纯电动汽车的空调制热系统的制作方法

本实用新型涉及纯电动汽车，具体是纯电动汽车的空调制热系统。

背景技术：

近年来，节能环保越来越受到人们的重视，纯电动汽车因具有节能减排的优点而发展迅速。纯电动汽车区别于传统汽车的一个重要特征在于其未配备发动机，这也导致纯电动汽车在使用时没有发动机冷却液的高温余热，传统汽车空调制热时采用发动机冷却液的余热作为热源的方式在纯电动汽车上显然不适用。如何设计出适用于纯电动汽车的空调制热系统，这成为目前人们普遍关注的问题，然而，现今没有相应的设备，也未见相关的报道。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于纯电动汽车的纯电动汽车的空调制热系统。

本实用新型解决上述问题主要通过以下技术方案实现：纯电动汽车的空调制热系统，包括中央处理器、IGBT开关、电源电压采集电路、电流采集电路、过压过流保护电路、电源及PTC加热体，所述IGBT开关、电源电压采集电路、电流采集电路及过压过流保护电路均与中央处理器连接，电流采集电路与过压过流保护电路连接，电流采集电路和过压过流保护电路均与IGBT开关连接，所述PTC加热体与电源和IGBT开关连接，PTC加热体、IGBT开关及中央处理器三者连通的线路形成加热回路；其中，

IGBT开关，用于接收中央处理器和过压过流保护电路发送的指令来控制加热回路的通断；

电源电压采集电路，用于对电源的电压进行采集，并将采集的电压信号发送至中央处理器；

电流采集电路，用于实时采集加热回路中的电流，并将采集的电流信号发送至中央处理器；用于加热回路短路时直接关闭IGBT开关；

过压过流保护电路，用于接收中央处理器发送的驱动信号并在接收到驱动信号后关闭IGBT开关；

电源，用于为PTC加热体供电；

PTC加热体，用于在加热回路导通时发热；

中央处理器，用于接收开关指令来驱动IGBT开关；用于接收电源电压采集电路采集的电压信号和电流采集电路采集的电流信号，并在拾取到过压或过流信号后驱动过压过流保护电路启动。

本实用新型应用时，由电源电压采集电路对工作电压进行采集，由电流采集电路对工作电流进行采集，中央处理器接收的开关指令由汽车空调面板输入。本实用新型的PTC加热体设于暖风机鼓风机的出风口处，通过PTC加热体发热来达到加热的目的。温度达到PTC加热体的居里温度时，PTC加热体的阻值将增大，功率随之减小，温度降低；温度降到PTC加热体的居里温度时以下时，PTC加热体的阻值降低，功率增大，温度升高。本实用新型通过PTC加热体反复升降温，最终以恒温发热的方式进行加热。

进一步的，所述中央处理器连接有控制信号输入电路，所述控制信号输入电路上设有光耦芯片，所述中央处理器接收的开关指令经控制信号输入电路处理后输入。

进一步的，所述中央处理器连接有故障反馈信号输出电路，所述故障反馈信号输出电路上设有光耦芯片。本实用新型应用时，由故障反馈信号输出电路输出反馈的故障信号，反馈的故障信号在空调面板上显示。

进一步的，所述PTC加热体的数量为两个，每个PTC加热体对应设有一个IGBT开关和一个过压过流保护电路。如此，本实用新型应用时采用两个PTC加热体来发热，每个PTC加热体由与其对应的IGBT开关来控制是否发热，并且每个PTC加热体由与其对应的过压过流保护电路来实施保护。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：(1)本实用新型整体结构简单，使用元器件少，便于实现，成本低，在本实用新型应用时，发热效率高，温升快，无明火，能自动保持恒温。本实用新型的中央处理器拾取到过压或过流信号后，立即驱动过压过流保护电路关闭IGBT开关，能防止过压或过流损坏电路器件；本实用新型在加热的电路回路中有短路现象时，直接由电流采集电路快速关闭IGBT开关，能防止烧毁汽车电源及电路。如此，本实用新型能保证空调制热时可靠性，便于推广应用。本实用新型应用时并未应用到发动机冷却液的高温余热，而是独立配备的加热系统，便于在纯电动汽车上推广应用。

(2)本实用新型应用时不需要改动暖风机鼓风机总成的壳体，可减小体积，节省安装空间，进一步降低成本。

(3)本实用新型不仅可用于汽车空调制热外，而且可以用于汽车的锂电池加热、工业加热炉、PTC烘烤箱、PTC浴室取暖器及暖风机等产品上，本实用新型还可以替换电饭煲、微波炉、电烤箱、热水器及石英取暖器等传统的加热方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个具体实施例中电源电压采集电路的原理图；

图3为本实用新型一个具体实施例中电流采集电路的原理图；

图4为本实用新型一个具体实施例中过压过流保护电路的原理图；

图5为本实用新型一个具体实施例中IGBT开关的原理图；

图6为本实用新型一个具体实施例中控制信号输入电路的原理图；

图7为本实用新型一个具体实施例中故障反馈信号输出电路的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1所示，纯电动汽车的空调制热系统，包括中央处理器、IGBT开关、电源电压采集电路、电流采集电路、过压过流保护电路、电源及PTC加热体，其中，本实施例的中央处理器采用美国微芯公司(Microship)生产的高性能中高档PIC单片机PIC16F1937，其具有内部哈弗结构、指令流水线操作、执行速度快、工作可靠、市场占有率高等特点。本实施例的IGBT开关、电源电压采集电路、电流采集电路及过压过流保护电路均与中央处理器连接，电流采集电路与过压过流保护电路连接，电流采集电路和过压过流保护电路均与IGBT开关连接，PTC加热体与电源和IGBT开关连接，PTC加热体、IGBT开关及中央处理器三者连通的线路形成加热回路。

本实施例的IGBT开关用于接收中央处理器和过压过流保护电路发送的指令来控制加热回路的通断；电源电压采集电路用于对电源的电压进行采集，并将采集的电压信号发送至中央处理器；电流采集电路用于实时采集加热回路中的电流，并将采集的电流信号发送至中央处理器，以及用于加热回路短路时直接关闭IGBT开关；过压过流保护电路用于接收中央处理器发送的驱动信号并在接收到驱动信号后关闭IGBT开关；电源用于为PTC加热体供电；PTC加热体用于在加热回路导通时发热；中央处理器用于接收开关指令来驱动IGBT开关，以及用于接收电源电压采集电路采集的电压信号和电流采集电路采集的电流信号，并在拾取到过压或过流信号后驱动过压过流保护电路启动。

本实施例的电源电压采集电路如图2所示，，电源电压VCC通过电阻R205、R211、R208进入中央处理器，由中央处理器判断VCC是否过压。

本实施例的电流采集电路如图3所示，U3D、R505、R506、R507、R508、C502和R510组成差分放大电路，对加热回路中的电流信号进行差分放大，通过R357进入中央处理器，由中央处理器判断加热回路中电流是否过流，另一方面，放大的信号通过U3A进行比较放大(比较参考由R511和R512分压比例决定)，输出到过压过流保护电路。

本实施例的过压过流保护电路如图4所示，U2A为D触发器，触发器的4脚(清零端)接至电流采集电路中U3A输出端，在上电时，若加热回路有短路现象，电流采集电路中U3A输出的高电平信号使D触发器U2A的2脚输出高电平，将Q110的集电极电位拉低。

本实施例的IGBT开关如图5所示，IGBT开关受两种信号控制，一种是由过压过流保护电路输出信号对IGBT硬关断，控制原理为：上电短路时，在输出过压过流保护电路中Q110集电极电位拉低后，使得由Q107和Q108组成的图腾柱下管Q108导通，使IGBT芯片G极放电而关闭；另一种是由中央处理器输出信号对IGBT进行软开关，当输出高电平的开启信号时，Q105集电极因导通而拉低，使Q106导通，集电极输出高电平，使图腾柱上管Q107导通，其发射极输出高电平信号，通过电阻R315后使IGBT芯片G极得电而导通，最终使PTC加热体得电工作，反之，当输出低电平的关闭信号时，Q105截止，导致Q112导通，使其集电极被拉低，导致图腾柱下管Q108导通，使得IGBT芯片G极放电而关闭，最终使PTC加热体断电而不工作。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的中央处理器连接有控制信号输入电路和故障反馈信号输出电路，其中，控制信号输入电路和故障反馈信号输出电路均设有光耦芯片，中央处理器接收的开关指令经控制信号输入电路处理后输入。

本实施例的控制信号输入电路如图6所示，空调面板的控制信号通过光耦芯片U301输入到中央处理器。本实施例的故障反馈信号输出电路如图7所示，由中央处理器输出的各种故障反馈信号通过光耦U304芯片输出。

实施例3：

本实施例在实施例1或实施例2的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的PTC加热体的数量为两个，每个PTC加热体对应设有一个IGBT开关和一个过压过流保护电路。每个PTC加热体对应的IGBT开关用于控制该PTC加热体所在加热回路的通断，每个PTC加热体对应的过压过流保护电路用于对该PTC加热体所在加热回路实施保护。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。