專利名稱：基于電池電量傳感的空調控制裝置的制作方法
技術領域：
基于電池電量傳感的空調控制裝置
技術領域：
本實用新型涉及一種電路領域，尤其涉及一種基于電池電量傳感的空調控制裝置。
背景技術：
目前，由于電動汽車和電動自行車的節能、環保的特點，它們已經廣泛的使用于人們的生產和生活中。在有些電動車輛中都安裝有空調，該空調的能量也是由電動車輛的電池供應的。目前的電動空調控制器均為定速控制或根據溫度實現電動空調驅動電機的調速控制。然而，目前的電動車輛中的電池的電量都比較有限，匹配電動空調后將嚴重影響電動 車輛的續駛里程，并且容易引起電池過放電，影響電池使用壽命。因此，有必要提出一種改進的基于電池電量傳感的空調控制裝置來克服上述問題。

實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種基于電池電量傳感的空調控制裝置，其根據電池電量對空調進行功率控制，從而避免過放電以保護電池。為了實現上述目的，本實用新型提供一種基于電池電量傳感的空調控制裝置，應用于安裝有空調的電動車輛中，其包括電壓采樣電路、線性光耦隔離模塊、電量計算模塊和空調控制器。所述電壓采樣電路對電池組的電壓進行采樣得到采樣電壓，所述線性光耦隔離模塊根據電壓采樣電路得到的采樣電壓得到與所述采樣電壓線性成比例的并與所述采樣電壓相互隔離的隔離后采樣電壓，所述電量計算模塊根據隔離后的采樣電壓計算電池電量值，所述空調控制器根據所述電量計算模塊估計出的電池電量值對空調進行功率控制。進一步的，所述電壓采樣電路包括串聯在電池電壓和地之間的分壓電阻Rl和R2，其中分壓電阻R2為可調電阻。進一步的，所述電量計算模塊綜合隔離后的采樣電壓、隔離后的采樣電壓的變換率以及時間來估計電池電量值。進一步的，所述電量計算模塊將估計出的電池電量值進行脈寬調制得到脈寬調制信號，所述脈寬調制信號經由電量計算模塊中的光耦隔離輸出電路的隔離驅動后輸出，所述空調控制器根據光耦隔離輸出電路輸出的隔離后的脈寬調制信號對空調進行功率控制。更進一步的，所述光耦隔離輸出電路包括電阻R32、電阻R33和光耦隔離器，所述電量計算模塊將根據估計出的電池電量值調制得到的脈寬調制信號經由所述電阻R33連接至光耦隔離器的輸入端，所述光耦隔離器的輸出端經由電阻R32與電源相連，所述光耦隔離器的輸出端輸出隔離后的脈寬調制信號。進一步的，所述線性光耦隔離模塊包括第一追隨電路、第一匹配電路、光耦隔離單元、第二匹配電路和第二追隨電路，第一追隨電路的輸入端接收來自電壓采樣電路的采樣電壓，第一追隨電路的輸出端與第一匹配電路的輸入端相連，第一匹配電路的輸出端與光耦隔離單元的輸入端相連，光耦隔離單元的輸出端與第二匹配電路的輸入端相連，第二匹配電路的輸出端與第二追隨電路的輸入端相連，第二追隨電路的輸出端輸出隔離后的采樣電壓，第一追隨電路和第二追隨電路接收電壓信號，并使得其輸出端的電壓追隨其輸入端的電壓，第一匹配電路和第二匹配電路分別在所述光耦隔離單元的前端和后端進行阻抗匹配，所述光耦隔離單元將收到的電壓信號轉換為光信號，之后再將該光信號轉換為隔離后的電壓信號，使得光耦隔離單元接收到的電壓信號與其輸出的電壓信號相互隔離并成線性比例關系。更進一步的，所述空調控制裝置還包括隔離電壓模塊，該隔離電壓模塊提供相互隔離的兩組電源，其中第一追隨電路和第一匹配電路由所述隔離電壓模塊提供的一組電源供電，第二匹配電路和第二追隨電路由所述隔離電壓模塊提供的另一組電源供電。更進一步的，所述第一追隨電路包括二極管Dl和第一運算放大器，所述二極管Dl的陽極連接所述電壓采樣電路的輸出端，所述二極管Dl的陰極連接第一運算放大器的正相輸入端，其負相輸入端連接第一運算放大器的輸出端，所述第一運算放大器的輸出端為所述第一追隨電路的輸出端。第一匹配電路包括電阻R10、第二運算放大器、電阻R8、電容 CS，所述電阻RlO的一端連接第一追隨電路的輸出端，另一端連接第二運算放大器的負相輸入端，第二運算放大器的正相輸入端接地，電容CS連接于第二運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R8的一端連第二運算放大器的輸出端，所述電阻R8的另一端與所述光耦隔離單元的一個輸入端相連，第二運算放大器的負相輸入端與所述光耦隔離單元的另一個輸入端相連。更進一步的，第二匹配電路包括第三運算放大器、電容C9、電阻R9和可調電阻鼎2，所述第三運算放大器的正相輸入端連接所述光耦隔離單元的一個輸出端并接地，所述反相輸入端連接所述光耦隔離單元的另一個輸出端，電容C9連接于第三運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R9和可調電阻RW2串聯在第三運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述第三運算放大器的輸出端為第二匹配電路的輸出端，所述第二追隨電路包括第四運算放大器、電阻R20、穩壓二極管D2和電容C10，第四運算放大器的正相輸入端連接所述第二匹配電路的輸出端，其反相輸入端連接其輸出端，該第四運算放大器的輸出端與所述電阻R20的一端相連，所述電阻的另一端ANO為所述線性光耦隔離模塊的輸出端，所述穩壓二極管D2和電容ClO并聯于所述線性光耦隔離模塊的輸出端和地之間。與現有技術相比，在本實用新型中，所述空調控制裝置基于檢測得到的電池電量來實現對空調的輸出功率的調整(包括使空調完全關閉)，從而可以使得空調根據電池電量實現自動變頻調速或關閉，避免過放電以保護電池。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為本實用新型中的基于電池電量傳感的空調控制裝置在一個實施例中的結構框圖；圖2為圖I中的電壓采樣電路在一個實施例中的電路示意圖；圖3為圖I中的線性光耦隔離模塊在一個實施例中的結構示意圖；圖4為圖3中的線性光耦隔離模塊在一個實施例中的電路示意圖；圖5為圖I中的電量計算模塊中的光耦隔離輸出電路在一個實施例中的電路示意圖。
具體實施方式本實用新型的詳細描述主要通過程序、步驟、邏輯塊、過程或其他象征性的描述來直接或間接地模擬本實用新型技術方案的運作。為透徹的理解本實用新型，在接下來的描述中陳述了很多特定細節。而在沒有這些特定細節時，本實用新型則可能仍可實現。所屬 領域內的技術人員使用此處的這些描述和陳述向所屬領域內的其他技術人員有效的介紹他們的工作本質。換句話說，為避免混淆本實用新型的目的，由于熟知的方法和程序已經容易理解，因此它們并未被詳細描述。此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本實用新型至少一個實現方式中的特定特征、結構或特性。在本說明書中不同地方出現的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。圖I為本實用新型中的基于電池電量傳感的空調控制裝置100在一個實施例中的結構框圖，該裝置100可以應用于裝配有空調的電動車輛中。請參閱圖I所示，所述基于電池電量傳感的空調控制裝置100包括電壓采樣電路110、線性光耦隔離模塊120、隔離電壓模塊130、電量計算模塊140和空調控制器150。為了實現基于電池電量進行空調的控制，首先需要準確的估計出所述電池的電池電量(State of charge，簡稱S0C)，其中電壓采樣電路110、線性光耦隔離模塊120、隔離電壓模塊130和電量計算模塊140被用來實現電池電量值的準確的檢測。所述電壓采樣電路100對電池組BAT的電壓Vbat進行采樣得到采樣電壓Vs，該采樣電壓可以反映所述電池電壓Vbat的大小。圖2示出了所述電壓采樣電路100的一種實現方式，在此實現方式中，采用串聯在電池電壓Vbat和地之間的分壓電阻Rl和R2來實現電壓采樣，其中分壓電阻R2為可調電阻，這樣可以進行分壓比例的調整，以與后續電路進行適當的匹配。該可調電阻R2的電阻精度為1%，這樣可以使得采樣電壓Vs具有較高的精度。所述線性光耦隔離模塊120可以根據采樣電壓Vs得到與所述采樣電壓Vs線性成比例的并與所述采樣電壓Vs相互隔離的隔離采樣電壓VS。所述線性光耦隔離模塊120將所述采樣電壓Vs轉換為光信號，之后再將該光信號轉換為隔離后的采樣電壓VS，隔離后的采樣電壓VS與隔離前的采樣電壓Vs成線性比例關系，這樣實現了光耦隔離，避免了前端信號的干擾傳遞至后端信號。所述隔離電壓模塊130可以提供相互隔離的兩組電源，分別標記為VCC和GND，以及VDD和GND，該相互隔離的兩組電源分別為所述線性光耦隔離模塊120中的隔離前的電路和隔離后的電路進行供電，這樣實現了高壓和低壓的隔離，也避免了電源的噪聲帶來的干擾，這樣可以得到更為準確的電池電量值。[0029]所述電量計算模塊140根據隔離后的采樣電壓VS估計電池電量(SOC)值。在一個實施例中，所述電量計算模塊140綜合隔離后的采樣電壓VS、隔離后的采樣電壓VS的變換率以及時間等因素來估計電池電量值，這樣可以避免或降低得算得到的電池電量值的振蕩或回調現象，估算精度也較高。所述空調控制器150根據估計出的電池電量值對電動車輛中的空調的輸出功率進行控制。比如，在電池電量高于第一閾值時，根據內部溫度對空調進行功率控制，以維持內部溫度恒定，在電池電量低于第一閾值而高于第二閾值時，根據電池電量對空調進行功率控制，以盡量節省因為空調的耗電，而在電池電量低于第二閾值，則關閉所述空調。這樣，可以根據電池電量值對空調的輸出功率進行調整或是使空調完全關閉電動，從而實現了根據電池電量值的自動變頻調速或關閉，避免過放電以保護電池。在一個實施例中，所述電量計算模塊140將估計出的電池電量值進行脈寬調制得到脈寬調制信號PWM (例如，定頻2000HZ的占空比可調的脈沖信號，其中占空比與計算得到的電池電量有關)，所述脈寬調制信號經由電量計算模塊140中的光耦隔離輸出電路141 (如圖5所示)的隔離驅動后輸出。所述空調控制器150根據光耦隔離輸出電路141輸出的隔離后的脈寬調制信號對空調進行功率控制(包括關閉)。所述光耦隔離輸出電路141包括電阻R32、電阻R33和光耦隔離器1411，所述電量計算模塊140將根據估計出的電池電量值調制得到的脈寬調制信號PWM經由所述電阻R33連接至光耦隔離器1411的輸入端，所述光耦隔離器1411的輸出端經由電阻R32與電源VCC相連，所述光耦隔離器1411的輸出端輸出隔離后的脈寬調制信號.圖3為圖I中的線性光耦隔離模塊120在一個實施例中的結構示意圖。所述線性光耦隔離模塊120包括第一追隨電路121、第一匹配電路122、光耦隔離單元123、第二匹配電路124和第二追隨電路125。第一追隨電路121的輸入端與所述電壓采樣電路110的輸出端相連，接收來自電壓米樣電路110的米樣電壓Vs。第一追隨電路121的輸出端與第一匹配電路122的輸入端相連，第一匹配電路122的輸出端與光耦隔離單元123的輸入端相連，光耦隔離單元123的輸出端與第二匹配電路124的輸入端相連，第二匹配電路124的輸出端與第二追隨電路122的輸入端相連，第二追隨電路122的輸出端輸出隔離后的采樣電壓VS。所述第一追隨電路121和第二追隨電路125接收電壓信號，并可以使得其輸出端的電壓追隨其輸入端的電壓，以此來增強其輸出端的電壓的驅動能力，其中所述第一追隨電路121接收來自電壓采樣電路110的采樣電壓Ns。第一匹配電路122和第二匹配電路124分別在所述光耦隔離單元123的前端和后端進行阻抗匹配，所述光耦隔離單元123將收到的電壓信號轉換為光信號，之后再將該光信號轉換為隔離后的電壓信號，使得光耦隔離單元接收到的電壓信號與其輸出的電壓信號相互隔離并成線性比例關系，這樣實現了光耦隔離，避免了前端信號的干擾傳遞至后端信號。其中第一追隨電路121和第一匹配電路122由所述隔離電壓模塊130提供的一組電源供電，比如VDD和GND，第二匹配電路124和第二追隨電路125由所述隔離電壓模塊130提供的另一組電源供電，比如VCC和GND，這樣實現了高壓和低壓的隔離，也避免了電源的噪聲帶來的干擾。圖4為圖3中的線性光耦隔離模塊120在一個實施例中的電路示意意圖。[0038]所述第一追隨電路121包括二極管Dl和第一運算放大器，所述二極管Dl的陽極連接所述電壓采樣電路110的輸出端，所述二極管Dl的陰極連接第一運算放大器的正相輸入端，其負相輸入端連接第一運算放大器的輸出端，所述第一運算放大器的輸出端為所述第一追隨電路121的輸出端。第一匹配電路122包括電阻R10、第二運算放大器、電阻R8、電容C8。所述電阻RlO的一端連接第一追隨電路121的輸出端，另一端連接第二運算放大器的負相輸入端，第二運算放大器的正相輸入端接地，電容CS連接于第二運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R8的一端連第二運算放大器的輸出端，所述電阻R8的另一端與所述光耦隔離單元123的一個輸入端相連，第二運算放大器的負相輸入端與所述光耦隔離單元123的另一個輸入端相連。第二匹配電路124包括第三運算放大器、電容C9、電阻R9和可調電阻RW2。所述第三運算放大器的正相輸入端連接所述光耦隔離單元123的一個輸出端并接地，所述反相輸入端連接所述光耦隔離單元123的另一個輸出端。電容C9連接于第三運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R9和可調電阻RW2串聯在第三運算放大器的負相輸入端·和輸出端之間，所述第三運算放大器的輸出端為第二匹配電路的輸出端。通過調整所述可調電阻RW2的電阻值可以調節隔離后的采樣電壓VS與隔離前的采樣電壓Vs成線性比例關系O所述第二追隨電路125包括第四運算放大器、電阻R20、穩壓二極管D2和電容C10。第四運算放大器的正相輸入端連接所述第二匹配電路124的輸出端，其反相輸入端連接其輸出端，該第四運算放大器的輸出端經由電阻R20連接至所述線性光耦隔離模塊120的輸出端ΑΝ0，所述穩壓二極管D2和電容ClO并聯于所述線性光耦隔離模塊120的輸出端ANO和地之間。需要說明的是，第一運算放大器和第二運算放大器由電源VDD和GND供電，第二運算放大器和第四運算放大器由電源VCC和GND供電。上述說明已經充分揭露了本實用新型的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本實用新型的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本實用新型的權利要求書的范圍。相應地，本實用新型的權利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式
。
權利要求1.一種基于電池電量傳感的空調控制裝置，應用于安裝有空調的電動車輛中，其特征在于，其包括電壓采樣電路、線性光耦隔離模塊、電量計算模塊和空調控制器， 所述電壓采樣電路對電池組的電壓進行采樣得到采樣電壓， 所述線性光耦隔離模塊根據電壓采樣電路得到的采樣電壓得到與所述采樣電壓線性成比例的并與所述采樣電壓相互隔離的隔離后采樣電壓， 所述電量計算模塊根據隔離后的采樣電壓估計電池電量值， 所述空調控制器根據所述電量計算模塊估計得到的電池電量值對空調進行功率控制。
2.根據權利要求I所述的空調控制裝置，其特征在于所述電壓采樣電路包括串聯在電池電壓和地之間的分壓電阻Rl和R2，其中分壓電阻R2為可調電阻。
3.根據權利要求I所述的空調控制裝置，其特征在于所述電量計算模塊綜合隔離后的采樣電壓、隔離后的采樣電壓的變換率以及時間來估計電池電量值。
4.根據權利要求I所述的空調控制裝置，其特征在于所述電量計算模塊將估計出的電池電量值進行脈寬調制得到脈寬調制信號，所述脈寬調制信號經由電量計算模塊中的光耦隔離輸出電路的隔離驅動后輸出，所述空調控制器根據光耦隔離輸出電路輸出的隔離后的脈寬調制信號對空調進行功率控制。
5.根據權利要求4所述的空調控制裝置，其特征在于所述光耦隔離輸出電路包括電阻R32、電阻R33和光耦隔離器，所述電量計算模塊將根據估計出的電池電量值調制得到的脈寬調制信號經由所述電阻R33連接至光耦隔離器的輸入端，所述光耦隔離器的輸出端經由電阻R32與電源相連，所述光耦隔離器的輸出端輸出隔離后的脈寬調制信號。
6.根據權利要求1-5任一所述的空調控制裝置，其特征在于所述線性光耦隔離模塊包括第一追隨電路、第一匹配電路、光耦隔離單元、第二匹配電路和第二追隨電路， 第一追隨電路的輸入端接收來自電壓米樣電路的米樣電壓，第一追隨電路的輸出端與第一匹配電路的輸入端相連，第一匹配電路的輸出端與光稱隔離單兀的輸入端相連，光率禹隔離單元的輸出端與第二匹配電路的輸入端相連，第二匹配電路的輸出端與第二追隨電路的輸入端相連，第二追隨電路的輸出端輸出隔離后的采樣電壓， 第一追隨電路和第二追隨電路接收電壓信號，并使得其輸出端的電壓追隨其輸入端的電壓，第一匹配電路和第二匹配電路分別在所述光耦隔離單元的前端和后端進行阻抗匹配，所述光耦隔離單元將收到的電壓信號轉換為光信號，之后再將該光信號轉換為隔離后的電壓信號，使得光耦隔離單元接收到的電壓信號與其輸出的電壓信號相互隔離并成線性比例關系。
7.根據權利要求6所述的空調控制裝置，其特征在于其還包括隔離電壓模塊，該隔離電壓模塊提供相互隔離的兩組電源，其中第一追隨電路和第一匹配電路由所述隔離電壓模塊提供的一組電源供電，第二匹配電路和第二追隨電路由所述隔離電壓模塊提供的另一組電源供電。
8.根據權利要求6所述的空調控制裝置，其特征在于所述第一追隨電路包括二極管Dl和第一運算放大器，所述二極管Dl的陽極連接所述電壓采樣電路的輸出端，所述二極管Dl的陰極連接第一運算放大器的正相輸入端，其負相輸入端連接第一運算放大器的輸出端，所述第一運算放大器的輸出端為所述第一追隨電路的輸出端， 第一匹配電路包括電阻R10、第二運算放大器、電阻R8、電容CS，所述電阻RlO的一端連接第一追隨電路的輸出端，另一端連接第二運算放大器的負相輸入端，第二運算放大器的正相輸入端接地，電容CS連接于第二運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R8的一端連第二運算放大器的輸出端，所述電阻R8的另一端與所述光耦隔離單元的一個輸入端相連，第二運算放大器的負相輸入端與所述光耦隔離單元的另一個輸入端相連。
9.根據權利要求6所述的空調控制裝置，其特征在于 第二匹配電路包括第三運算放大器、電容C9、電阻R9和可調電阻RW2，所述第三運算放大器的正相輸入端連接所述光耦隔離單元的一個輸出端并接地，所述反相輸入端連接所述光耦隔離單元的另一個輸出端，電容C9連接于第三運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述電阻R9和可調電阻RW2串聯在第三運算放大器的負相輸入端和輸出端之間，所述第三運算放大器的輸出端為第二匹配電路的輸出端， 所述第二追隨電路包括第四運算放大器、電阻R20、穩壓二極管D2和電容C10，第四運算放大器的正相輸入端連接所述第二匹配電路的輸出端，其反相輸入端連接其輸出端，該第四運算放大器的輸出端與所述電阻R20的一端相連，所述電阻的另一端ANO為所述線性光耦隔離模塊的輸出端，所述穩壓二極管D2和電容ClO并聯于所述線性光耦隔離模塊的輸出端和地之間。
專利摘要本實用新型提供一種應用于安裝有空調的電動車輛中的基于電池電量傳感的空調控制裝置，其包括電壓采樣電路、線性光耦隔離模塊、電量計算模塊和空調控制器。所述電壓采樣電路對電池組的電壓進行采樣得到采樣電壓。所述線性光耦隔離模塊根據電壓采樣電路得到的采樣電壓得到與所述采樣電壓線性成比例的并與所述采樣電壓相互隔離的隔離后采樣電壓。所述電量計算模塊根據隔離后的采樣電壓計算電池電量值。所述空調控制器根據所述電量計算模塊估計出的電池電量值對空調進行功率控制。這樣，可以根據電池電量實現對空調的輸出功率的控制，避免過放電以保護電池。
文檔編號B60H1/00GK202557250SQ20122022665
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者袁鋒, 丁元章 申請人:江蘇奧新新能源汽車有限公司