一种电动汽车空调电动压缩机控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车空调电动压缩机控制系统,包括微处理器模块、数据采集模块、运放模块、比较器模块、驱动模块，所述微处理器模块分别与所述数据采集模块、运放模块、比较器模块、驱动模块连接，所述数据采集模块经所述运放模块与所述比较器模块连接，所述控制系统还包括低压电源模块和高压电源模块，所述低压电源模块分别与所述微处理器模块、运放模块、驱动模块连接，所述高压电源模块分别与所述数据采集模块、所述驱动模块连接。本发明专利技术可以提供380V、12V、15V、3.3V、5V电压，而且高压电源与低压电源实现物理隔离，互不干扰；而且本发明专利技术具有欠压、过压、过流以及温度过高保护功能，可确保汽车空调电动压缩机安全、平稳、高效运行。

A Control System of Electric Compressor for Electric Vehicle Air Conditioning and Its Control Method

The invention discloses an electric compressor control system for automobile air conditioning, which comprises a microprocessor module, a data acquisition module, an op-amp module, a comparator module and a driving module. The microprocessor module is connected with the data acquisition module, an op-amp module, a comparator module and a driving module respectively. The data acquisition module is connected with the comparator module through the op-amp module. The control system also includes a low-voltage power supply module and a high-voltage power supply module. The low-voltage power supply module is connected with the microprocessor module, the operational amplifier module and the driving module respectively, and the high-voltage power supply module is connected with the data acquisition module and the driving module respectively. The invention can provide 380V, 12V, 15V, 3.3V, 5V voltage, and physical isolation between high-voltage power supply and low-voltage power supply without interference; moreover, the invention has the protection functions of under-voltage, over-voltage, over-current and over-high temperature, which can ensure the safe, stable and efficient operation of the electric compressor of automobile air conditioning.

【技术实现步骤摘要】
一种电动汽车空调电动压缩机控制系统及其控制方法
本专利技术涉及汽车空调控制系统，特别涉及一种电动汽车空调电动压缩机控制系统及其控制方法。
技术介绍
电动汽车中的电池包括蓄电池和动力电池组，其中蓄电池可以产生12V的低压，动力电池组可以产生400V左右的高压。对于电动汽车的空调电动压缩机控制系统而言，其中需要用到多种高低压电源，传统的电源供给方案由于没有实现物理隔离，难以确保高低压电源不相互干扰造成电动压缩机工作不稳定，且原件选择上，采用分立元件不仅体积大而且数量多，很难保证压缩机的工作可靠性。中国专利技术专利CN200310124504.6公开了一种空调用电动压缩机控制器，解决了无位置传感器的电动机运行控制的技术难题，但是没有涉及电动压缩机控制器中高低压电源供给问题。中国技术专利CN201520727957.6公开了一种客车电动空调电路，通过使用DC/DC变压器，实现750V高压和24V低压之间的切换，但其只能实现一种电压的切换，无法应对多种电压的切换。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽车空调电动压缩机控制系统，在实现高低压电源的供给同时实现高压电源与低压电源物理隔离。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：汽车空调电动压缩机控制系统，用于控制380V三相直流无刷电机，所述控制系统包括微处理器模块、运放模块、数据采集模块、比较器模块、驱动模块，所述微处理器模块分别与所述运放模块、数据采集模块、比较器模块、驱动模块连接，所述数据采集模块经所述运放模块与所述比较器模块连接，所述控制系统还包括低压电源模块和高压电源模块，所述低压电源模块分别与所述微处理器模块、运放模块、驱动模块连接，所述高压电源模块分别与所述数据采集模块、所述驱动模块连接，其中：所述低压电源模块用于为系统提供稳定的3.3V、5V、12V、15V电源；所述数据采集模块用于采集电动压缩机的两相电流数据、所述高压电源模块的电压数据，并将两相电流数据发送至所述运放模块，将电压数据发送至所述微处理器模块；所述运放模块用于将两相电流数据进行放大处理，并将其发送至所述微处理器模块，同时将其中一相电流数据发送至所述比较器模块；所述比较器模块用于将接收的相电流数据与预设值进行比较，并将比较结果发送至所述微处理器模块；所述微处理器模块用于根据接收的两相电流数据计算电动压缩机转子的位置和转矩，根据转子的位置和转矩以及所述比较器模块发送的数据生成控制信号发送至所述驱动模块；所述驱动模块用于接收所述微处理器模块模块发送的控制信号，并根据此控制信号控制直流电动压缩机的运转；所述高压电源模块用于为所述驱动模块提供稳定的380V驱动电压。所述数据采集模块还用于将采集的电压数据进行分压、滤波处理后发送至所述微处理器模块。所述微处理器模块还用于将接收的电压数据与预设值进行比较，并根据比较结果生成控制信号发送至所述驱动模块。所述控制系统还包括CAN通讯模块，所述CAN通讯模块分别与所述低压电源模块、微处理器模块、空调控制器连接，所述微处理器模块通过所述CAN通讯模块与空调控制器进行数据传输。所述CAN通讯模块采用隔离型CAN通讯芯片。所述驱动模块采用车用三相IGBT智能功率模块，所述三相IGBT智能功率模块包括PWM互补信号输入端、温度输出端口、失效输出端口和短路保护端口，所述温度输出端口经π型滤波电路与所述微处理器模块AD信号采集端口连接，所述失效输出端口与所述微处理器模块的I/O接口连接，所述IGBT智能功率模块的PWM互补信号输入端与所述微处理器模块的PWM互补信号输出端连接，所述短路保护端口经采样电阻与所述数据采集模块的输出端连接。所述π型滤波电路的电阻阻值为10K欧姆，电容容值均为100nF。所述低压电源模块包括电源转换电路、EMI滤波电路、变压器输出电路和脉冲信号输出电路，所述电源转换电路包括5V电源转换电路和3.3V电源转换电路，所述5V电源转换电路的输入端与所述EMI滤波电路的输出端连接，所述3.3V电源转换电路的输入端与所述变压器输出电路的输出端连接，所述5V电源转换电路为CAN通讯模块提供电源，所述3.3V电源转换电路为微处理器模块、CAN通讯模块、运放模块、驱动模块提供电源。所述EMI滤波电路用于对引入的外部12V低压电源进行滤波处理，为控制系统提供稳定的12V电源。所述变压器输出电路的输入端与所述EMI滤波电路的输出端连接，所述变压器输出电路的输出端与所述驱动模块连接，为所述驱动模块提供稳定的15V低压电源，所述变压器输出电路采用隔离型变压器，用于对其输入端和输出端进行物理隔离。所述脉冲信号输出电路包括电流型PWM控制器、三端稳压器和光耦，所述电流型PWM控制器用于控制所述变压器输出电路的初级电压作周期性变化，所述三端稳压器和光耦组成的15V反馈网络输入到所述电流型PWM控制器的内部，对所述变压器输出电路的次级电压进行微调，使其稳定在15V。汽车空调电动压缩机控制系统的控制方法，包括以下步骤：A.初始化所述控制系统中的各个电路；B.采集电动压缩机的两相电流数据和高压电源模块的电压数据；C.将采集到的电动压缩机的两相电流数据经放大处理后发送至所述微处理器模块，同时将经放大处理后的一相电流发送至比较器模块与设定值进行比较；D.将采集到的电压数据进行分压、滤波处理后发送至所述微处理器模块与预设值进行比较；E.驱动模块输出温度AD值至微处理器模块，所述微处理器模块将其与预设值进行比较；F.所述微处理器模块根据接收到的两相电流数据计算电动压缩机转子的位置；G.所述微处理器模块根据接收到的比较器发送的信号，判断电动压缩机是否过流，并根据比较结果发送控制信号至所述驱动模块；H.所述微处理器模块根据电压数据、温度AD值的比较结果，判断电动压缩机是否过压、欠压、过温，并根据比较结果发送控制信号至所述驱动模块；I.微处理器模块根据是否获取方波失效信号，发送控制信号至所述驱动模块；J.所述驱动模块根据接收的控制信号控制所述380V三相直流无刷电机工作。本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过高、低压电源模块为系统中的部件提供380V、12V、15V、3.3V、5V电压，而且高压电源与低压电源实现物理隔离，互不干扰；2、本专利技术的驱动模块采用车用三相IGBT智能功率模块，内置三相桥驱动芯片，大大简化电路；3、本专利技术电路具有欠压、过压、过流以及温度过高保护功能可确保汽车空调电动压缩机安全、平稳、高效运行；4、通过CAN通讯模块，实现外部空调控制器、上位机与微处理器模块的数据交互。附图说明下面对本专利技术说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是本专利技术电动压缩机控制系统的结构示意图；图2是本专利技术电动压缩机控制系统低压电源模块的EMI滤波电路图；图3是本专利技术电动压缩机控制系统低压电源模块的脉冲信号输出电路图；图4是本专利技术电动压缩机控制系统低压电源模块的变压器输出电路图；图5是本专利技术电动压缩机控制系统低压电源模块的5V电源转换电路图；图6是本专利技术电动压缩机控制系统低压电源模块的3.3V电源转换电路图；图7是本专利技术电动压缩机控制系统微处理器模块电路图；图8是本专利技术电动压缩机控制系统高压电源模块电路图；图9是本专利技术电动压缩机控制系统驱动模块电路图；图10是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动汽车空调电动压缩机控制系统，用于控制380V三相直流无刷电机，其特征在于,所述控制系统包括:微处理器模块(1)、数据采集模块(2)、运放模块(3)、比较器模块(4)、驱动模块(5)，所述微处理器模块(1)分别与所述数据采集模块(2)、运放模块(3)、比较器模块(4)、驱动模块(5)连接，所述数据采集模块(2)经所述运放模块(3)与所述比较器(4)模块连接，所述控制系统还包括低压电源模块(6)和高压电源模块(7)，所述低压电源模块(6)分别与所述微处理器模块(1)、运放模块(3)、驱动模块(5)连接，所述高压电源模块(7)分别与所述数据采集模块(2)、所述驱动模块(5)连接，其中：所述数据采集模块(2)用于采集电动压缩机的两相电流数据、所述高压电源模块的电压数据，并将两相电流数据发送至所述运放模块，将电压数据发送至所述微处理器模块；所述运放模块(3)用于将两相电流数据进行放大处理，并将其发送至所述微处理器模块，同时将其中一相电流数据发送至所述比较器模块；所述比较器模块(4)用于将接收的相电流数据与预设值进行比较，并将比较结果发送至所述微处理器模块；所述微处理器模块(1)用于根据接收的两相电流数据计算电动压缩机转子的位置和转矩，根据转子的位置和转矩以及所述比较器模块发送的数据生成控制信号发送至所述驱动模块；所述驱动模块(5)用于接收所述微处理器模块模块发送的控制信号，并根据此控制信号控制直流电动压缩机的运转；所述低压电源模块(6)用于为系统提供稳定的3.3V、5V、12V、15V电源；所述高压电源模块(7)用于为所述驱动模块提供稳定的380V驱动电压。...

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车空调电动压缩机控制系统，用于控制380V三相直流无刷电机，其特征在于,所述控制系统包括:微处理器模块(1)、数据采集模块(2)、运放模块(3)、比较器模块(4)、驱动模块(5)，所述微处理器模块(1)分别与所述数据采集模块(2)、运放模块(3)、比较器模块(4)、驱动模块(5)连接，所述数据采集模块(2)经所述运放模块(3)与所述比较器(4)模块连接，所述控制系统还包括低压电源模块(6)和高压电源模块(7)，所述低压电源模块(6)分别与所述微处理器模块(1)、运放模块(3)、驱动模块(5)连接，所述高压电源模块(7)分别与所述数据采集模块(2)、所述驱动模块(5)连接，其中：所述数据采集模块(2)用于采集电动压缩机的两相电流数据、所述高压电源模块的电压数据，并将两相电流数据发送至所述运放模块，将电压数据发送至所述微处理器模块；所述运放模块(3)用于将两相电流数据进行放大处理，并将其发送至所述微处理器模块，同时将其中一相电流数据发送至所述比较器模块；所述比较器模块(4)用于将接收的相电流数据与预设值进行比较，并将比较结果发送至所述微处理器模块；所述微处理器模块(1)用于根据接收的两相电流数据计算电动压缩机转子的位置和转矩，根据转子的位置和转矩以及所述比较器模块发送的数据生成控制信号发送至所述驱动模块；所述驱动模块(5)用于接收所述微处理器模块模块发送的控制信号，并根据此控制信号控制直流电动压缩机的运转；所述低压电源模块(6)用于为系统提供稳定的3.3V、5V、12V、15V电源；所述高压电源模块(7)用于为所述驱动模块提供稳定的380V驱动电压。2.根据权利要求1所述的电动汽车空调电动压缩机控制系统，其特征在于：所述数据采集模块(2)还用于将采集的电压数据进行分压、滤波处理后发送至所述微处理器模块(1)。3.根据权利要求2所述的电动汽车空调电动压缩机控制系统，其特征在于：所述微处理器模块(1)还用于将接收的电压数据与预设值进行比较，并根据比较结果生成控制信号发送至所述驱动模块(5)。4.根据权利要求3所述的电动汽车空调电动压缩机控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括CAN通讯模块(8)，所述CAN通讯模块(8)分别与所述低压电源模块(6)、微处理器模块(1)、空调控制器连接，所述微处理器模块(1)通过所述CAN通讯模块(8)与空调控制器进行数据传输。5.根据权利要求1至4任一项所述的电动汽车空调电动压缩机控制系统，其特征在于：所述驱动模块(5)采用车用三相IGBT智能功率模块，所述三相IGBT智能功率模块包括PWM互补信号输入端、温度输出端口、失效输出端口和短路保护端口，所述温度输出端口经π型滤波电路与所述微处理器模块(1)的AD信号采集端口连接，所述失效输出端口与所述微处理器模块(1)的I/O接口连接，所述IGBT智能功率模块的PWM互补信号输入端与所述微处理器模块(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益新，沈长海，刘福宽，刘洪彬，罗强，张绍勇，宋立彬，
申请(专利权)人：浙江众泰汽车制造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33