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基于CAN总线的电动客车电动空调技术.pdf

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基于 CAN 总线 电动 客车 空调 技术
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摘要
申请专利号:

CN201310005717.0

申请日:

2013.01.08

公开号:

CN103912961A

公开日:

2014.07.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法?#19978;?#24773;: 发明专利申请公布后的视为撤回 IPC(主分类):F24F 11/02申请公布日:20140709|||实质审查的生效IPC(主分类):F24F 11/02申请日:20130108|||公开
IPC分类号: F24F11/02; B60H1/00 主分类号: F24F11/02
申请人: 北京理工大学; 北京睿日车心科技有限公司; 湖南华强电气有限公司
发明人: 南金瑞; 孙逢春; 林程; 王瑶; 周志超; 韩少剑; 祝丽; 黄鹏; 阎在春; 罗岳华
地址: 100081 北京市海淀区中关村南大街5号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201310005717.0

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2017.08.08|||2014.08.06|||2014.07.09

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

基于CAN总线的电动客车电动空调技术采用的技术方案如图1和图2所示。如图1为系统功能接线图,图2为控制器实物图。图1所示,系统由控制面板和空调控制器(顶部控制器)组成,通过CAN总线相连接,进行数据交换。面板控制器布置在司机附近,方便进行操作;空调控制器布置在客车顶部,较近进行完成对压缩机、冷凝风机和蒸发风机的控制和信号检测。司机通过操作面板完成空调的操作和设定,面板控制器通过CAN总线将司机的操作命令发给顶部控制器,顶部控制器通过?#23454;?#30340;控制算法完成对压缩机、冷凝风机和蒸发风机的变频控制,同时将采集的信号发给面板进行显示和报警。

权利要求书

权利要求书
1.  一种适用于电动汽车变频空调系统的控?#21697;?#27861;,包括以下?#34903;瑁?nbsp;
在系统中设置带有第一单片机的空调控制器模块和带有第二单片机的空调控制器面板两大部件,空调控制模块和空调控制器面板以CAN总线形式进行数据交换; 
空调控制器面板(第二单片机)接收到操作信息后将操作信息转化为控制指令通过CAN总线发?#36879;?#31354;调控制模块(第一单片机); 
空调控制模块接收到控制指令后,将控制指令转化?#19978;?#24212;控制输出(如控制继电器输出和DA输出),变频器采集这些信号并实现相应压缩机、风机变频控制; 
空调控制模块采集控制部件状态并对CAN总线状态进行诊断,?#28304;?#23454;现对部件的保护,实现空调系统可靠运行; 
空调控制模块、空调控制器面板同时向CAN总线反馈信息; 
空调控制器面板收到信息后,通过显示模块予以显示; 
通过上位机软件对空调控制器面板进行参数标定,以适应不同车型的多?#20013;?#27714;。 

2.  如权利要求1所述的一种电动汽车电动空调控?#21697;?#27861;,其特征在于:所述第1步中的第二单片机实时监测车辆控制新风命令信号,当检测到该信号,通过CAN总线向空调控制模块发送新风命?#30591;?#31354;调控制模块接收到此命令以后打开汽车上的新风换向装置。 

3.  如权利要求1所述的一种电动汽车电动空调控?#21697;?#27861;,其特征在于:所述的第一单片机中采集到有?#25910;?#24212;对?#34903;瑁?#24403;空调正常运行过程中出现压缩机压力过高、压缩机温度过高、盘管温度过高、CAN总线通信?#25910;?#26102;,第一单片机关闭控制输出,在控制面板中显示错误。按住面板诊断按钮,显示?#26009;?#31034;错误代码。?#25910;?#35299;决后再次启动空调开关,空调可正常运行。 

4.  如权利要求1所述的一种电动汽车电动空调控?#21697;?#27861;,其特征在于:所述的第一单片机通过温度采集电路采集车辆内空调回风口位置的温度,与面板设定温度进行比对计算确定压缩机及冷凝风机的工作频率。 

5.  如权利要求1所述的一种电动汽车电动空调控?#21697;?#27861;,其特征在于:所述的空调控制器模块采集汽车车辆空调回风口处温度、空调蒸发器盘管处温度,通过CAN总线将温度信号输?#36879;?#31532;一单片机;采集电动汽车空调输入电压、输入电流,通过CAN总线将电压电流信号传递给第一单片机。指?#38236;?#30005;路,从第一单片机上接出发光二极管,以显示电源状态、CAN总线通信状态、高低压状态、蒸发状态、新风状态以及制冷制热状态。 

说明书

说明书基于CAN总线的电动客车电动空调技术
技术领域
本技术适用于遵从CAN总线通信的电动汽车电动空调技术领域。
背景技术
石油危机和环境污?#38236;?#38382;题的日益突出,使得电动汽车越来越引起社会的重视,成为?#23435;?#26469;汽车的发展方向。电动汽车与传统内燃机汽车相比,在国外仍然处于产业化初期准备阶?#21361;?#19982;之相关的高新技术及产品还依赖于配套供应商的支持,尚未形成新的工业体系。同时,在发达国家,传?#31216;?#36710;工业已形成的庞大生产规模和社会基础设施的?#24230;耄?#20197;及发展的强大惯性,在?#25345;?#24847;义上可能构成了阻碍其发展新一代汽车的社会成本,使他们难以下决心实?#25351;?#26412;性的战略转变,从而有可能为我国赢得宝贵的时间。传?#31216;?#36710;上的空调系统从内燃机获得动力,采用机械式压缩机,非独立式驱动转速受内燃机转速限制,车室热负荷大;电动汽车上的电动空调系统以电池作为能量来源,不能以内燃机作为空调的驱动部件,采用电动压缩机,车室热负?#23578; ?#36825;些方面的变化使得电动汽车空调系统不能全部采用以往的空调系统部件及控?#21697;?#27861;。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车变频空调的控?#21697;?#27861;和装置,采用一个符合CAN2.0B协议的控制器来控制空调的运作,可以与?#30340;?#20854;他的系统通过CAN总线进行资源共享和信息互通。变频控?#21697;?#27861;?#26723;?#31995;统能?#27169;?#25552;高舒?#24066;浴?
为了实现上述目的,本发明的解决方案是:
一种电动汽车电动空调变频控?#21697;?#27861;,包括以下?#34903;瑁?
1、在系统中设置带有第一单片机的空调控制器模块和带有第二单片机的空调控制器面板两大部件,空调控制模块和空调控制器面板以CAN总线形式进行数据交换;
2、空调控制器面板(第二单片机)接收到操作信息后将操作信息转化为控制指令通过CAN总线发?#36879;?#31354;调控制模块(第一单片机);
3、空调控制模块接收到控制指令后,将控制指令转化?#19978;?#24212;控制输出(如继电器控制输出和DA输出),变频器采集这些信号并相应控制压缩机、风机变频控制;空调控制模块采集控制部件状态并对CAN总线状态进行诊断,?#28304;?#23454;现对部件的保护,实现空调系统可靠运行;
4、空调控制模块、空调控制器面板同时向CAN总线反馈信息;
5、空调控制器面板收到信息后,通过显示模块予以显示。
6、所述第1步中的空调控制器面板实时采集司机操作命?#30591;?#24403;检测到新风命令后通过CAN总线向空调控制模块发送新风命?#30591;?#31354;调控制模块接收到此命令以后打开新风装置。
空调控制模块采集到?#25910;?#26102;候(如在空调正常运行过程中出现压缩机压力过高、压缩机温度过高、盘管温度过高、CAN总线通信?#25910;?#26102;),空调控制模块关闭空调控制输出,在控制面板中显示错误,并显示错误代码。?#25910;?#35299;决后再次启动空调开关,空调可正常运行。
所述的空调控制模块通过温度采集车辆内空调回风口位置的温度,实现压缩机的变频控制。空调控制器面板通过采集电源电压,实现工作电压异常保护功能(如当车辆电源电压高于32V?#20013;?S时,空调控制面板会发送停止输出命?#30591;?#24403;车辆电源电压低于20V?#20013;?S时,空调控制面板会发送停止制冷命令)。
一?#21046;?#36710;空调智能控制装置,包括空调控制模块和空调控制器面板,其中空调控制面板句括:
按键信号采集及显示电路,以按键的方式采集输入的空调控制信息并进行信息显示;
第二单片机其输入端连?#29992;?#26495;设置键盘电路,输出端连接显示电路,同时输出端连接CAN总线收发驱动电路,与汽车CAN总线进行数据交换;
空调控制模块包括:
第一单片机其输入端连接有CAN总线收发驱动电路和开关采集电路,与CAN总线进行数据交换,采集空调附件状态,其输出端与继电器、功率器件及DA输出电路连接;继电器控制输出电路,包括与第一单片机连接的继电器驱动电路和与空调继电器连接的继电器输出电路,对空调附件进行控制。温度采集电路,采集汽车车辆空调进风口处(车外)、车辆空调出风口处(?#30340;?、空调蒸发器盘管处的温度;电压电流采集电路,采集电动汽车空调输入电压、工作电流。指?#38236;?#39537;动电路,以显示系统电源状态、CAN总线通信状态、高低压状态、蒸发状态、新风状态以及制冷制热状态等。
采用上述方案后,本发明具有以下有益效果:
首先,本发明是基于汽车本身的CAN总线形式进行数据传输,可靠性非常高,十分适合汽车环境。同时,符合CAN2.0B协议,可以与?#30340;?#20854;他系统的CAN模块进行资源共享和信息互通。采用CAN总线形式通信,可以减少现有空调控制技术中80%的线束,大大?#26723;?#32447;束成本,减少安全隐患。
其次,本发明采用压缩机变频控制,根据车室温度与设定温度的差?#24403;?#21270;进行输出频率调整,改变压缩机转速,在热负荷较小时?#26723;?#36716;速,有效减小车室温度超调,更为节能。
说明书附图
图1是本发明系统实施接线图;
图2是本发明较佳实施例模块外观图;
图3是本发明较佳实施例中空调控制器面板的电路图;
图4是本发明较佳实施例中空调控制模块的电路图。
具体实施方式
结合附图,对本发明做进一?#36739;晗附?#37322;。
如图1所示,本发明中包括两大主要部件,空调控制模块1和空调控制器面板2,两者之间采用汽车CAN通讯总线连接。系统详细接线原理如图所示。
如图3所示,空调控制器面板中包括第二单片机3,以及与它连接的键盘电路4、显示电路5、第二CAN总线收发电路6。
如图4所示,空调控制模块中包括第一单片机8,以及与它连接的第一总线CAN收发电路9,温度、电压、电流采集电路10,?#25910;?#26816;测电路11,继电器输出电路12,指?#38236;?#30005;路13。
结合图3,第二单片机3选用瑞萨公司的F0888,共有64个管脚,工作电压是+5V,配有一个电源电路7,将汽车上的直流电压转换成+5V的工作电压,为第二单片机3供电。键盘电路4是采用10个按键并联连接而成,分别连接在第二单片机3上的其中Pin17-26上,采集使用者对空调的操作按键信息给第二单片机3中。
第二CAN总线收发电路6是采用CAN收发器形成的电路,CAN收发器的Pin1,4连接在第二单片机3的Pin28,29上,CAN收发器的Pin6,7接入汽车CAN总线。第二CAN总线收发电路6就是使得第二单片机3与第一单片机8和整车网络能以汽车CAN总线形式进行数据交换。
车辆控制新风信号输入电路?#24067;?#38190;盘电路4接入到第二单片机3中,当有新风信号输入时,产生信号输送至第二单片机3中,然后第二单片机3接收到该信号后,则将此信号发送到CAN总线,空调控制模块1接收到此命令以后打开汽车上的新风装置。
结合图4,第一单片机8采用瑞萨F0881芯片构成,同样也配有电源电路14,为第一单片机8提供工作电压。同时,为了使得空调控制模块2的CAN总线通信,以第二单片机3同样的方式连接有CAN总线收发电路9。电压、温度采集电路10是以采集电压信号方式采集,Temp-IN(车辆空调回风口处)温度、Temp-OUT(车辆外部)温度、Temp-DFl(盘管)温度,将采集的信号传?#36879;?#31532;一单片机8,这样可以全方位?#31169;?#27773;车状态,随时掌握动向,对?#30340;?#24773;况进行变频控制。
当检测到车辆内部温度>设定温度时,按下制冷开关,空调进入制冷状态?#40644;?#29575;的计算公式是:f=fmin+(Tr-Ts)*(fmax-fmin)/8。
指?#38236;?#30005;路13是一个多个发光二极管并联形成的支路,包括通信?#25910;系啤?#21464;频器1?#25910;系啤?#21464;频器2?#25910;系啤?#21464;频器3?#25910;系频取?#25351;?#38236;?#30005;路13就是为?#31169;?#21508;个工作状态明确表示。
本发明的对汽车的控?#21697;?#27861;如下:
首先在键盘电路4上输入想要设置的控制信号,然后输?#36879;?#31532;二单片机3中,产生相应指令给CAN总线,通过CAN总线传输,第一单片机8接收到该指令后,转化成具体的操作命令给继电器输出电路12或变频器输出电路,然后通过继电器输出电路12或变频器控制电路控?#30772;?#36710;空调改变。
同时,在第二单片机3上实时监测空调新风信号输入,在空调运行状态下产生新风信号,此信号由第二单片机3上发送到CAN总线,空调控制模块2接收到此命令以后打开汽车上的新风装置。
在第二单片机3上实时监测空调通风信号输入,产生通风信号,检测风量大小信号,将这两个信号由第二单片机3上发送到CAN总线,空调控制模块2接收到此命令以后打开汽车上的通风装置并设定相应的变频器频率。
在第二单片机3上实时监测空调制热信号输入,产生制热信号,信号由第二单片机3上发送到CAN总线,第一单片机接收到信号后检测车室温度和设定温度的关系,当满足制热条件时启动换向阀,输出电?#26041;?#25910;到命令以后打开汽车上的制热装置并设定相应的变频器频率。
第一单片机8电压、温度采集电路10是以采集电压信号方式采集,Temp-IN(车辆空调回风口处)温度、Temp-OUT(车辆外部)温度、Temp-DFl(盘管)温度,将采集的信号传?#36879;?#31532;一单片机8,这样可以全方位?#31169;?#27773;车状态,随时掌握动向,对?#30340;?#24773;况进行变频控制。
另外,本发明中还设有?#25910;?#24212;对?#34903;瑁?#24403;在空调正常运行过程中出现压缩机压力过高、压缩机温度过高、盘管温度过高、CAN总线通信?#25910;?#26102;,第一单片机关闭除控制器及控制器面板外所有空调部件,在控制面板中显示错误。按住?#25910;?#35786;断按钮,显示?#26009;?#31034;错误代码。?#25910;?#35299;决后再次启动空调开关,空调可正常运行。

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