本發(fā)明涉及一種壓縮機的控制電路，特別是涉及一種直流車載壓縮機的控制電路。

背景技術：

隨著永磁直流無刷電機及控制技術的發(fā)展，其應用的領域越來越廣，特別是在直流低壓領域，正逐漸替代傳統(tǒng)的交流電機和直流有刷電機，車載直流壓縮機正是無刷直流電機最好的應用例子。目前車載冰箱的壓縮機都是采用直流無刷電機為主要的動力源，供電電源常規(guī)是小車為直流12v，卡車及大客車為直流24v的蓄電池，為了滿足12v和24v通用的目的，直流壓縮機的電機就分為12v電機及24v電機2種方式，由于壓縮機空間和溫度的限制，電機部分省掉了3個位置傳感器，就要求控制電路能夠識別電機永磁體的位置，使電機能夠按正常的相位啟動和運行，即所謂的直流無刷電機無位置傳感器的控制。相比較2種壓縮機電機的控制模式，后面的控制模式除了無刷電機的無傳感器控制外，增加了升壓電路對輸入電壓進行升壓控制，使壓縮機的適用性更好，效率更高。

目前，市場上的直流車載壓縮機都是采用這2種電機模式，對于12v的電機模式，一般采用脈寬控制模式(pwm)來對壓縮機進行速度調節(jié)；對于24v壓縮機電機而言，有2種模式控制，一種是控制電路將輸入電壓升壓至固定的48v，再通過脈寬調節(jié)(pwm)來控制壓縮機的轉速，如廣州的某品牌直流壓縮機控制模式；另一種方式是通過可變升壓，通過調節(jié)電壓的幅值(pam)來控制壓縮機的轉速，這種方式可以使電機的效率得到最大的發(fā)揮。如果不采用升壓技術，對12v和24v兼容的情況下，必須將壓縮機電機的最高轉速下的設計電壓設計在12v以下，才能在12v電源的情況下達到壓縮機的使用性能，這樣就面臨著在24v電源系統(tǒng)下的啟動和運轉中要同時兼顧不同電壓的情況，使得軟件或硬件的設計復雜化，特別是啟動過程參數的設計范圍變寬，存在啟動困難和不同負載下運轉失步的隱患；同時當電源電壓超出12v時，必須采用脈寬調制方式(pwm)來控制壓縮機的轉速，增加了壓縮機電機的銅損和開關損耗，控制器的功耗也大大增加，使得整個壓縮機的效率大為降低。和固定升壓至某個高壓相比，雖然解決的直流母線電壓的寬范圍啟動、運轉和壓縮機電機高電壓效率高的問題，但同樣存在對換向功率管的脈寬調制(pwm)問題，使得控制器存在高頻開關損耗，壓縮機電機的效率也沒有得到充分的發(fā)揮。

技術實現要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種直流車載壓縮機的控制電路，其沒有高頻的開關損耗，使損耗達到最小，加在三相電機線上的電壓即為直流母線電壓，電機效率得到最大的發(fā)揮。

本發(fā)明通告以下技術方案解決上述技術問題的：一種直流車載壓縮機的控制電路，其特征在于，其包括電源控制電路、壓縮機電機位置檢測電路、電機驅動及功率換向電路、升壓控制電路、微控制單元、電源控制電路、壓縮機電機位置檢測電路、電機驅動及功率換向電路、升壓控制電路都與微控制單元連接。

優(yōu)選地，所述電源控制電路包括第七集成開關電源芯片、第九穩(wěn)壓芯片、第十穩(wěn)壓芯片、第十三電阻、第四十六電阻、第七十四電阻、第二三極管、第三三極管、第四三極管、第五三極管、第六集成比較器芯片，第七集成開關電源芯片與第十穩(wěn)壓芯片連接，第十三電阻、第四十六電阻、第七十四電阻都與第六集成比較芯片連接，第七集成開關電源、第九穩(wěn)壓芯片都與第四三極管連接，第四三極管與第二三極管連接，第七集成開關電源芯片、第三三極管都與第五三極管連接。

優(yōu)選地，所述升壓控制電路由第二電感、功率管、肖特基二極管、第五十五電容和升壓控制芯片組成，第二電感與功率管連接，肖特基二極管、升壓控制芯片都與功率連接，第五十五電容與肖特基二極管連接。

本發(fā)明的積極進步效果在于：由于升壓的占空比小于75％，在整個壓縮機的調速范圍內升壓效率都能夠達到90％以上，后級換向功率管只根據電機位置的變化來開通或關斷，其沒有高頻的開關損耗，使損耗達到最小，加在三相電機線上的電壓即為直流母線電壓，電機效率得到最大的發(fā)揮。

附圖說明

為了清楚說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明直流車載壓縮機的控制電路的原理圖。

圖2為本發(fā)明中電源控制電路的示意圖。

圖3為本發(fā)明中壓縮機電機位置檢測電路的示意圖。

圖4為本發(fā)明中升壓控制電路的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術方案。

如圖1所示，本發(fā)明直流車載壓縮機的控制電路包括電源控制電路、壓縮機電機位置檢測電路、電機驅動及功率換向電路、升壓控制電路、微控制單元(mcu)，電源控制電路、壓縮機電機位置檢測電路、電機驅動及功率換向電路、升壓控制電路都與微控制單元(mcu)連接。

如圖2所示，電源控制電路包括第七集成開關電源芯片u7、集成開關電源芯片u8、第九穩(wěn)壓芯片u9、第十穩(wěn)壓芯片u10、第十三電阻r13、第十六電阻r16、第四十六電阻r46、第七十四電阻r74、第二三極管q2、第三三極管q3、第四三極管q4、第五三極管q5、第六集成比較芯片u6，第七集成開關電源芯片與第十穩(wěn)壓芯片連接，第十三電阻、第四十六電阻、第七十四電阻都與第六集成比較芯片連接，第七集成開關電源、第九穩(wěn)壓芯片都與第四三極管連接，第四三極管與第二三極管連接，第七集成開關電源芯片、第三三極管都與第五三極管連接。

集成開關電源u7將輸入電壓vcc降為+12vs提供給集成第六比較器u6和第十穩(wěn)壓芯片u10，產生基準電壓+5v1通過第四十六電阻r46、第七十四電阻r74分壓輸入到第六比較器u6b的正輸入5腳，外接啟動和速度調節(jié)信號j8端的電壓值通過第十三電阻r13輸入到第六比較器u6的6腳，當第六比較器u6b的6腳信號小于5腳比較電位時，第六比較器u6b輸出高電平信號sw將第二三極管q2、第四三極管q4導通，使第九穩(wěn)壓芯片u9輸出+5v用于主控制電源(由于車載使用，因此對控制器的待機功耗要求較高，所以待機時將主控制電源關閉)；微控制單元u1啟動壓縮機電機時將輸出信號12sw將第三三極管q3、第五三極管q5導通，提供升壓控制芯片u11和第二電機驅動芯片u2、第三電機驅動芯片u3、第四電機驅動芯片u4的電源+12v。同時微控制單元u1輸出信號fout啟動集成開關電源芯片u8輸出+12vf提供給j3(f+)和j4(f-)外接12v直流風扇提供給系統(tǒng)用。

如圖3所示，壓縮機電機位置檢測電路包括第八十五電阻r85、第六十電阻r60、第十六電容c16、第八十七電阻r87、第五十九電阻r59、第一電容c1、第八十八電阻r88、第五十八電阻r58、第二電容c2、第八十九電阻r89、第五十七電阻r57、第三電容c3，由第八十五電阻r85、第六十電阻r60、第十六電容c16組成的直流母線電壓分壓網絡將升壓后的母線電壓信號v2輸入到微控制單元的模擬a/d輸入口23腳(an6)；同時將壓縮機電機的3相j11(motorout)分別通過分壓網絡(由第八十七電阻r87、第五十九電阻r59、第一電容c1、第八十八電阻r88、第五十八電阻r58、第二電容c2、第八十九電阻r89、第五十七電阻r57、第三電容c3)得到v、w、u信號分別輸入到微控制單元的模擬a/d輸入口16腳(an1)、17腳(an2)、15腳(an0)，微控制單元通過各采樣值來計算確定壓縮機的電機的實際位置值，輸出正確的信號來開通或關閉功率部分。

電機驅動及功率換向電路包括相互并聯的第二自舉驅動電路u2、第三自舉驅動電路u3、第四自舉驅動電路u4，微控制單元通過32～37腳(p3.0～p3.5)輸出6路驅動信號分別至第二自舉驅動電路u2、第三自舉驅動電路u3、第四自舉驅動電路u4的信號輸入腳，來控制換向功率管m1～m6的導通和關閉，使壓縮機電機啟動和運轉。

如圖4所示，升壓控制電路由第二電感l(wèi)2、功率管m7、肖特基二極管d8、第五十五電容c55和升壓控制芯片u11組成，第二電感l(wèi)2與功率管m7連接，肖特基二極管d8、升壓控制芯片u11都與功率管m7連接，第五十五電容c55與肖特基二極管d8連接。升壓控制芯片u11控制功率管m7的脈寬(pwm)來控制輸出的直流母線電壓值+vo。vref是升壓控制芯片u11內部的一個基準電壓源，通過升壓控制芯片u11內部的比較器電路使輸出腳10和16輸出pwm信號；第七十電阻r70、第二十七電阻r27、第十二電容c12組成的分壓網絡將輸出直流母線電壓+vo分壓后輸入到升壓控制芯片u11的內部比較器的正端(1腳)和基準vref通過第三十六電阻r36、第四十八電阻r48的分壓值進行比較，控制最高的輸出電壓；第七十五電阻r75、第三十八電阻r38的分壓值輸入到升壓控制芯片u11的4腳(dtc)控制pwm的占空比不大于75％；第六十六電阻r66、第十一電容c11組成振蕩鋸齒波，用來確定pwm的頻率；微控制單元u1通過一個pwm輸出口(p3.7)輸出的可變電壓通過第十四電阻r14、第四十二電容c42、第五二極管d5、第十五電阻r15接入升壓控制芯片u1的1腳，來調節(jié)實際需要的直流母線(+vo)電壓。

微控制單元采用英飛凌公司的xc866(xc836)型產品，微控制單元檢測各輸入信號，來調節(jié)升壓的電壓值并對壓縮機電機進行及時換向，控制壓縮機的啟動和運轉換向，處理各種故障并輸出故障信號。

本發(fā)明中，可變升壓是采用升壓控制芯片u11控制、微控制單元輔助調整的方案，相比于某國際品牌公司(secop)公司生產的同類型的直流壓縮機控制器，升壓部分完全利用微控制單元來直接控制，雖然在控制的硬件上減少了器件，但由于升壓需要較高的開關頻率才能將升壓電感元件的體積減小，因此對微控制單元的運算性能有較高的要求，其次輸出電壓的動態(tài)調整率沒有硬件的速度快，因此在負載變化時會帶來壓縮機的運轉不穩(wěn)，造成壓縮機噪音增加等缺點，相對比于此品牌的直流壓縮機，采用本方案控制的直流壓縮機在負載啟動(抗壓差啟動)方面具有更好的適應性和啟動成功率。同時由于采用微控制單元直接控制升壓，為了提高啟動力矩，啟動時必須將電壓升壓至最高值，造成壓縮機啟動時速度有過沖點，減少了壓縮機的機械壽命和增加了對電池的電流沖擊。采用本方案控制的壓縮機控制系統(tǒng)通過微控制單元的軟件控制，可實現速度的軟啟動，解決了上面的啟動方式的缺點。

本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改型和改變。因此，本發(fā)明覆蓋了落入所附的權利要求書及其等同物的范圍內的各種改型和改變。