一种巴士空调电机驱动系统和电动巴士的制作方法

文档序号:14885307发布日期:2018-07-07 11:43阅读:151来源:国知局

本实用新型涉及巴士空调技术领域,特别涉及一种巴士空调电机驱动系统和电动巴士。



背景技术:

目前电动大巴空调的风机电机开发设计因为行业资源的限制,大巴用的电机大部分沿用普通大巴使用的24V电机,驱动电源主要采用24V电源。但是目前电动大巴空调自带的电源电压为600V,按照目前的使用方案,需要将电源通过变频器,把电压降到24V,由于功率很大,单个电机驱动电流往往达到10安培,整机电流达60安培以上,这样就会造成在设计过程中,材料成本很高,且发热严重。

因而现有技术还有待改进和提高。



技术实现要素:

鉴于上述现有技术的不足之处,本实用新型的目的在于提供一种巴士空调电机驱动系统和电动巴士,通过采用600V电机,并且为驱动模块提供600V直流供电电压,使得可直接将电动巴士的空调电源连接至驱动模块以驱动电机开始工作,无需经过电源转换,且驱动电流相应大幅度降低,从而有效降低了电源损耗以及线材成本。

为了达到上述目的,本实用新型采取了以下技术方案:

一种巴士空调电机驱动系统,与巴士空调的主控模块连接,所述巴士空调电机驱动系统包括电源模块、驱动模块和电机,其中,所述电机为600V电机,由电源模块为驱动模块提供600V直流供电电压,由所述主控模块输出转速信号至驱动模块,所述驱动模块根据当前的转速信号将所述600V直流供电电压逆变转换为对应的工作电压并输出至电机,控制电机以相应的转速开始工作。

所述的巴士空调电机驱动系统中,还包括反馈模块,由所述反馈模块对当前电机的工作电流进行采样放大并反馈电流采样信号至主控模块,所述主控模块根据当前接收到的电流采样信号输出新的转速信号至驱动模块。

所述的巴士空调电机驱动系统中,所述驱动模块包括驱动芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和稳压二极管;

所述第一电容的一端连接驱动芯片的VBB端和电源模块,所述第一电容的另一端接地;所述第二电容的一端连接驱动芯片的U端和电机的U相连接端,所述第二电容的另一端连接驱动芯片的VBIB端;所述第三电容的负极连接驱动芯片的U端和电机的U相连接端,所述第三电容的正极连接驱动芯片的VBIB端;所述第四电容的一端连接驱动芯片的V端,所述第四电容的另一端连接驱动芯片的VB2端;所述第五电容的负极连接驱动芯片的V端,所述第五电容的正极连接驱动芯片的VB2端;所述第六电容的一端连接驱动芯片的W1端、W2端和电机的W相连接端,所述第六电容的另一端连接驱动芯片的VB3端;所述第七电容的负极连接驱动芯片的W1端、W2端和电机的W相连接端,所述第七电容的正极连接驱动芯片的VB3端;所述主控芯片的V1端和V2端连接电机的V相连接端;

所述第八电容的一端、第九电容的一端、第十电容的一端、第十一电容的正极和稳压二极管的负极均连接15V供电端和驱动芯片的VCC1端,所述第八电容的另一端、第九电容的另一端、第十电容的另一端、第十一电容的负极和稳压二极管的正极均接地;

所述第一电阻的一端连接驱动芯片的LS1端,所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第三电阻的一端;所述第二电阻的另一端连接驱动芯片的LS2端;所述第三电阻的一端还连接驱动芯片的LS3A端和第四电阻的一端,所述第三电阻的另一端接地;所述第四电阻的另一端连接驱动芯片的OCP端、还通过第十二电容接地;所述第五电阻的一端连接5V供电端,所述第五电阻的另一端连接驱动芯片的FO端和第六电阻的一端;所述第六电阻的另一端连接主控模块、还通过第十三电容接地。

所述的巴士空调电机驱动系统中,所述反馈模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻和第二十电阻;

所述第十四电容的一端、第十五电容的一端和第七电阻的一端均连接5V供电端,所述第十四电容的另一端和第十五电容的另一端均接地,所述第七电阻的另一端连接第八电阻的一端和第一运算放大器的同相输入端,所述第八电阻的另一端接地;所述第一运算放大器的反相输入端连接第十八电阻的一端,所述第一运算放大器的输出端通过第十二电阻连接第十六电容的一端、第十一电阻的一端和第二运算放大器的同相输入端;所述第十六电容的另一端接地;所述第十一电阻的另一端连接驱动模块;所述第二运算放大器的反相输入端连接第九电阻的一端、还通过第十电阻接地,所述第二运算放大器的输出端连接第九电阻的另一端、还通过第十三电阻连接第十八电容的一端、第十四电阻的一端和主控模块;

所述第十八电阻的另一端连接第十七电容的一端、第十七电阻的一端和第三运算放大器的同相输入端;所述第十七电容的另一端接地;所述第十七电阻的另一端连接驱动模块;所述第三运算放大器的反相输入端连接第十五电阻的一端、还通过第十六电阻接地,所述第三运算放大器的输出端连接第十五电阻的另一端、还通过第十九电阻连接第十九电容的一端、第二十电阻的一端和主控模块。

所述的巴士空调电机驱动系统中,所述第三电容、第五电容、第七电容和第十一电容均为自举电容。

所述的巴士空调电机驱动系统中,所述驱动芯片采用SIM6800M系列的集成芯片。

一种电动巴士,其包括如上所述的巴士空调电机驱动系统。

相较于现有技术,本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统和电动巴士中,所述巴士空调电机驱动系统与巴士空调的主控模块连接,所述巴士空调电机驱动系统包括电源模块、驱动模块和电机,其中,所述电机为600V电机,由电源模块为驱动模块提供600V直流供电电压,由所述主控模块输出转速信号至驱动模块,所述驱动模块根据当前的转速信号将所述600V直流供电电压逆变转换为对应的工作电压并输出至电机,控制电机以相应的转速开始工作。通过采用600V电机,并且为驱动模块提供600V直流供电电压,使得可直接将电动巴士的空调电源连接至驱动模块以驱动电机开始工作,无需经过电源转换,且驱动电流相应大幅度降低,从而有效降低了电源损耗以及线材成本。

附图说明

图1 为本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统的结构框图;

图2 为本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统中驱动模块的电路图;

图3 为本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统中反馈模块的电路图;

图4 为本实用新型提供的巴士空调电机驱动方法的流程图。

具体实施方式

本实用新型提供一种巴士空调电机驱动系统和电动巴士,通过采用600V电机,并且为驱动模块提供600V直流供电电压,使得可直接将电动巴士的空调电源连接至驱动模块以驱动电机开始工作,无需经过电源转换,且驱动电流相应大幅度降低,从而有效降低了电源损耗以及线材成本。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

请参阅图1,本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统与巴士空调的主控模块10连接,其包括电源模块20、驱动模块30和电机40,所述电源模块20与驱动模块30连接,为驱动模块30提供600V直流供电电压,相对应地,所述电机40则直接采用600V电机40,使得可直接将电动巴士的空调电源(600V)连接至驱动模块30,以驱动电机40工作,无需使用传统方案中的24V电机以及24V驱动电源,省去了电源转换过程,降低能源损耗。并且,所述主控模块10通过通讯线与驱动模块30连接,实现主控模块10与驱动模块30的通信,在控制电机40工作时,由主控模块10输出转速信号至驱动模块30,驱动模块30接收到转速信号后,解耦该转速信号,并将600V直流电压逆变转换为对应的工作电压输出至电机40,控制电机40以相应的转速开始工作,从而实现了巴士空调采用高压电机的驱动方案,无需采用普通大巴的24V电机,驱动电压相比传统方案升高了25倍,相应驱动电流降低了25倍,大大改善了电机40工作过程中的损耗以及发热情况,并且由于驱动电流大幅度降低,电气连接线可更改为低成本低电流线材,大幅度降低了材料成本。

进一步地,为了实现精确的电机40转速控制,本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统还包括反馈模块(图中未示出),所述反馈模块与驱动模块30和主控模块10连接,由所述反馈模块对当前电机40的工作电流进行采样并放大处理后,反馈电流采样信号至主控模块10,之后主控模块10对当前接收到的电流采样信号进行分析后输出新的转速信号至驱动模块30,使得驱动模块30能根据新的转速信号实时调整电机40的转速,通过对电机40的闭环控制,实现了精确的电机40转速控制以及无极调速控制。

具体地,请一并参阅图2,所述驱动模块30包括驱动芯片U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和稳压二极管ZD1,本实施例中,所述驱动芯片U1采用SIM6800M系列的集成芯片,当然也可采用其它具有相同功能的芯片,本实用新型对此不作限定。

所述第一电容C1的一端连接驱动芯片U1的VBB端和电源模块20,所述第一电容C1的另一端接地;所述第二电容C2的一端连接驱动芯片U1的U端和电机40的U相连接端,所述第二电容C2的另一端连接驱动芯片U1的VBIB端;所述第三电容C3的负极连接驱动芯片U1的U端和电机40的U相连接端,所述第三电容C3的正极连接驱动芯片U1的VBIB端;所述第四电容C4的一端连接驱动芯片U1的V端,所述第四电容C4的另一端连接驱动芯片U1的VB2端;所述第五电容C5的负极连接驱动芯片U1的V端,所述第五电容C5的正极连接驱动芯片U1的VB2端;所述第六电容C6的一端连接驱动芯片U1的W1端、W2端和电机40的W相连接端,所述第六电容C6的另一端连接驱动芯片U1的VB3端;所述第七电容C7的负极连接驱动芯片U1的W1端、W2端和电机40的W相连接端,所述第七电容C7的正极连接驱动芯片U1的VB3端;所述主控芯片的V1端和V2端连接电机40的V相连接端。

所述第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第十电容C10的一端、第十一电容C11的正极和稳压二极管ZD1的负极均连接15V供电端和驱动芯片U1的VCC1端,所述第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第十电容C10的另一端、第十一电容C11的负极和稳压二极管ZD1的正极均接地。

所述第一电阻R1的一端连接驱动芯片U1的LS1端,所述第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端;所述第二电阻R2的另一端连接驱动芯片U1的LS2端;所述第三电阻R3的一端还连接驱动芯片U1的LS3A端和第四电阻R4的一端,所述第三电阻R3的另一端接地;所述第四电阻R4的另一端连接驱动芯片U1的OCP端、还通过第十二电容C12接地;所述第五电阻R5的一端连接5V供电端,所述第五电阻R5的另一端连接驱动芯片U1的FO端和第六电阻R6的一端;所述第六电阻R6的另一端连接主控模块10、还通过第十三电容C13接地。

通过采用SIM6800M系列的集成芯片进行电压逆变过程,根据接收到的控制信号为电机40提供相应的工作电压,其中,所述VBB端为主电源端,接收电源模块20输出的600V直流电压,并通过第一电容C1吸收浪涌电压,以提高电路安全性,避免浪涌电压对机器造成损伤。进一步地,通过HIN1端、HIN2端、HIN3端、LIN1端、LIN2端和LIN3端接收主控模块10输出的控制信号,具体可为PWM信号,进而根据接收到的PWM信号输出相应的电压至电机40,使电机40以预定的转速开始工作。

其中,所述第三电容C3、第五电容C5、第七电容C7和第十一电容C11均为自举电容,所述第二电容C2、第四电容C4、第六电容C6、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10均为滤波电容,从而使得电源尽量平滑,并且吸收叠加在电源上的噪声,防止误动作。所述第一电阻R1和第二电阻R2为电流检测电阻,为反馈模块提供电流采样结果,并且将电流检测信号通过第四电阻R4输入值OCP端,可进行电流限制和过流保护,提高电路工作安全性。

进一步地,请一并参阅图3,所述反馈模块包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19和第二十电阻R20。

所述第十四电容C14的一端、第十五电容C15的一端和第七电阻R7的一端均连接5V供电端,所述第十四电容C14的另一端和第十五电容C15的另一端均接地,所述第七电阻R7的另一端连接第八电阻R8的一端和第一运算放大器A1的同相输入端,所述第八电阻R8的另一端接地;所述第一运算放大器A1的反相输入端连接第十八电阻R18的一端,所述第一运算放大器A1的输出端通过第十二电阻R12连接第十六电容C16的一端、第十一电阻R11的一端和第二运算放大器A2的同相输入端;所述第十六电容C16的另一端接地;所述第十一电阻R11的另一端连接驱动模块30,具体连接第一电阻R1的一端;所述第二运算放大器A2的反相输入端连接第九电阻R9的一端、还通过第十电阻R10接地,所述第二运算放大器A2的输出端连接第九电阻R9的另一端、还通过第十三电阻R13连接第十八电容C18的一端、第十四电阻R14的一端和主控模块10。

所述第十八电阻R18的另一端连接第十七电容C17的一端、第十七电阻R17的一端和第三运算放大器A3的同相输入端;所述第十七电容C17的另一端接地;所述第十七电阻R17的另一端连接驱动模块30,具体连接第二电阻R2的另一端;所述第三运算放大器A3的反相输入端连接第十五电阻R15的一端、还通过第十六电阻R16接地,所述第三运算放大器A3的输出端连接第十五电阻R15的另一端、还通过第十九电阻R19连接第十九电容C19的一端、第二十电阻R20的一端和主控模块10。反馈模块对检测电流进行采样,并经过放大电路进行放大处理后反馈电流采样信号至主控模块10,由主控模块10根据所述电流采样信号输出新的转速信号至驱动模块30的信号输入端,从而实现电机40的转速控制以及调速控制。

基于上述巴士空调电机驱动系统,本实用新型还相应提供一种电动巴士,其包括如上所述的巴士空调电机驱动系统,由于上文已对所述巴士空调电机驱动系统进行了详细描述,此处不作详述。

本实用新型还相应提供一种巴士空调电机驱动方法,如图4所示,所述巴士空调电机驱动方法包括如下步骤:

S100、由电源模块为驱动模块提供600V直流供电电压;

S200、由主控模块输出转速信号至驱动模块;

S300、驱动模块根据当前的转速信号将所述600V直流供电电压逆变转换为对应的工作电压并输出至电机,控制电机以相应的转速开始工作。

所述步骤S300之后还包括步骤:

S400、反馈模块对当前电机的工作电流进行采样放大并反馈电流采样信号至主控模块;

S500、所述主控模块根据当前接收到的电流采样信号输出新的转速信号至驱动模块。

综上所述,本实用新型提供的巴士空调电机驱动系统和电动巴士中,所述巴士空调电机驱动系统与巴士空调的主控模块连接,所述巴士空调电机驱动系统包括电源模块、驱动模块和电机,其中,所述电机为600V电机,由电源模块为驱动模块提供600V直流供电电压,由所述主控模块输出转速信号至驱动模块,所述驱动模块根据当前的转速信号将所述600V直流供电电压逆变转换为对应的工作电压并输出至电机,控制电机以相应的转速开始工作。通过采用600V电机,并且为驱动模块提供600V直流供电电压,使得可直接将电动巴士的空调电源连接至驱动模块以驱动电机开始工作,无需经过电源转换,且驱动电流相应大幅度降低,从而有效降低了电源损耗以及线材成本。

可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

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