直流车载压缩机的控制电路的制作方法

本申请涉及一种直流车载压缩机的控制电路。

背景技术：

随着永磁直流无刷电机及控制系统的发展，正逐渐替代传统的交流电机和直流有刷电机。目前车载冰箱的压缩机都是采用直流无刷电机为主要的动力源，供电电源常规是小车为直流12v，卡车及大客车为直流24v的蓄电池。为了兼容12v和24v供电电压，必须将压缩机电机的最高转速下的设计电压设计在12v以下，才能在12v电源的情况下达到压缩机的使用性能，这样就面临着在24v电源系统下的启动和运转中要同时兼顾不同电压的情况，使得软件或硬件的设计复杂化，特别是启动过程参数的设计范围变宽，存在启动困难和不同负载下运转失步的隐患；

目前，市场上的直流车载压缩机控制芯片都增加了升压电路对输入电压进行升压控制，有2种模式控制：一种是控制电路将输入电压升压至固定的48v，再通过脉宽调节(pwm)来控制压缩机的转速，如广州的某品牌直流压缩机控制模式；另一种方式是通过可变升压，通过调节电压的幅值(pam)来控制压缩机的转速，如苏州智盈直流压缩机控制模式；

不管是采用哪一种控制模式，都需要通过控制电路对输入电压进行升压，再对压缩机的转速进行调节。由于升压电路需要控制芯片、mos管、电感等必要元件，增加了升压控制电路的失效率，同时也大大增加了产品的成本。

由于压缩机空间和温度的限制，电机部分省掉了3个位置传感器，就要求控制电路能够识别电机永磁体的位置，使电机能够按正常的相位启动和运行，即所谓的直流无刷电机无位置传感器的控制。市场上的直流车载压缩机控制芯片都是采用较常用的反电势法来检测转子的位置，如苏州智盈、杭州仕腾的直流压缩机控制模式。由于电机在低速时反电势小，难以得到有效转子位置信号，系统低速性能差，同时需要对三相输出的反电动势进行分压滤波后进行测量，由于信号中叠加了高频噪声，需要用低通滤波器去掉端电压中高频噪声并移相30°以满足换流要求，对滤波器要求较高，同时滤波器容易产生移相误差，而且移相误差大小与速度有关，难以补偿。

foc（field-orientedcontrol），即磁场定向控制，也称矢量变频，foc精确地控制磁场大小与方向，通过对电机电流的控制实现对电机转矩(电流)、速度、位置的控制，可以让马达在全转速范围内顺利运转，在零速时产生最大转矩，大大增强了压缩机的启动能力，并能够快速加速和减速。

技术实现要素：

本申请解决的技术问题是克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简洁，使用方便，成本低，效果好的直流车载压缩机的控制电路。

本申请解决上述技术问题所采用的技术方案包括：

一种直流车载压缩机的控制电路，包括控制单元，其特征是还设置有电机驱动及功率换向电路、电流信号处理电路、转速控制电路、过欠压保护控制电路，控制单元与电机驱动及功率换向电路、电流信号处理电路、转速控制电路、过欠压保护控制电路均连接，电机驱动及功率换向电路与电流信号处理电路连接，控制单元通过电机驱动及功率换向电路实现电机三相控制，通过电流信号处理电路采样电机驱动及功率换向电路负载电流（第二采样电阻上的电流），通过转速控制电路调节压缩机转速，通过过欠压保护控制电路调节过欠压阈值（设定值）。

所述的电机驱动及功率换向电路由第二十三电容、第二采样电阻、u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路组成，第二采样电阻一端与u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路、电流信号处理电路均连接，第二采样电阻另一端与控制地连接，第二十三电容接在直流电源与控制地之间并用来抑制mos管开通和关断瞬间引起的尖峰电压，控制单元与u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路均连接。第二采样电阻一端的实时采样信号通过电流信号处理电路后与控制单元相连，控制单元通过u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路来控制实现电机驱动及功率换向。

所述u相电机驱动及功率换向电路由第七电阻、第四十电阻、第九电容、第三mos管、第八电阻、第三十七电阻、第八电容、第四mos管组成，第七电阻一端与第四十电阻一端、第九电容一端、第三mos管栅极连接，第四十电阻另一端、第九电容另一端、第三mos管源极连接至电机u端，第七电阻另一端与控制单元连接，第三mos管漏极接直流电源，第八电阻一端与第三十七电阻一端、第八电容一端、第四mos管栅极连接，第三十七电阻另一端、第八电容另一端、第四mos管源极连接至第二采样电阻一端，第八电阻另一端与控制单元连接，第四mos管漏极接电机u端。

所述v相电机驱动及功率换向电路由第九电阻、第四十一电阻、第五电容、第五mos管、第十电阻、第三十八电阻、第四电容、第六mos管组成，第九电阻一端与第四十一电阻一端、第五电容一端、第五mos管栅极连接，第四十一电阻另一端、第五电容另一端、第五mos管源极连接至电机v端，第九电阻另一端与控制单元连接，第五mos管漏极接直流电源，第十电阻一端与第三十八电阻一端、第四电容一端、第六mos管栅极连接，第三十八电阻另一端、第四电容另一端、第六mos管源极连接至第二采样电阻一端，第十电阻另一端与控制单元连接，第六mos管漏极接电机v端。

所述w相电机驱动及功率换向电路由第十一电阻、第三十六电阻、第六电容、第九mos管、第十二电阻、第三十九电阻、第七电容、第十mos管组成，第十一电阻一端与第三十六电阻一端、第六电容一端、第九mos管栅极连接，第三十六电阻另一端、第六电容另一端、第九mos管源极连接至电机w端，第十一电阻另一端与控制单元连接，第九mos管漏极接直流电源，第十二电阻一端与第三十九电阻一端、第七电容一端、第十mos管栅极连接，第三十九电阻另一端、第七电容另一端、第十mos管源极连接至第二采样电阻一端，第十二电阻另一端与控制单元连接，第十mos管漏极接电机w端。

所述的电流信号处理电路由第十七电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第十电容、第十八电阻组成，第十七电阻一端与信号地、第十电容一端连接，第二十四电阻一端与第十电容另一端相连后接电机驱动及功率换向电路第二采样电阻一端，第十七电阻另一端、第十八电阻一端接控制单元和运算放大器负极输入端，第二十五电阻一端接控制单元，第二十五电阻另一端、第二十四电阻另一端接运算放大器正极输入端，第十八电阻另一端接运算放大器输出端，运算放大器输出端通过第二十电阻与第十一电容一端连接，第十一电容一端接控制地。

所述的压缩机转速控制电路由第三十五电阻、第十九电阻、第十七电容、转速可变电阻组成，控制单元与第十九电阻一端、第十七电容一端相连，第十七电容另一端接控制地，第十九电阻另一端、第三十五电阻一端、转速可变电阻一端连接在一起，第三十五电阻另一端接控制电源，转速可变电阻另一端接控制地。

所述的过欠压保护控制电路由第十四电阻、第三十四电阻、第十六电容、过欠压可变电阻组成，控制单元与第三十四电阻一端、第十六电容一端相连，第十四电阻一端、第三十四电阻另一端、过欠压可变电阻一端连接在一起，第十四电阻另一端接控制电源，过欠压可变电阻另一端接控制地。

本申请与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构简洁，使用方便，成本低，可靠性高，其通过对电机电流的控制实现对电机转矩(电流)、速度、位置的控制，在零速时产生最大转矩，大大增强了压缩机的启动能力，可以让马达在全转速范围内顺利运转，同时能够在8v~31v电源系统下达到压缩机的启动和使用性能。由于减少了压缩机的位置检测电路和输入电压升压电路，大大提高了直流车载压缩机控制芯片运行的可靠性，同时又极大的降低了控制芯片的成本。

附图说明

图1为本申请实施例的原理图。

图2为本申请中电机驱动及功率换向电路的原理图。

图3为本申请中电流信号处理电路的原理图。

图4为本申请中转速控制电路的示意图。

图5为本申请中过欠压保护控制电路的示意图。

图6为本申请实施例控制单元的原理图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。

如图1所示，本申请一种直流车载压缩机的控制电路包括电机驱动及功率换向电路、电流信号处理电路、控制单元，电机驱动及功率换向电路、电流信号处理电路都控制单元连接。参见图6，所述控制单元为现有技术，主要由控制芯片fu6861q和包括ad转换电路在内的外围电路构成，所述ad转换电路由运算放大器amp0、第二十电阻r20、第十一电容c11构成。

如图2所示，所述的电机驱动及功率换向电路由第二十三电容c23、第二采样电阻rs2、u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路组成，第二采样电阻rs2一端与u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路连接，第二采样电阻rs2另一端与控制地连接，第二十三电容c23接在直流电源+24v与控制地之间并用来应急短暂供电，控制单元与u相电机驱动及功率换向电路、v相电机驱动及功率换向电路、w相电机驱动及功率换向电路均连接。三相输出的电压通过负载后都流过第二采样电阻rs2，第二采样电阻rs2上的电压再通过电流信号处理电路处理后传输给控制芯片ad输入端ad3，控制芯片通过采样该信号来实现三相电压的输出控制（分别通过u相电机驱动及功率换向电路hou端和lou端、v相电机驱动及功率换向电路hov端和lov端、w相电机驱动及功率换向电路how端和low端来控制）实现电机驱动及功率换向。

所述u相电机驱动及功率换向电路由第七电阻r7、第四十电阻r40、第九电容c9、第三mos管q3、第八电阻r8、第三十七电阻r37、第八电容c8、第四mos管q4组成，第七电阻r7一端与第四十r40电阻一端、第九电容c9一端、第三mos管q3栅极连接，第四十电阻r40另一端、第九电容c9另一端、第三mos管q3源极连接至电机u端，第七电阻r7另一端与控制芯片hou端连接，第三mos管q3漏极接直流电源+24v，第八电阻r8一端与第三十七电阻r37一端、第八电容c8一端、第四mos管q4栅极连接，第三十七电阻r37另一端、第八电容c8另一端、第四mos管q4源极连接至第二采样电阻rs2一端，第八电阻r8另一端与控制芯片lou端连接，第四mos管q4漏极接电机u端。

所述v相电机驱动及功率换向电路由第九电阻r9、第四十一电阻r41、第五电容c5、第五mos管q5、第十电阻r10、第三十八电阻r38、第四电容c4、第六mos管q6组成，第九电阻r9一端与第四十一电阻r41一端、第五电容c5一端、第五mos管q5栅极连接，第四十一电阻r41另一端、第五电容c5另一端、第五mos管q5源极连接至电机v端，第九电阻r9另一端与控制芯片hov端连接，第五mos管q5漏极接直流电源，第十电阻r10一端与第三十八电阻r38一端、第四电容c4一端、第六mos管q6栅极连接，第三十八电阻r38另一端、第四电容c4另一端、第六mos管q6源极连接至第二采样电阻rs2一端，第十电阻r10另一端与控制芯片lov端连接，第六mos管q6漏极接电机v端。

所述w相电机驱动及功率换向电路由第十一电阻r11、第三十六电阻r36、第六电容c6、第九mos管q9、第十二电阻r12、第三十九电阻r39、第七电容c7、第十mos管q10组成，第十一电阻r11一端与第三十六电阻r36一端、第六电容c6一端、第九mos管q9栅极连接，第三十六电阻r36另一端、第六电容c6另一端、第九mos管q9源极连接至电机w端，第十一电阻r11另一端与控制芯片how端连接，第九mos管q9漏极接直流电源，第十二电阻r12一端与第三十九电阻r39一端、第七电容c7一端、第十mos管q10栅极连接，第三十九电阻r39另一端、第七电容c7另一端、第十mos管q10源极连接至第二采样电阻rs2一端，第十二电阻另一端与控制芯片low端连接，第十mos管q10漏极接电机w端。

如图3所示，电流信号处理电路由第十七电阻r17、第二十四电阻r24、第二十五电阻r25、第十电容c10、第十八电阻r18组成，第十七电阻r17一端与信号地gnd、第十电容c10一端连接，第二十四电阻r24一端与第二采样电阻rs2一端、第十电容c10另一端相连，第十七电阻r17另一端、第十八电阻r18一端接ad转换电路（运算放大器anp0）负极输入端，第二十五电阻r25一端接控制芯片vhalf端，提供一个+2.5v的电压偏置，第二十五电阻r25另一端、第二十四电阻r24另一端接ad转换电路正极输入端，第十八电阻r18另一端接ad转换电路运算放大器anp0输出端，运算放大器anp0输出端通过第二十电阻r20与第十一电容c11一端、控制芯片ad输入端ad3连接，第十一电容c11另一端接控制地。第二采样电阻rs2上的电压通过第十电容c10进行滤波后再经第十七电阻r17、第二十四电阻r24、第二十五电阻r25和控制单元内部的ad转换电路进行10倍的信号放大。

如图4所示，压缩机的转速控制电路由第三十五电阻r35、第十九电阻r19、第十七电容c17、转速可变电阻rs组成，控制芯片的adc_p端与第十九电阻一端、第十七电容一端相连，第十七电容c17另一端接控制地，第十九电阻另一端、第三十五电阻一端与系统接口的p端相连，第三十五电阻另一端接控制电源vdd+5v，p端和控制地之间接入转速可变电阻rs，依据转速可变电阻rs阻值变化，控制单元的adc_p端会呈现不同的电压值，控制芯片实时采样该电压来控制压缩机的转速。

如图5所示，压缩机的过欠压保护控制电路由第十四电阻r14、第三十四电阻r34、第十六电容c16、过欠压可变电阻rg组成，控制芯片的adc_t端与第三十四电阻r34一端、第十六电容c16一端相连。第十四电阻r14一端、第三十四电阻r34另一端和系统接口t端相连，第十四电阻r14另一端接控制电源vdd+5v，t端和控制地间接入过欠压可变电阻rg，控制芯片的adc_t端会呈现不同的电压值，控制芯片根据adc_t端的电压进行实时采样来设置压缩机的过欠压值。

凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。