专利名称：电动汽车变频空调控制系统的空调ecu的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车空调控制系统，尤其涉及一种电动汽车变频空调控制系统的空调E⑶。
背景技术：
汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。空调装置已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一。电动汽车采用高电压的蓄电池供电，为降低能耗，目前的电动汽车空调系统大都采用变频控制，并由空调电子控制单元(ECU，Electr0nic Control Unit)实现集中控制，这对于保证电动汽车正常运行具有非常重要的意义。而目前的电动汽车变频空调控制系统的空调E⑶不受电动汽车的车辆控制器(Vehicle Control Unit，V⑶)的控制，当车身电力过低时，VCU不能禁用空调系统或PTC加热器以节电而延续车辆续航里程。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其可根据电量自动控制电动汽车变频空调的制冷和供热，以优先保证电动汽车的驱动，延长续航里程。为达到上述目的，本实用新型提供了一种电动汽车变频空调控制系统的空调ECU， 其包括制冷指示模块、供暖指示模块、A/D转换模块、微控制器、PWM及诊断模块、制冷请求模块和供暖请求模块，其中，所述制冷指示模块，用于根据接收到的A/C开关输出的开关信号判断是否满足制冷指示条件，如果满足，则输出制冷指示信号至所述微控制器；所述供暖指示模块，用于根据接收到的供暖开关输出的开关信号判断是否满足供暖指示条件，如果满足，则输出供热指示信号至所述微控制器；所述A/D转换模块，用于将调温装置输出的模拟设定温度信号转变成对应的数字设定温度信号并发送至微控制器；所述微控制器，用于当收到所述制冷指示信号后，判断温度传感器传回的蒸发器出风口温度信号对应的温度是否高于;TC并且低于所述数字温度设定信号对应的温度，如果是，则对所述蒸发器出风口温度信号对应的温度与所述数字温度设定信号对应的温度的差值进行PID调节，输出对应占空比的PWM控制信号至电动变频压缩机，同时，驱动所述制冷请求模块向所述VCU发送所述制冷请求信号；当收到所述供暖指示信号后，驱动所述供暖请求模块向所述VCU发送供热请求信号；而由所述VCU根据电动汽车当前的电量判断是否许可启动所述电动变频压缩机或PTC加热器，如果所述电动汽车当前的电量不低于限定值，则对应输出许可信号至所述电动变频压缩机或所述PTC加热器。本实用新型的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，所述微控制器在输出所述
4PWM控制信号后接收所述电动变频压缩机反馈的诊断脉冲信号，并根据所述诊断脉冲信号判断所述电动变频压缩机是否存在故障。 本实用新型的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，所述空调ECU输出的PWM控制信号的频率为50Hz。本实用新型的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，所述空调ECU为独立于所述控制面板的盒体。本实用新型的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，所述微控制器包括型号为 PIC16F917TQFP的单片机及其外围电路；所述制冷指示模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R14和三极管Q1，三极管Ql 的基极通过电阻R3与所述A/C开关的输出端相连，三极管Ql的发射极接地，电阻R4接于三极管Ql的基极及其发射极之间，三极管Ql的集电极通过电阻R5接+5V VDD，三极管Ql 的集电极通过电阻与所述单片机的第3管脚相连；所述供暖指示模块包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、二极管D6、拨码开关Kl和三极管Q3，三极管Q3的基极通过电阻R18与所述供暖开关的输出端相连，三极管Q3 的发射极接地，电阻R19接于三极管Q3的基极及其发射极之间，二极管D6的输入端通过拨码开关Kl与三极管Q3的集电极相连，二极管D6的输出端通过电阻R18与三极管Q3的基极相连，三极管Q3的集电极通过电阻R20接+5V VDD，三极管Q3的集电极通过电阻R21与所述单片机的第9管脚相连；所述A/D转换模块包括电阻R8、电阻R9和电容C7，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电容C7的一端合接在一起作为所述A/D转换模块的输入端，与所述温度传感器的输出端相连，电阻R8的另一端接+5V VDD,电容C7的另一端接地，电阻R9的另一端与所述单片机的第20管脚相连；所述PWM及诊断模块包括电阻R32、电阻R30、电阻R31、电阻R39、电阻R40、电阻 R41、电阻R55、电容Cl7、三极管Q4和三极管V4，三极管Q4的集电极通过电阻R32与所述电动变频压缩机的信号输入端相连，三极管Q4的发射极接地，电阻R31接于三极管Q4的发射极及其基极之间，三极管Q4的基极通过电阻R30与所述单片机的第40管脚相连；三极管V4 的基极通过电阻R39与所述电动变频压缩机的信号输出端相连，三极管V4的集电极通过电阻R41接地，电容C17和电阻R40并联于三极管V4的发射极及其基极之间，三极管V4的发射极接+5V VDD，三极管V4的集电极通过电阻R55与所述单片机的第15管脚相连；所述制冷请求模块包括电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、二极管 D4、二极管D5、三极管Q7和三极管V6，三极管Q7的基极通过电阻R48与所述单片机的第3 管脚相连，三极管Q7的基极通过电阻R49接地，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R50与三极管V6基极相连，电阻R51接于三极管V6的基极及其发射极之间，三极管V6的发射极接12V直流，二极管D4的输入端和输出端分别对应与三极管V6的集电极及其发射极相连，三极管V6的集电极通过并联的电阻R52和二极管D5接地，其中，二极管 D5的输入端接地，三极管V6的集电极与所述V⑶的一个信号输入端相连；所述供暖请求模块包括电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻 R47、二极管D2、二极管D3、三极管Q6和三极管V5，三极管Q6的基极通过电阻R42与所述单片机的第35管脚相连，三极管Q6的基极通过电阻R43接地，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R44与三极管V5基极相连，电阻R45接于三极管V5的基极及其发射极之间，三极管V5的发射极接12V直流，二极管D2的输入端和输出端分别对应与三极管 V5的集电极及其发射极相连，三极管V5的集电极通过并联的电阻R46和二极管D3接地，其中，二极管D3的输入端接地，三极管V5的集电极通过电阻R47与所述V⑶的另一个信号输入端相连。本实用新型的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU在启用制冷或供热前，要事先获取VCU的许可，如果VCU判断当前电动汽车的电池电量允许，方许可启用制冷或供热， 因此，当电动汽车电力不足时，禁用空调系统或PTC加热器，从而节省了电量，为延续车辆的续航里程提供有利条件。
图1为本实用新型一个实施例的电动汽车变频空调控制系统的结构框图；图2为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的单片机及电源部分的电路原理图；图3为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的制冷指示模块部分的电路原理图；图4为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的供暖指示模块部分的电路原理图；图5为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的A/D转换模块部分的电路原理图；图6为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的PWM及诊断模块部分的电路原理图；图7为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的制冷请求模块部分的电路原理图；图8为图1中电动汽车变频空调控制系统中空调EUC的供暖请求模块部分的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细描述参考图1所示，本实施例的电动汽车变频空调控制系统包括控制面板(图中未画出)、空调ECU 1、电动汽车的VCU 10和用于检测电动汽车变频空调的蒸发器出风口温度的温度传感器6，其中，控制面板上设置有用于制冷开闭控制的A/C开关2、用于供热开闭控制的供暖开关4、压控开关3、温控开关5、风量开关8和用于制冷温度设定的调温电阻7，其中，A/C开关2与压控开关3串联，供暖开关4与温控开关5串联，压控开关3用于在电动变频压缩机9处于工作过程中检测电动汽车变频空调控制系统的高压区压力，当高压区压力升到高压阈值(试验表明高压阈值设置为3. 14Mpa较为合适)时，断开A/C开关2的回路，当高压区压力降到低压阈值(试验表明低压阈值设置为0. 196Mpa较为合适)时，再次闭合A/C开关2的回路；温控开关5用于在PTC加热器11处于工作过程中检测PTC加热器 11表面温度，当PTC加热器11表面温度升到高温阈值(试验表明高温阈值设置为130°C较为合适)时，断开供暖开关4的回路，当PTC加热器11表面温度降到低温阈值(试验表明低温阈值设置为90°C较为合适)时，再次闭合供暖开关4的回路，从而保障系统的稳定运行。风量开关8则用于调节蒸发器的出风风量。上述电动汽车变频空调控制系统，当A/C开关2和压控开关3产生的闭合信号传至空调E⑶1后，空调E⑶1向电动汽车的电动变频压缩机9发送对应的PWM控制信号(试验表明PWM控制信号频率为50Hz时较为适宜，这与现有电动汽车变频空调控制系统大多采用的几百至几千赫兹的PWM频率相比，其实现了更为精准的PWM调速，同时也降低了电动变频压缩机9的运行噪音和震动强度，从而更进一步降低了电动汽车变频空调控制系统的能耗，有利于延长续航里程)，同时，空调E⑶1还向V⑶10发送制冷请求信号，V⑶10根据制冷请求信号和电动汽车当前的电量判断是否许可驱动，当判定电动汽车当前的电量不低于限定值时输出制冷许可信号至电动变频压缩机9，启动制冷；当供暖开关4和温控开关5 产生的闭合信号传至空调ECU 1后(A/C开关2和供暖开关4同时只能有一个闭合)，空调 ECU 1向VCU 10发送供热请求信号，VCU 10根据供热请求信号和电动汽车当前的电量判断是否许可驱动，当判定电动汽车当前的电量不低于限定值(试验证明限定值设为电动汽车的电池额定电量的10%较为适宜，其均衡了汽车的舒适度和续航里程)时输出供热许可信号至电动汽车的PTC加热器11，启动加热；在启动制冷或启动加热后，VCU 10实时判断电动汽车当前的电量是否低于限定值，如果低于，则关闭当前处于工作状态的电动变频压缩机9 或PTC加热器11。需要说明的是，当电动汽车因加速或爬坡导致其电池当前的电量暂时低于限定值，而在电动汽车加速或爬坡后其电池当前的电量又恢复超过限定值时，VCU 10就会重启此前被关闭的电动变频压缩机9或PTC加热器11，使其继续工作。上述空调E⑶1采用了模块化设计，即采用了独立于控制面板的盒体结构，因此与现有的空调ECU常嵌入设置于控制面板上相比，本实施例的空调ECU 1在损坏时可方便的更换与维修，而不必整体更换控制面板，从而降低了维护成本。上述空调E⑶1在向电动变频压缩机9发送对应的PWM控制信号后，其还接收电动变频压缩机9反馈的诊断脉冲信号，并根据诊断脉冲信号判断电动变频压缩机9是否存在故障，如果单位时间内收到零个诊断脉冲信号，则判定电动变频压缩机9正常，如果单位时间内收到一个或多个诊断脉冲信号，则根据单位时间内收到的诊断脉冲信号的个数判定故障点，而故障点与诊断脉冲信号的个数对应可以通过协议预先设定，例如单位时间内收到一个诊断脉冲信号定为过热故障，单位时间内收到两个诊断脉冲信号定为欠压故障等等。因此，本实施例的电动汽车变频空调控制系统具有故障自动检测的功能，便于电动汽车变频空调控制系统的检修与维护。继续参考图1，其中，空调E⑶1包括制冷指示模块102、供暖指示模块104、A/D 转换模块103、单片机101、PWM及诊断模块105、制冷请求模块106和供暖请求模块107，其中，制冷指示模块102用于根据接收到的A/C开关2输出的开关信号判断是否满足制冷指示条件，如果满足，则输出制冷指示信号至单片机101，否则不输出。供暖指示模块104用于根据接收到的供暖开关4输出的开关信号判断是否满足供暖指示条件，如果满足，则输出供热指示信号至单片机101，否则不输出。A/D转换模块103用于将调温电阻7输出的模拟设定温度信号转变成对应的数字设定温度信号并发送至单片机101。单片机101用于当收到制冷指示信号后，判断温度传感器6传回的蒸发器出风口温度信号对应的温度是否高于3°C并且低于数字温度设定信号对应的温度，如果是，则对蒸发器出风口温度信号对应的温度与数字温度设定信号对应的温度的差值进行PID调节，输出对应占空比的PWM控制信号至电动变频压缩机9，同时，驱动制冷请求模块106向VCU 10发送制冷请求信号，并在输出PWM控制信号后接收电动变频压缩机9反馈的诊断脉冲信号，并根据诊断脉冲信号判断电动变频压缩机9是否存在故障；如果温度传感器6传回的蒸发器出风口温度信号对应的温度是低于;TC或高于数字温度设定信号对应的温度，则不启动制冷。当收到供暖指示信号后，驱动供暖请求模块107向VCU 10发送供热请求信号。参考图2所示，其中，单片机101可以采用型号为PIC16F917TQFP的单片机及其外围电路。结合图2和图3所示，其中，制冷指示模块102包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻 R14和三极管Q1，三极管Ql的基极通过电阻R3与A/C开关2的输出端相连，三极管Ql的发射极接地，电阻R4接于三极管Ql的基极及其发射极之间，三极管Ql的集电极通过电阻 R5接+5V VDD，三极管Ql的集电极通过电阻R14与单片机的第3管脚相连。结合图2和图4所示，其中，供暖指示模块104包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、 电阻R21、二极管D6、拨码开关Kl和三极管Q3，三极管Q3的基极通过电阻R18与供暖开关 4的输出端相连，三极管Q3的发射极接地，电阻R19接于三极管Q3的基极及其发射极之间， 二极管D6的输入端通过拨码开关Kl与三极管Q3的集电极相连，二极管D6的输出端通过电阻R18与三极管Q3的基极相连，三极管Q3的集电极通过电阻R20接+5V VDD,三极管Q3 的集电极通过电阻R21与单片机的第9管脚相连。结合图2和图5所示，其中，A/D转换模块103包括电阻R8、电阻R9和电容C7，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电容C7的一端合接在一起作为A/D转换模块103的输入端，与温度传感器6的输出端相连，电阻R8的另一端接+5V VDD,电容C7的另一端接地，电阻R9的另一端与单片机的第20管脚相连。结合图2和图6所示，其中，PWM及诊断模块105包括电阻R32、电阻R30、电阻R31、 电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R55、电容Cl7、三极管Q4和三极管V4，三极管Q4的集电极通过电阻R32与电动变频压缩机9的信号输入端相连，三极管Q4的发射极接地，电阻R31 接于三极管Q4的发射极及其基极之间，三极管Q4的基极通过电阻R30与单片机的第40管脚相连；三极管V4的基极通过电阻R39与电动变频压缩机9的信号输出端相连，三极管V4 的集电极通过电阻R41接地，电容C17和电阻R40并联于三极管V4的发射极及其基极之间， 三极管V4的发射极接+5V VDD，三极管V4的集电极通过电阻R55与单片机的第15管脚相连。结合图2和图7所示，其中，制冷请求模块106包括电阻R48、电阻R49、电阻R50、 电阻R51、电阻R52、二极管D4、二极管D5、三极管Q7和三极管V6，三极管Q7的基极通过电阻R48与单片机的第3管脚相连，三极管Q7的基极通过电阻R49接地，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R50与三极管V6基极相连，电阻R51接于三极管V6的基极及其发射极之间，三极管V6的发射极接12V直流，二极管D4的输入端和输出端分别对应与三极管V6的集电极及其发射极相连，三极管V6的集电极通过并联的电阻R52和二极管D5接地，其中，二极管D5的输入端接地，三极管V6的集电极与V⑶10的一个信号输入端相连。[0041]结合图2和图8所示，其中，供暖请求模块107包括电阻R42、电阻R43、电阻R44、 电阻R45、电阻R46、电阻R47、二极管D2、二极管D3、三极管Q6和三极管V5，三极管Q6的基极通过电阻R42与单片机的第35管脚相连，三极管Q6的基极通过电阻R43接地，三极管Q6 的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R44与三极管V5基极相连，电阻R45接于三极管V5的基极及其发射极之间，三极管V5的发射极接12V直流，二极管D2的输入端和输出端分别对应与三极管V5的集电极及其发射极相连，三极管V5的集电极通过并联的电阻 R46和二极管D3接地，其中，二极管D3的输入端接地，三极管V5的集电极通过电阻R47与 V⑶10的另一个信号输入端相连。以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.一种电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其特征在于，其包括制冷指示模块、供暖指示模块、A/D转换模块、微控制器、PWM及诊断模块、制冷请求模块和供暖请求模块，其中，所述制冷指示模块，用于根据接收到的A/C开关输出的开关信号判断是否满足制冷指示条件，如果满足，则输出制冷指示信号至所述微控制器；所述供暖指示模块，用于根据接收到的供暖开关输出的开关信号判断是否满足供暖指示条件，如果满足，则输出供热指示信号至所述微控制器；所述A/D转换模块，用于将调温装置输出的模拟设定温度信号转变成对应的数字设定温度信号并发送至微控制器；所述微控制器，用于当收到所述制冷指示信号后，判断温度传感器传回的蒸发器出风口温度信号对应的温度是否高于3°C并且低于所述数字温度设定信号对应的温度，如果是， 则对所述蒸发器出风口温度信号对应的温度与所述数字温度设定信号对应的温度的差值进行PID调节，输出对应占空比的PWM控制信号至电动变频压缩机，同时，驱动所述制冷请求模块向所述VCU发送所述制冷请求信号；当收到所述供暖指示信号后，驱动所述供暖请求模块向所述VCU发送供热请求信号；而由所述VCU根据电动汽车当前的电量判断是否许可启动所述电动变频压缩机或PTC加热器，如果所述电动汽车当前的电量不低于限定值， 则对应输出许可信号至所述电动变频压缩机或所述PTC加热器。
2.根据权利要求1所述的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其特征在于，所述微控制器在输出所述PWM控制信号后接收所述电动变频压缩机反馈的诊断脉冲信号，并根据所述诊断脉冲信号判断所述电动变频压缩机是否存在故障。
3.根据权利要求1所述的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其特征在于，所述空调E⑶输出的PWM控制信号的频率为50Hz。
4.根据权利要求1所述的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其特征在于，所述空调ECU为独立于所述控制面板的盒体。
5.根据权利要求1所述的电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其特征在于，所述微控制器包括型号为PIC16F917TQFP的单片机及其外围电路；所述制冷指示模块包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R14和三极管Q1，三极管Ql的基极通过电阻R3与所述A/C开关的输出端相连，三极管Ql的发射极接地，电阻R4接于三极管Ql的基极及其发射极之间，三极管Ql的集电极通过电阻R5接+5V VDD，三极管Ql的集电极通过电阻R14与所述单片机的第3管脚相连；所述供暖指示模块包括电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、二极管D6、拨码开关Kl 和三极管Q3，三极管Q3的基极通过电阻R18与所述供暖开关的输出端相连，三极管Q3的发射极接地，电阻R19接于三极管Q3的基极及其发射极之间，二极管D6的输入端通过拨码开关Kl与三极管Q3的集电极相连，二极管D6的输出端通过电阻R18与三极管Q3的基极相连，三极管Q3的集电极通过电阻R20接+5V VDD，三极管Q3的集电极通过电阻R21与所述单片机的第9管脚相连；所述A/D转换模块包括电阻R8、电阻R9和电容C7，电阻R8的一端、电阻R9的一端和电容C7的一端合接在一起作为所述A/D转换模块的输入端，与所述温度传感器的输出端相连，电阻R8的另一端接+5V VDD,电容C7的另一端接地，电阻R9的另一端与所述单片机的第20管脚相连；所述PWM及诊断模块包括电阻R32、电阻R30、电阻R31、电阻R39、电阻R40、电阻R41、 电阻R55、电容Cl7、三极管Q4和三极管V4，三极管Q4的集电极通过电阻R32与所述电动变频压缩机的信号输入端相连，三极管Q4的发射极接地，电阻R31接于三极管Q4的发射极及其基极之间，三极管Q4的基极通过电阻R30与所述单片机的第40管脚相连；三极管V4的基极通过电阻R39与所述电动变频压缩机的信号输出端相连，三极管V4的集电极通过电阻 R41接地，电容C17和电阻R40并联于三极管V4的发射极及其基极之间，三极管V4的发射极接+5V VDD，三极管V4的集电极通过电阻R55与所述单片机的第15管脚相连；所述制冷请求模块包括电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、二极管D4、二极管D5、三极管Q7和三极管V6，三极管Q7的基极通过电阻R48与所述单片机的第3管脚相连，三极管Q7的基极通过电阻R49接地，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极通过电阻R50与三极管V6基极相连，电阻R51接于三极管V6的基极及其发射极之间，三极管 V6的发射极接12V直流，二极管D4的输入端和输出端分别对应与三极管V6的集电极及其发射极相连，三极管V6的集电极通过并联的电阻R52和二极管D5接地，其中，二极管D5的输入端接地，三极管V6的集电极与所述V⑶的一个信号输入端相连；所述供暖请求模块包括电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、二极管D2、二极管D3、三极管Q6和三极管V5，三极管Q6的基极通过电阻R42与所述单片机的第35管脚相连，三极管Q6的基极通过电阻R43接地，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极通过电阻R44与三极管V5基极相连，电阻R45接于三极管V5的基极及其发射极之间，三极管V5的发射极接12V直流，二极管D2的输入端和输出端分别对应与三极管V5的集电极及其发射极相连，三极管V5的集电极通过并联的电阻R46和二极管D3接地，其中， 二极管D3的输入端接地，三极管V5的集电极通过电阻R47与所述V⑶的另一个信号输入端相连。
专利摘要本实用新型公开了一种电动汽车变频空调控制系统的空调ECU，其包括制冷指示模块、供暖指示模块、A/D转换模块、微控制器、PWM及诊断模块、制冷请求模块和供暖请求模块，该电动汽车变频空调控制系统的空调ECU在启动制冷或供热前，要事先获取VCU的许可，如果VCU判断当前电动汽车的电池电量允许，方许可启动制冷或供热，否则禁用，因此，当电动汽车电力不足时，禁用空调系统或PTC加热器，从而节省了电量，为延续车辆的续航里程提供有利条件。
文档编号B60H1/00GK202200926SQ20112031858
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者夏国春, 袁永香, 赵艳华 申请人:烟台首钢东星集团有限公司