專利名稱：電動汽車空調(diào)直流高壓電路的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及客車空調(diào)直流高壓電路，具體涉及一種具有預充及防反接功能的新能源客車空調(diào)直流高壓電路。
背景技術(shù)：
新能源(電動汽車)客車是未來城市交通工具的發(fā)展方向。現(xiàn)有的電動汽車頂置式電動空調(diào)主要由三相交流電動壓縮機和交流風機組成，空調(diào)供電主要由車輛直流高壓電逆變轉(zhuǎn)化而來。各大空調(diào)廠家電動空調(diào)內(nèi)部高壓電路主要采用直流接觸器、快速熔斷器、 直流電抗和變頻器等組成。其中，直流接觸器控制高壓變頻器直流高壓的通斷，快速熔斷器對高壓過電流起到保護作用，直流電抗器對直流母線電流起到平緩作用，變頻器主要為交-直-交變頻器，調(diào)節(jié)著空調(diào)壓縮機和風機的電壓和頻率。現(xiàn)在電動車輛除空調(diào)頂置自帶的過流短路保護裝置外，都還會在車輛總電控箱為各單獨系統(tǒng)配置快速熔斷器。按空調(diào)功耗一般配置50A的快速熔斷器。各大空調(diào)廠家的空調(diào)頻繁啟動過程中都會多次燒斷該快速熔斷器。該問題產(chǎn)生的主要原因有1、當空調(diào)首次啟動時是瞬間將500多伏甚至更高的電壓給變頻器電容C充電，這就會產(chǎn)生一個很高的沖擊電流；2、在空調(diào)斷電后瞬間恢復供電時，在上電瞬間會產(chǎn)生一個電壓差，當變頻器還沒達到完全放電的情況下，時間越長電壓差就會越大，該電壓差給變頻器電容C充電時也會產(chǎn)生一個極高的脈沖電流。由于普通空調(diào)電路中無任何限流措施，兩種情況下導致在啟動的幾毫秒內(nèi)電流實際測量值一般能達到300-500A，該沖擊電流極容易燒斷直流母線中的按正常容量配置的快速熔斷器。因此，主要電動空調(diào)制造商普遍采取的措施是為系統(tǒng)配置更大容量的快速熔斷
ο目前市場上所使用的電動汽車空調(diào)直流高壓電路所涉及的技術(shù)缺陷有T空調(diào)整車正常工作電流一般小于30A，但啟動電流大，極易燒斷直流母線中配置的50A快速熔斷器；為避免頻繁燒斷快速熔斷器，通常配置較大容量的快速熔斷器，這樣雖然能避免頻繁燒斷快速熔斷器。但在正常情況下的過電流情況下，大容量的快速熔斷器不能很好的保護高壓電路電氣設備；直流電路主要為空調(diào)中風機變頻器和壓縮機變頻器供電，變頻器通常為交-直-交方式。市場上現(xiàn)有變頻器一般都為內(nèi)部無電容預充電路，若采用內(nèi)部帶預充電路變頻器，需向變頻器廠家特殊定制，這樣會進一步增加整個空調(diào)系統(tǒng)成本；在現(xiàn)在電動客車還不能大規(guī)模運營的情況下，更加限制了其應用與推廣。另外通過變頻器自身預充電路， 在多個變頻器并聯(lián)使用情況下，單個變頻器的沖擊電流還會較大，對電流限制作用無直流母線中單一預充電路作用明顯?！鲱l繁大沖擊電流不僅損壞直流母線中的快速熔斷器及印刷電路板，也會損害變
3頻器中整流模塊，降低了空調(diào)系統(tǒng)的可靠性。大沖擊電流還會對車載電池產(chǎn)生一定的危害。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型解決的技術(shù)問題是，吸收前期電動汽車空調(diào)的開發(fā)經(jīng)驗，提供一種電動汽車上使用的變頻空調(diào)直流電路預充系統(tǒng)，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)低電流平緩啟動，確保了整車高壓系統(tǒng)的安全，減少對車載電池的損害。本實用新型采用的技術(shù)手段為具有預充及防反接功能的新能源客車空調(diào)直流高壓電路，包括依次串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器；其特征在于，所述第一直流接觸器的兩端還并聯(lián)有第二支路，該第二支路由串聯(lián)的第二直流接觸器和耐高壓電阻構(gòu)成；還設有微處理器與第一直流接觸器和第二直流接觸器相連，由微處理器進行預充控制，設置1 30秒的預充時間；并由微處理器對第一直流接觸器和第二直流接觸器進行控制，由第二接觸器啟動空調(diào)，耐高壓電阻限制空調(diào)系統(tǒng)的啟動電流，再斷開第二接觸器和聯(lián)動接通第一接觸器，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的平緩啟動。與上述方案等同的技術(shù)方案還有一種具有預充及防反接功能的新能源客車空調(diào)直流高壓電路，包括依次串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器；其特征在于，所述串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器電路中還串聯(lián)有第二直流接觸器，并且所述第一直流接觸器的兩端還并聯(lián)一個耐高壓電阻；還設有微處理器與第一直流接觸器和第二直流接觸器相連，由微處理器控制進行預充控制，檢測變頻器電容端直流電壓下降到額定電壓的10% 100%時啟動空調(diào)預充電路，耐高壓電阻限制空調(diào)系統(tǒng)的啟動電流，再斷開第二接觸器和聯(lián)動接通第一接觸器，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的平緩啟動。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型通過在原電路系統(tǒng)中增加一個第二直流接觸器和一個耐高壓電阻，實現(xiàn)了對整個空調(diào)系統(tǒng)電路的預充。本實用新型對原電路改動很小，成本低廉、實用性強，且效果明顯。另外，此設計并沒有增大快速熔斷器的電流保護值，這樣在達到限制空調(diào)系統(tǒng)啟動電流的情況下同時保留了空調(diào)系統(tǒng)的原有安全特性。減少了對車載電池的損害，同時也提高了整車的電氣安全。

圖1是本實用新型第一實施方式的電路原理圖。圖2是本實用新型第二實施方式的電路原理圖。圖3是傳統(tǒng)電動空調(diào)和帶預充電路電動空調(diào)啟動電流峰值衰減對比示意圖。其中，1 一新增第二直流接觸器，2 —第一直流接觸器，3 —耐高壓電阻R，4 一快速熔斷器，5—直流電抗。
具體實施方式
參見圖1，現(xiàn)有的電車空調(diào)高壓控制電路為單一直流接觸器2和快速熔斷器4串聯(lián)電路，在面板制冷、制熱、通風請求時吸合原有第一直流接觸器2給各變頻器通電。DC直流主要接在變頻器DC+、DC-接線端，這種方式下，非專業(yè)人員極易將直流正負極接反，這樣很容易燒壞變頻器。[0021]本實用新型在空調(diào)系統(tǒng)直流回路給各變頻器R、T接線端供電。電源防反接裝置可采用一單獨整流模塊或變頻器內(nèi)部整流單元。這樣在空調(diào)外部電路正負極接反的情況下仍可正常工作，也不會燒壞變頻器。空調(diào)核心控制采用微處理器控制，確保空調(diào)運行可靠，保護靈敏。如圖1，直流預充電路采用新增第二直流接觸器1和耐高壓電阻(R)3串聯(lián)形成的第二支路與空調(diào)原有的第一直流接觸器2并聯(lián)后經(jīng)快速熔斷器4和直流電抗5給變頻器供電。整個預充的實現(xiàn)過程為在面板制冷、制熱、通風請求時，先經(jīng)過微處理器內(nèi)部延時去抖動防止誤操作，幾秒后啟動新增第二直流接觸器1，直流高壓通過此接觸器1和耐高壓電阻 3后給空調(diào)系統(tǒng)中風機變頻器和壓縮機變頻器供電，由于此時無任何負載，直流高壓先通過耐高壓電阻(R) 3對變頻器中電容6進行充電。所述微處理器采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，本實用新型另一種實施方式為，如圖2所示，直流預充電路采用原有第一直流接觸器2和耐高壓電阻3并聯(lián)再與新增第二直流接觸器1串聯(lián)后經(jīng)快速熔斷器4和直流電抗 5給變頻器供電。整個預充的實現(xiàn)過程為在面板制冷、制熱、通風請求時，先經(jīng)過微處理器內(nèi)部延時去抖動防止誤操作，幾秒后啟動第二直流接觸器1，直流高壓通過此接觸器1和耐高壓電阻3后給空調(diào)系統(tǒng)中風機變頻器和壓縮機變頻器供電，由于此時無任何負載，直流高壓先通過耐高壓電阻(R) 3對變頻器中電容6進行充電。上述兩種具有預充及防反接功能的電動汽車空調(diào)直流高壓電路，預充過程主要有如下兩種控制方式1、采取開機定時預充，經(jīng)過多次實踐總結(jié)，預充時間根據(jù)不同情況，可從采取 Is 30s的延時；2、通過內(nèi)部程序?qū)χ绷麟妷翰蓸樱斪冾l器DC端直流電壓下降到一定的值以下啟動預充電路，該電壓值可為系統(tǒng)額定工作電壓的10% 100%。兩種情況下，耐高壓電阻(R) 3可以吸收開啟電流的峰值，極大地減小變頻器中電容6的充電電流，使得開啟電流在正常工作電流范圍之內(nèi)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的平緩啟動，另外峰值衰減可以防止整流模塊損壞。當變頻器中電容6已經(jīng)充電完成。再閉合原有的第一高壓接觸器2，對新增的第一直流接觸器1和耐高壓電阻(R) 3分支(圖1)或耐高壓電阻(R) 3 (圖2)短路對系統(tǒng)進行正常供電，原第一直流接觸器2閉合后再分時啟動風機和壓縮機變頻器，此時，電阻支路并不承受空調(diào)工作電流，并不會損壞。通過此種設計，能大幅降低空調(diào)啟動電流，避免了在空調(diào)頻繁啟動過程中燒斷直流母線中正常配置的快速熔斷器。另外， 此電路設計沒有增大系統(tǒng)中快速熔斷器的電流保護值，這樣，能很好的保護在正常工作時電路的異常過電流情況。圖3是傳統(tǒng)電動空調(diào)和帶預充電路電動空調(diào)啟動電流大小對比示意圖。實驗數(shù)據(jù)表明，普通電路空調(diào)啟動電流啟動電流最大值能達到500A以上，帶預充電路能將空調(diào)啟動電流限制在50A以下。該數(shù)據(jù)也表明，該預充電路達到了預期的效果，具有實際應用意義。本實用新型在分析了空調(diào)啟動沖擊電流產(chǎn)生原因的情況下，借鑒原有電動空調(diào)設計經(jīng)驗下，通過在原系統(tǒng)主電路中增加直流接觸器和電阻形式的預充電路實現(xiàn)對啟動情況下的限流，大大衰減了峰值電流，取得了明顯的效果。本實用新型在保留原有空調(diào)各項保護措施的情況下，通過在直流母線中增加系統(tǒng)統(tǒng)一預充限流電路解決空調(diào)大沖擊電流問題，達到了預期的效果，對整車電路電氣安全和車載電池起到了很好的保護作用。 對本實用新型實例中采取的方法，在本實用新型的方法與原則下，所在的任何修改、等同替換、改進等，都含在本實用新型保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.電動汽車空調(diào)直流高壓電路，包括依次串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器；其特征在于，所述第一直流接觸器的兩端還并聯(lián)有第二支路，該第二支路由串聯(lián)的第二直流接觸器和耐高壓電阻構(gòu)成；還設有微處理器與第一直流接觸器和第二直流接觸器相連，由微處理器進行預充控制，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的平緩啟動。
2.電動汽車空調(diào)直流高壓電路，包括依次串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器；其特征在于，所述串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器電路中還串聯(lián)有第二直流接觸器，并且所述第一直流接觸器的兩端還并聯(lián)一個耐高壓電阻； 還設有微處理器與第一直流接觸器和第二直流接觸器相連，由微處理器控制進行預充控制，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的平緩啟動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電動汽車空調(diào)直流高壓電路，其特征在于，所述所述第二直流接觸器為一高壓直流接觸器，耐高壓電阻為普通炭膜電阻。
專利摘要電動汽車空調(diào)直流高壓電路，包括依次串聯(lián)的第一直流接觸器、快速熔斷器、直流電抗和變頻器；所述第一直流接觸器的兩端還并聯(lián)有第二支路，該第二支路由串聯(lián)的第二直流接觸器和耐高壓電阻構(gòu)成；還設有微處理器與第一直流接觸器和第二直流接觸器相連，由微處理器進行預充控制，設置1～30秒的預充時間；并由微處理器對第一直流接觸器和第二直流接觸器進行控制，由第二接觸器啟動空調(diào)，耐高壓電阻限制空調(diào)系統(tǒng)的啟動電流，再斷開第二接觸器和聯(lián)動接通第一接觸器，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的平緩啟動。本實用新型對原電路改動很小，成本低廉、實用性強，且效果明顯。另外，此設計并沒有增大快速熔斷器的電流保護值，這樣在達到限制空調(diào)系統(tǒng)啟動電流的情況下同時保留了空調(diào)系統(tǒng)的原有安全特性。減少了對車載電池的損害，同時也提高了整車的電氣安全。
文檔編號H02H3/08GK202121321SQ20112025074
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者熊國輝, 陳軍, 黃 益 申請人:重慶松芝汽車空調(diào)有限公司