全。
文档编号H02H3/08GK202121321SQ20112025074
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者熊国辉, 陈军, 黄 益 申请人:重庆松芝汽车空调有限公司