汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921332532.X (22)申请日 2019.08.16 (73)专利权人 上海福太隆汽车电子科技有限公 司 地址 201814 上海市嘉定区安亭镇园耀路 55号1幢2层 (72)发明人 边治朋 (74)专利代理机构 上海天翔知识产权代理有限 公司 31224 代理人 吕伴 (51)Int.Cl. B60H 1/32(2006.01) F04B 49/06(2006.01) F04B 49/22(2006.01) (54)实用新型名称 一种汽车中空调控制器上的外控变排压。

2、缩 机的控制电路 (57)摘要 本实用新型公开的一种汽车中空调控制器 上的外控变排压缩机的控制电路,包括变排压缩 机电磁阀控制调节电路和变排压缩机电磁阀电 流反馈采集电路； 变排压缩机电磁阀控制调节电 路通过高边驱动输出400Hz的占空比可调的PWM 控制信号到压缩机电磁阀， 通过调节PWM控制信 号的占空比来调节压缩机电磁阀的有效电流； 所 述变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路通过采 样电阻把电流信号转换为电压信号然后通过放 大电路对电压信号进行放大处理， 放大后的信号 通过RC积分电路把PWM信号转换为直流信号再通 过单片机的ADC口对其进行采集， 通过单片机内 部运算得出压缩机电磁阀的有效。

3、工作电流值。 本 实用新型用尽量简单的电路及控制逻辑实现了 汽车中空调控制器对变排压缩机的控制功能。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 210881607 U 2020.06.30 CN 210881607 U 1.一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路,其特征在于， 包括变排压 缩机电磁阀控制调节电路和变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路； 所述变排压缩机电磁阀 控制调节电路通过高边驱动输出400Hz的占空比可调的PWM控制信号到压缩机电磁阀， 通过 调节PWM控制信号的占空比来调节压缩机电磁阀的有效电流； 所述变排压缩机电磁阀电流 反馈采集电路通过采样电阻把电流信号转换为电。

4、压信号然后通过放大电路对电压信号进 行放大处理， 放大后的信号通过RC积分电路把PWM信号转换为直流信号再通过单片机的ADC 口对其进行采集， 通过单片机内部运算得出压缩机电磁阀的有效工作电流值。 2.如权利要求1所述的一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路， 其特 征在于， 所述压缩机电磁阀的有效电流等于压缩机电磁阀驱动电压除以压缩机电磁阀内阻 再乘以PWM控制信号的占空比。 3.如权利要求1或2所述的一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路， 其 特征在于， 所述变排压缩机电磁阀控制调节电路是由第一网络电阻RN1、 第二电阻R2、 第一 陶瓷电容C1、 第二陶瓷电容C2、。

5、 第三陶瓷电容C3、 第一整流二极管D1、 第一高边驱动芯片U1 组成； 其中所述第一网络电阻RN1链接单片机和高边驱动芯片U1起隔离作用； 第一陶瓷电容 C1通过第一网络电阻RN1链接到高边驱动芯片U1的诊断反馈引脚， 起到滤波作用； 第二电阻 R2链接到高边驱动芯片U1的诊断反馈引脚， 把电流反馈信号转换为电压信号； 第二陶瓷电 容C2和第三陶瓷电容C3串联后链接到高边驱动芯片U1的电源引脚起到滤波作用； 第一整流 二极管D1正极链接到高边驱动芯片U1的输出引脚， 负极链接到GND， 起到续流钳为的作用。 4.如权利要求1所述的一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路， 其特 征在。

6、于， 所述变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路由第一电阻R1、 第三电阻R3、 第四电阻 R4、 第五电阻R5、 第六电阻R6、 第七电阻R7、 第八电阻R8、 第九电阻R9、 第十电阻R10、 第四陶 瓷电容C4、 第五陶瓷电容C5、 集成运算放大电路U2A组成； 第一电阻R1一端与高边驱动芯片 U1的输出端相连， 第一电阻R1另一端与压缩机电磁阀的正极相连起到电流采样的作用； 第 四电阻R4、 第五电阻R5一端相连并连接到+5V电源， 第四电阻R4的另一端连接到集成运算放 大器U2A的同相输入端， 第五电阻R5的另一端连接到集成运算放大器U2A的反相输入端， 第 三电阻R3一端接地， 第三电阻。

7、R3另一端连接集成运算放大器U2A的同相输入端， 第六电阻R6 一端连接高边驱动芯片U1的输出端， 另一端连接集成运算放大器U2A的同相输入端， 第八电 阻R8一端与第一电阻R1相连， 第八电阻R8另一端与集成运算放大器U2A的反相输入端相连； 第十电阻R10一端连接集成运算放大器U2A的反相输入端， 第十电阻R10另一端连接集成运 算放大器第十电阻R10的输入端； 第九电阻R9一端连接集成运算放大器U2A的输出端， 第九 电阻R9另一端接地； 第七电阻R7一端连接集成运算放大器U2A的输出端， 另一端连接第五电 容R5并连接到单片机的ADC端口， 第五电容R5另一端接地； 第四电容R4一端连。

8、接集成运算放 大器U2A的电源正极， 第四电容R4另一端接地。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210881607 U 2 一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路 技术领域 0001 本实用新型涉及汽车空调控制系统技术领域,特别涉及一种汽车中空调控制器上 的变排压缩机的控制电路。 背景技术 0002 汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的心脏， 起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作 用。 根据工作原理的不同， 空调压缩机可分为定排量压缩机和变排量压缩机。 定排量压缩机 的排气量是随着发动机的转速的提高而成比例的提高， 它不能根据制冷的需求而自动改变 功率输出， 而且对发动机油耗的影响比较大。 。

9、相对而言变排量压缩机可以根据设定的温度 自动调节功率输出， 制冷强调的调节依赖装在压缩机内部的压力调节阀来控制。 相对定排 量压缩机而言更加的节能。 但是， 在控制原理上变排量压缩机会更加的复杂， 需要根据设定 的温度不同， 控制压缩机内部的压力调节阀来控制压缩机的制冷强度， 从而达到降低温度 的目前。 如果不能准确的控制压力调节阀不但使控温效果不好， 并且也会增大汽车的油耗。 实用新型内容 0003 本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有外控变排量压缩机控制电路所存 在问题而提出了一种汽车中空调控制器上的变排压缩机的控制电路， 此电路不但可以控制 压缩机的输出功率而且可以实时监测压缩机的输。

10、出功率。 两者结合可以达到精确控制压缩 机输出功率的目的， 使压缩机的制冷强度与空调设置温度匹配度更高， 有效发挥变排压缩 机的低油耗的优点。 0004 本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现: 0005 一种汽车中空调控制器上的外控变排压缩机的控制电路,包括变排压缩机电磁阀 控制调节电路和变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路； 所述变排压缩机电磁阀控制调节电 路通过高边驱动输出400Hz的占空比可调的PWM控制信号到压缩机电磁阀， 通过调节PWM控 制信号的占空比来调节压缩机电磁阀的有效电流； 所述变排压缩机电磁阀电流反馈采集电 路通过采样电阻把电流信号转换为电压信号然后通过放大。

11、电路对电压信号进行放大处理， 放大后的信号通过RC积分电路把PWM信号转换为直流信号再通过单片机的ADC口对其进行 采集， 通过单片机内部运算得出压缩机电磁阀的有效工作电流值。 0006 在本实用新型的一个优选实施中， 所述压缩机电磁阀的有效电流等于压缩机电磁 阀驱动电压除以压缩机电磁阀内阻再乘以PWM控制信号的占空比。 0007 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述变排压缩机电磁阀控制调节电路是由第 一网络电阻RN1、 第二电阻R2、 第一陶瓷电容C1、 第二陶瓷电容C2、 第三陶瓷电容C3、 第一整 流二极管D1、 第一高边驱动芯片U1组成； 其中所述第一网络电阻RN1链接单片机和高边驱。

12、动 芯片U1起隔离作用； 第一陶瓷电容C1通过第一网络电阻RN1链接到高边驱动芯片U1的诊断 反馈引脚， 起到滤波作用； 第二电阻R2链接到高边驱动芯片U1的诊断反馈引脚， 把电流反馈 信号转换为电压信号； 第二陶瓷电容C2和第三陶瓷电容C3串联后链接到高边驱动芯片U1的 说明书 1/4 页 3 CN 210881607 U 3 电源引脚起到滤波作用； 第一整流二极管D1正极链接到高边驱动芯片U1的输出引脚， 负极 链接到GND， 起到续流钳为的作用。 0008 在本实用新型的一个优选实施例中， 所述变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路由 第一电阻R1、 第三电阻R3、 第四电阻R4、 第五电阻R。

13、5、 第六电阻R6、 第七电阻R7、 第八电阻R8、 第九电阻R9、 第十电阻R10、 第四陶瓷电容C4、 第五陶瓷电容C5、 集成运算放大电路U2A组成； 第一电阻R1一端与高边驱动芯片U1的输出端相连， 第一电阻R1另一端与压缩机电磁阀的正 极相连起到电流采样的作用； 第四电阻R4、 第五电阻R5一端相连并连接到+5V电源， 第四电 阻R4的另一端连接到集成运算放大器U2A的同相输入端， 第五电阻R5的另一端连接到集成 运算放大器U2A的反相输入端， 第三电阻R3一端接地， 第三电阻R3另一端连接集成运算放大 器U2A的同相输入端， 第六电阻R6一端连接高边驱动芯片U1的输出端， 另一端连。

14、接集成运算 放大器U2A的同相输入端， 第八电阻R8一端与第一电阻R1相连， 第八电阻R8另一端与集成运 算放大器U2A的反相输入端相连； 第十电阻R10一端连接集成运算放大器U2A的反相输入端， 第十电阻R10另一端连接集成运算放大器第十电阻R10的输入端； 第九电阻R9一端连接集成 运算放大器U2A的输出端， 第九电阻R9另一端接地； 第七电阻R7一端连接集成运算放大器 U2A的输出端， 另一端连接第五电容R5并连接到单片机的ADC端口， 第五电容R5另一端接地； 第四电容R4一端连接集成运算放大器U2A的电源正极， 第四电容R4另一端接地。 0009 由于采用了如上的技术方案， 本实用新。

15、型采用变排压缩机电磁阀控制调节电路加 变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路， 变排压缩机电磁阀控制调节电路通过车规级的高边 驱动芯片来实现压缩机电磁阀的驱动控制， 该高边驱动芯片可实现负载的开路、 短路的诊 断功能。 高边驱动芯片输入端与单片机的PWM控制引脚相连接， 通过单片机来控制高边驱动 芯片的输入端的PWM的频率及占空比， 从而实现调节压缩机电磁阀的有效电流的作用。 0010 本实用新型的高边驱动芯片输出端通过电流采样电阻连接至压缩机电磁阀的正 极。 当高边驱动芯片输出高电平时， 压缩机电磁阀工作， 当输出为高阻态时， 压缩机电磁阀 停止工作。 同时， 高边驱动芯片的输出端还连接一个整流二。

16、极管的负极， 整流二极管的正极 连接地， 从而当压缩机电磁阀停止工作时起到续流， 钳为电压的作用以防止压缩机电磁阀 的反相电动势损坏高边驱动芯片。 高边驱动芯片的反馈引脚通过第二电阻接地， 把反馈的 电流信号转换为电压信号， 通过网络电阻与单片机的ADC引脚连接， 单片机的ADC引脚连接 对地的滤波电容， 通过反馈信号的读取可以实现压缩机电磁阀的开路及短路诊断。 0011 本实用新型提出的有效电流反馈采集电路， 电路逻辑简单、 清楚。 通过与压缩机电 磁阀并联的电流采样电阻把流过压缩机电磁阀的电流转换为PWM电压信号， 通过第三电阻、 第六电阻、 第八电阻、 第十电阻及集成运算放大器构成的差分。

17、放大电路对其电压信号进行 信号放大， 然后通过第七电阻及第五电容把PWM电压转换为直流电压信号， 最后通过单片机 的ADC端口对其采集。 通过采集到的电压值通过单片机内部换算得出压缩机电磁阀的有效 电流值。 第四电阻和第五电阻构成集成运放大器的偏置电路。 0012 与现有技术相比， 本实用新型的有益效果是不但可以较为精确的控制压缩机电磁 阀的工作电流从而是压缩机的制冷强度与所设置的温度匹配度更高， 可以有效的降低汽车 的油耗， 而且通过高边驱动芯片的反馈功能还可以实现压缩机电磁阀的开路及短路故障诊 断从而实现了对相关器件的保护功能。 说明书 2/4 页 4 CN 210881607 U 4 附。

18、图说明 0013 为了更清楚地说明本发明实施例， 附图以说明 0014 图1为本实用新型变排压缩机电磁阀控制调节电路的电路图。 0015 图2为本实用新型变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路的电路图。 具体实施方式 0016 为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结 合具体图示， 进一步阐述本发明。 0017 参见图1所示， 图中所示为一种汽车中空调控制器上的变排压缩机的控制电路， 采 用图1所示的变排压缩机电磁阀控制调节电路加图2所示的变排压缩机电磁阀电流反馈采 集电路路的方式实现了空调控制器中对变排压缩机的有效控制。 0018 具体是： 参见图1， 变排压。

19、缩机电磁阀控制调节电路是由第一网络电阻RN1、 第二电 阻R2、 第一陶瓷电容C1、 第二陶瓷电容C2、 第三陶瓷电容C3、 第一整流二极管D1、 第一高边驱 动芯片U1组成； 其中所述第一网络电阻RN1链接单片机和高边驱动芯片U1起隔离作用； 第一 陶瓷电容C1通过第一网络电阻RN1链接到高边驱动芯片U1的诊断反馈引脚， 起到滤波作用； 第二电阻R2链接到高边驱动芯片U1的诊断反馈引脚， 把电流反馈信号转换为电压信号； 第 二陶瓷电容C2和第三陶瓷电容C3串联后链接到高边驱动芯片U1的电源引脚起到滤波作用； 第一整流二极管D1正极链接到高边驱动芯片U1的输出引脚， 负极链接到GND， 起到续。

20、流钳为 的作用。 0019 参见图2， 变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路由第一电阻R1、 第三电阻R3、 第四 电阻R4、 第五电阻R5、 第六电阻R6、 第七电阻R7、 第八电阻R8、 第九电阻R9、 第十电阻R10、 第 四陶瓷电容C4、 第五陶瓷电容C5、 集成运算放大电路U2A组成； 第一电阻R1一端与高边驱动 芯片U1的输出端相连， 第一电阻R1另一端与压缩机电磁阀的正极相连起到电流采样的作 用； 第四电阻R4、 第五电阻R5一端相连并连接到+5V电源， 第四电阻R4的另一端连接到集成 运算放大器U2A的同相输入端， 第五电阻R5的另一端连接到集成运算放大器U2A的反相输入 端， 第。

21、三电阻R3一端接地， 第三电阻R3另一端连接集成运算放大器U2A的同相输入端， 第六 电阻R6一端连接高边驱动芯片U1的输出端， 另一端连接集成运算放大器U2A的同相输入端， 第八电阻R8一端与第一电阻R1相连， 第八电阻R8另一端与集成运算放大器U2A的反相输入 端相连； 第十电阻R10一端连接集成运算放大器U2A的反相输入端， 第十电阻R10另一端连接 集成运算放大器第十电阻R10的输入端； 第九电阻R9一端连接集成运算放大器U2A的输出 端， 第九电阻R9另一端接地； 第七电阻R7一端连接集成运算放大器U2A的输出端， 另一端连 接第五电容R5并连接到单片机的ADC端口， 第五电容R5另。

22、一端接地； 第四电容R4一端连接集 成运算放大器U2A的电源正极， 第四电容R4另一端接地。 0020 变排压缩机电磁阀(图中未示出)控制通过高边驱动芯片U1实现， 高边驱动芯片U1 的输出端连接变排压缩机电磁阀的正极， 高边驱动芯片U1的输入端连接单片机(图中未示 出)的PWM输出引脚， 通过单片机控制输出一个频率为400Hz， 占空比0100可调的PWM 信号， 输出高电平时变排压缩机电磁阀工作。 0021 变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路通过与变排压缩机电磁阀串联的电流采样 电阻对流过变排压缩机电磁阀的电流值进行采样， 把电流信号转换为电压信号， 然后通过 说明书 3/4 页 5 CN 。

23、210881607 U 5 集成运算放大器构成的差分比例运算放大电路对电压信号进行放大处理， 处理后的信号通 RC积分电路把PWM信号转换为直流信号， 通过单片机的ADC端口对其采集， 通过单片机内部 的软件进行运算得出此时流过变排压缩机电磁阀的有效电流值。 0022 变排压缩机电磁阀的控制调节是根据空调控制器所设定的温度对变排压缩机电 磁阀的开度进行调节从而控制变排压缩机电磁阀的流量以达到控制压缩机的制冷强度的 目的。 变排压缩机电磁阀的流量与其工作的电流值成正比， 工作电流越大， 流通量越大， 变 排压缩机的制冷强度越强。 所以， 通过采用PWM控制的方式来控制变排压缩机电磁阀的有效 电流。

24、值来达到控制变排压缩机电磁阀流量的目的。 控制频率为固定的400Hz不变， 只调节其 占空比， 占空比越大， 变排压缩机电磁阀的有效电流值越大， 流通量越大。 流过变排压缩机 电磁阀的有效电流值为： 0023 0024 (I为有效电流值， U为驱动电压， R内为电磁阀的内阻， a为PWM信号的占空比)。 0025 变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路是不间断的对流过变排压缩机电磁阀的有 效电流值进行监测， 从而达到使压缩机制冷强度与所设置的温度相匹配的目的。 变排压缩 机电磁阀的内阻R内是根据其工作温度变化而变化的， 即使变排压缩机电磁阀的驱动电压及 驱动信号的PWM的占空比保持不变， 流过变排压缩机电磁阀的电流也会根据温度的不同而 不同。 变排压缩机电磁阀电流反馈采集电路可以有效的解决这一问题。 0026 如图1所示， 流过电磁阀的有效电流值与单片机采集到的电压值的关系如下： 0027 0028 其中UADC为单片机采集到的电压值。 说明书 4/4 页 6 CN 210881607 U 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 210881607 U 7 。