基于can總線的電動客車電動空調(diào)技術的制作方法
【專利摘要】基于CAN總線的電動客車電動空調(diào)技術采用的技術方案如圖1和圖2所示。如圖1為系統(tǒng)功能接線圖，圖2為控制器實物圖。圖1所示，系統(tǒng)由控制面板和空調(diào)控制器(頂部控制器)組成，通過CAN總線相連接，進行數(shù)據(jù)交換。面板控制器布置在司機附近，方便進行操作；空調(diào)控制器布置在客車頂部，較近進行完成對壓縮機、冷凝風機和蒸發(fā)風機的控制和信號檢測。司機通過操作面板完成空調(diào)的操作和設定，面板控制器通過CAN總線將司機的操作命令發(fā)給頂部控制器，頂部控制器通過適當?shù)目刂扑惴ㄍ瓿蓪嚎s機、冷凝風機和蒸發(fā)風機的變頻控制，同時將采集的信號發(fā)給面板進行顯示和報警。
【專利說明】基于CAN總線的電動客車電動空調(diào)技術
【技術領域】
[0001]本技術適用于遵從CAN總線通信的電動汽車電動空調(diào)【技術領域】。
【背景技術】
[0002]石油危機和環(huán)境污染等問題的日益突出，使得電動汽車越來越引起社會的重視，成為了未來汽車的發(fā)展方向。電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比，在國外仍然處于產(chǎn)業(yè)化初期準備階段，與之相關的高新技術及產(chǎn)品還依賴于配套供應商的支持，尚未形成新的工業(yè)體系。同時，在發(fā)達國家，傳統(tǒng)汽車工業(yè)已形成的龐大生產(chǎn)規(guī)模和社會基礎設施的投入，以及發(fā)展的強大慣性，在某種意義上可能構成了阻礙其發(fā)展新一代汽車的社會成本，使他們難以下決心實現(xiàn)根本性的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，從而有可能為我國贏得寶貴的時間。傳統(tǒng)汽車上的空調(diào)系統(tǒng)從內(nèi)燃機獲得動力，采用機械式壓縮機，非獨立式驅(qū)動轉(zhuǎn)速受內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速限制，車室熱負荷大；電動汽車上的電動空調(diào)系統(tǒng)以電池作為能量來源，不能以內(nèi)燃機作為空調(diào)的驅(qū)動部件，采用電動壓縮機，車室熱負荷小。這些方面的變化使得電動汽車空調(diào)系統(tǒng)不能全部采用以往的空調(diào)系統(tǒng)部件及控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種電動汽車變頻空調(diào)的控制方法和裝置，采用一個符合CAN2.0B協(xié)議的控制器來控制空調(diào)的運作，可以與車內(nèi)其他的系統(tǒng)通過CAN總線進行資源共享和信息互通。變頻控制方法降低系統(tǒng)能耗，提高舒適性。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
[0005]一種電動汽車電動空調(diào)變頻控制方法，包括以下步驟:
[0006]1、在系統(tǒng)中設置帶有第一單片機的空調(diào)控制器模塊和帶有第二單片機的空調(diào)控制器面板兩大部件，空調(diào)控制模塊和空調(diào)控制器面板以CAN總線形式進行數(shù)據(jù)交換；
[0007]2、空調(diào)控制器面板(第二單片機)接收到操作信息后將操作信息轉(zhuǎn)化為控制指令通過CAN總線發(fā)送給空調(diào)控制模塊(第一單片機)；
[0008]3、空調(diào)控制模塊接收到控制指令后，將控制指令轉(zhuǎn)化成相應控制輸出(如繼電器控制輸出和DA輸出)，變頻器采集這些信號并相應控制壓縮機、風機變頻控制；空調(diào)控制模塊采集控制部件狀態(tài)并對CAN總線狀態(tài)進行診斷，以此實現(xiàn)對部件的保護，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)可靠運行；
[0009]4、空調(diào)控制模塊、空調(diào)控制器面板同時向CAN總線反饋信息；
[0010]5、空調(diào)控制器面板收到信息后，通過顯示模塊予以顯示。
[0011]6、所述第I步中的空調(diào)控制器面板實時采集司機操作命令，當檢測到新風命令后通過CAN總線向空調(diào)控制模塊發(fā)送新風命令，空調(diào)控制模塊接收到此命令以后打開新風裝置。
[0012]空調(diào)控制模塊采集到故障時候(如在空調(diào)正常運行過程中出現(xiàn)壓縮機壓力過高、壓縮機溫度過高、盤管溫度過高、CAN總線通信故障時)，空調(diào)控制模塊關閉空調(diào)控制輸出，在控制面板中顯示錯誤，并顯示錯誤代碼。故障解決后再次啟動空調(diào)開關，空調(diào)可正常運行。
[0013]所述的空調(diào)控制模塊通過溫度采集車輛內(nèi)空調(diào)回風口位置的溫度，實現(xiàn)壓縮機的變頻控制?？照{(diào)控制器面板通過采集電源電壓，實現(xiàn)工作電壓異常保護功能(如當車輛電源電壓高于32V持續(xù)5S時，空調(diào)控制面板會發(fā)送停止輸出命令；當車輛電源電壓低于20V持續(xù)5S時，空調(diào)控制面板會發(fā)送停止制冷命令)。
[0014]一種汽車空調(diào)智能控制裝置，包括空調(diào)控制模塊和空調(diào)控制器面板，其中空調(diào)控制面板句括:
[0015]按鍵信號采集及顯示電路，以按鍵的方式采集輸入的空調(diào)控制信息并進行信息顯示；
[0016]第二單片機其輸入端連接面板設置鍵盤電路，輸出端連接顯示電路，同時輸出端連接CAN總線收發(fā)驅(qū)動電路，與汽車CAN總線進行數(shù)據(jù)交換；
[0017]空調(diào)控制模塊包括:
[0018]第一單片機其輸入端連接有CAN總線收發(fā)驅(qū)動電路和開關采集電路，與CAN總線進行數(shù)據(jù)交換，采集空調(diào)附件狀態(tài)，其輸出端與繼電器、功率器件及DA輸出電路連接；繼電器控制輸出電路，包括與第一單片機連接的繼電器驅(qū)動電路和與空調(diào)繼電器連接的繼電器輸出電路，對空調(diào)附件進行控制。溫度采集電路，采集汽車車輛空調(diào)進風口處(車外)、車輛空調(diào)出風口處(車內(nèi))、空調(diào)蒸發(fā)器盤管處的溫度；電壓電流采集電路，采集電動汽車空調(diào)輸入電壓、工作電流。指示燈驅(qū)動電路，以顯示系統(tǒng)電源狀態(tài)、CAN總線通信狀態(tài)、高低壓狀態(tài)、蒸發(fā)狀態(tài)、新風狀態(tài)以及制冷制熱狀態(tài)等。
[0019]采用上述方案后，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]首先，本發(fā)明是基于汽車本身的CAN總線形式進行數(shù)據(jù)傳輸，可靠性非常高，十分適合汽車環(huán)境。同時，符合CAN2.0B協(xié)議，可以與車內(nèi)其他系統(tǒng)的CAN模塊進行資源共享和信息互通。采用CAN總線形式通信，可以減少現(xiàn)有空調(diào)控制技術中80%的線束，大大降低線束成本，減少安全隱患。
[0021]其次，本發(fā)明采用壓縮機變頻控制，根據(jù)車室溫度與設定溫度的差值變化進行輸出頻率調(diào)整，改變壓縮機轉(zhuǎn)速，在熱負荷較小時降低轉(zhuǎn)速，有效減小車室溫度超調(diào)，更為節(jié)倉泛。
[0022]說明書附圖
[0023]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)實施接線圖；
[0024]圖2是本發(fā)明較佳實施例模塊外觀圖；
[0025]圖3是本發(fā)明較佳實施例中空調(diào)控制器面板的電路圖；
[0026]圖4是本發(fā)明較佳實施例中空調(diào)控制模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0027]結合附圖，對本發(fā)明做進一步詳細解釋。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明中包括兩大主要部件，空調(diào)控制模塊I和空調(diào)控制器面板2，兩者之間采用汽車CAN通訊總線連接。系統(tǒng)詳細接線原理如圖所示。
[0029]如圖3所示，空調(diào)控制器面板中包括第二單片機3，以及與它連接的鍵盤電路4、顯示電路5、第二 CAN總線收發(fā)電路6。
[0030]如圖4所示，空調(diào)控制模塊中包括第一單片機8，以及與它連接的第一總線CAN收發(fā)電路9，溫度、電壓、電流采集電路10，故障檢測電路11，繼電器輸出電路12，指示燈電路13。
[0031]結合圖3，第二單片機3選用瑞薩公司的R)888，共有64個管腳，工作電壓是+5V，配有一個電源電路7，將汽車上的直流電壓轉(zhuǎn)換成+5V的工作電壓，為第二單片機3供電。鍵盤電路4是采用10個按鍵并聯(lián)連接而成，分別連接在第二單片機3上的其中Pinl7-26上，采集使用者對空調(diào)的操作按鍵信息給第二單片機3中。
[0032]第二 CAN總線收發(fā)電路6是采用CAN收發(fā)器形成的電路，CAN收發(fā)器的Pinl，4連接在第二單片機3的Pin28，29上，CAN收發(fā)器的Pin6，7接入汽車CAN總線。第二 CAN總線收發(fā)電路6就是使得第二單片機3與第一單片機8和整車網(wǎng)絡能以汽車CAN總線形式進行數(shù)據(jù)交換。
[0033]車輛控制新風信號輸入電路也即鍵盤電路4接入到第二單片機3中，當有新風信號輸入時，產(chǎn)生信號輸送至第二單片機3中，然后第二單片機3接收到該信號后，則將此信號發(fā)送到CAN總線，空調(diào)控制模塊I接收到此命令以后打開汽車上的新風裝置。
[0034]結合圖4,第一單片機8米用瑞薩F0881芯片構成，同樣也配有電源電路14,為第一單片機8提供工作電壓。同時，為了使得空調(diào)控制模塊2的CAN總線通信，以第二單片機3同樣的方式連接有CAN總線收發(fā)電路9。電壓、溫度采集電路10是以采集電壓信號方式采集，Temp-1N(車輛空調(diào)回風口處)溫度、Temp-OUT(車輛外部)溫度、Temp-DFl (盤管)溫度，將采集的信號傳送給第一單片機8，這樣可以全方位了解汽車狀態(tài)，隨時掌握動向，對車內(nèi)情況進行變頻控制。
[0035]當檢測到車輛內(nèi)部溫度>設定溫度時，按下制冷開關，空調(diào)進入制冷狀態(tài)；頻率的計算公式是:f = fmin+ (Tr-Ts)*(fmax-fmin)/8ο
[0036]指示燈電路13是一個多個發(fā)光二極管并聯(lián)形成的支路，包括通信故障燈、變頻器I故障燈、變頻器2故障燈、變頻器3故障燈等。指示燈電路13就是為了將各個工作狀態(tài)明確表不。
[0037]本發(fā)明的對汽車的控制方法如下:
[0038]首先在鍵盤電路4上輸入想要設置的控制信號，然后輸送給第二單片機3中，產(chǎn)生相應指令給CAN總線，通過CAN總線傳輸，第一單片機8接收到該指令后，轉(zhuǎn)化成具體的操作命令給繼電器輸出電路12或變頻器輸出電路，然后通過繼電器輸出電路12或變頻器控制電路控制汽車空調(diào)改變。
[0039]同時，在第二單片機3上實時監(jiān)測空調(diào)新風信號輸入，在空調(diào)運行狀態(tài)下產(chǎn)生新風信號，此信號由第二單片機3上發(fā)送到CAN總線，空調(diào)控制模塊2接收到此命令以后打開汽車上的新風裝置。
[0040]在第二單片機3上實時監(jiān)測空調(diào)通風信號輸入，產(chǎn)生通風信號，檢測風量大小信號，將這兩個信號由第二單片機3上發(fā)送到CAN總線，空調(diào)控制模塊2接收到此命令以后打開汽車上的通風裝置并設定相應的變頻器頻率。
[0041]在第二單片機3上實時監(jiān)測空調(diào)制熱信號輸入，產(chǎn)生制熱信號，信號由第二單片機3上發(fā)送到CAN總線，第一單片機接收到信號后檢測車室溫度和設定溫度的關系，當滿足制熱條件時啟動換向閥，輸出電路接收到命令以后打開汽車上的制熱裝置并設定相應的變
頻器頻率。
[0042]第一單片機8電壓、溫度采集電路10是以采集電壓信號方式采集，Temp-1N(車輛空調(diào)回風口處)溫度、Temp-OUT(車輛外部)溫度、Temp-DFl (盤管)溫度，將采集的信號傳送給第一單片機8，這樣可以全方位了解汽車狀態(tài)，隨時掌握動向，對車內(nèi)情況進行變頻控制。
[0043]另外，本發(fā)明中還設有故障應對步驟，當在空調(diào)正常運行過程中出現(xiàn)壓縮機壓力過高、壓縮機溫度過高、盤管溫度過高、CAN總線通信故障時，第一單片機關閉除控制器及控制器面板外所有空調(diào)部件，在控制面板中顯示錯誤。按住故障診斷按鈕，顯示屏顯示錯誤代碼。故障解決后再次啟動空調(diào)開關，空調(diào)可正常運行。
【權利要求】
1.一種適用于電動汽車變頻空調(diào)系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟: 今在系統(tǒng)中設置帶有第一單片機的空調(diào)控制器模塊和帶有第二單片機的空調(diào)控制器面板兩大部件，空調(diào)控制模塊和空調(diào)控制器面板以CAN總線形式進行數(shù)據(jù)交換； 今空調(diào)控制器面板(第二單片機)接收到操作信息后將操作信息轉(zhuǎn)化為控制指令通過CAN總線發(fā)送給空調(diào)控制模塊(第一單片機)； 今空調(diào)控制模塊接收到控制指令后，將控制指令轉(zhuǎn)化成相應控制輸出(如控制繼電器輸出和DA輸出)，變頻器采集這些信號并實現(xiàn)相應壓縮機、風機變頻控制； 今空調(diào)控制模塊采集控制部件狀態(tài)并對CAN總線狀態(tài)進行診斷，以此實現(xiàn)對部件的保護，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)可靠運行； 今空調(diào)控制模塊、空調(diào)控制器面板同時向CAN總線反饋信息； 今空調(diào)控制器面板收到信息后，通過顯示模塊予以顯示； 今通過上位機軟件對空調(diào)控制器面板進行參數(shù)標定，以適應不同車型的多種需求。
2.如權利要求1所述的一種電動汽車電動空調(diào)控制方法，其特征在于:所述第I步中的第二單片機實時監(jiān)測車輛控制新風命令信號，當檢測到該信號，通過CAN總線向空調(diào)控制模塊發(fā)送新風命令，空調(diào)控制模塊接收到此命令以后打開汽車上的新風換向裝置。
3.如權利要求1所述的一種電動汽車電動空調(diào)控制方法，其特征在于:所述的第一單片機中采集到有故障應對步驟，當空調(diào)正常運行過程中出現(xiàn)壓縮機壓力過高、壓縮機溫度過高、盤管溫度過高、CAN總線通信故障時，第一單片機關閉控制輸出，在控制面板中顯示錯誤。按住面板診斷按鈕，顯示屏顯示錯誤代碼。故障解決后再次啟動空調(diào)開關，空調(diào)可正常運行。
4.如權利要求1所述的一種電動汽車電動空調(diào)控制方法，其特征在于:所述的第一單片機通過溫度采集電路采集車輛內(nèi)空調(diào)回風口位置的溫度，與面板設定溫度進行比對計算確定壓縮機及冷凝風機的工作頻率。
5.如權利要求1所述的一種電動汽車電動空調(diào)控制方法，其特征在于:所述的空調(diào)控制器模塊采集汽車車輛空調(diào)回風口處溫度、空調(diào)蒸發(fā)器盤管處溫度，通過CAN總線將溫度信號輸送給第一單片機；采集電動汽車空調(diào)輸入電壓、輸入電流，通過CAN總線將電壓電流信號傳遞給第一單片機。指示燈電路，從第一單片機上接出發(fā)光二極管，以顯示電源狀態(tài)、CAN總線通信狀態(tài)、高低壓狀態(tài)、蒸發(fā)狀態(tài)、新風狀態(tài)以及制冷制熱狀態(tài)。
【文檔編號】F24F11/02GK103912961SQ201310005717
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月8日 優(yōu)先權日:2013年1月8日
【發(fā)明者】南金瑞, 孫逢春, 林程, 王瑤, 周志超, 韓少劍, 祝麗, 黃鵬, 閻在春, 羅岳華 申請人:北京理工大學, 北京睿日車心科技有限公司, 湖南華強電氣有限公司