铁路车辆空调控制系统、空调以及车辆的制作方法

1.本公开实施例涉及铁路车辆技术领域，尤其涉及一种铁路车辆空调控制系统，包含该铁路车辆空调控制系统的空调以及车辆。


背景技术：

2.现有铁路车辆空调控制系统中的控制电路与空调主机完全分离，控制电路与空调主机分别安装在车辆不同的空间位置，两者之间有复杂的电气连接关系，导致车体电气布线施工复杂、成本高，不便于维护。另外，目前的控制电路主要由空调控制器以及继电器、接触器、断路器、热保护继电器等低压电器组成，模块化程度很低，占用空间大，施工复杂，不便于维护，使用寿命短。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种铁路车辆空调控制系统，包含该铁路车辆空调控制系统的空调以及车辆。
4.第一方面，本公开实施例提供了一种铁路车辆空调控制系统，包括：
5.驱动保护电路，集成安装于空调主机处，用于检测所述空调主机的三相交流电压电流信号以实现电路保护功能；
6.远程i/o电路，集成安装于所述空调主机处，用于采集所述空调主机的i/o信号；
7.环境参数采集电路，用于采集车辆的环境参数；
8.主控制电路，与所述驱动保护电路、所述远程i/o电路以及所述环境参数采集电路分别连接，用于控制所述驱动保护电路工作，基于所述i/o信号和/或所述环境参数进行所述空调主机的状态诊断分析。
9.可选的，在一个实施例中，所述主控制电路包括系统控制板和人机接口；其中，所述系统控制板采用双cpu架构，两个所述cpu之间通过总线连接；所述人机接口用于提供系统人机交互功能。
10.可选的，在一个实施例中，所述驱动保护电路包括控制cpu和驱动电路，所述驱动电路是基于功率半导体的驱动电路；
11.其中，所述控制cpu用于基于所述三相交流电压电流信号，控制所述驱动电路实现电路保护功能，所述电路保护功能包括欠压、过流、短路、三相不平衡及缺相保护功能中的一个或多个。
12.可选的，在一个实施例中，还包括：
13.压力波控制电路，用于实现车辆上的压力传感器的信号采集；
14.所述主控制电路，还用于基于压力传感器信号生成控制信号；
15.所述压力波控制电路，还用于基于所述控制信号驱动相应执行设备。
16.可选的，在一个实施例中，所述驱动保护电路、所述环境参数采集电路和所述压力波控制电路均具有通讯功能，以与所述主控制电路实现通讯。
17.可选的，在一个实施例中，还包括：
18.第一电源保护器，连接于车辆的动力电源和所述驱动保护电路之间，用于提供动力电源的过流、短路以及漏电保护功能中的一个或多个，所述动力电源用于提供所述空调主机所需的三相交流电。
19.可选的，在一个实施例中，还包括：
20.第二电源保护器，与所述主控制电路连接，用于提供车辆的控制电源的过流、短路保护功能中的一个或多个。
21.可选的，在一个实施例中，所述环境参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度中的一个或多个；
22.所述主控制电路，具体用于基于所述i/o信号和所述温度、湿度、二氧化碳浓度进行所述空调主机的状态诊断分析，根据诊断分析结果控制调整所述空调主机的工作状态。
23.第二方面，本公开实施例提供一种空调，包括上述任一实施例所述的铁路车辆空调控制系统。
24.第三方面，本公开实施例提供一种车辆，包括上述实施例的空调。
25.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
26.本公开实施例提供的铁路车辆空调控制系统、空调以及车辆，其中空调控制系统的驱动保护电路，集成安装于空调主机处，用于检测所述空调主机的三相交流电压电流信号以实现电路保护功能，远程i/o电路集成安装于所述空调主机处，用于采集所述空调主机的i/o信号；环境参数采集电路用于采集车辆的环境参数，主控制电路与所述驱动保护电路、所述远程i/o电路以及所述环境参数采集电路分别连接，用于控制所述驱动保护电路工作，基于所述i/o信号和/或所述环境参数进行所述空调主机的状态诊断分析。这样，本实施例中将与空调主机电气控制强相关的驱动保护电路以及远程i/o电路集成到空调主机处，实现控制系统的分布式架构，并将控制系统电路模块化如主要模块有主控制电路模块、远程i/o电路模块、环境参数采集电路模块和驱动保护电路模块，与现有的将整个控制电路完全与空调主机分别安装在车辆不同的空间位置相比，可以简化两者之间的电气布线连接关系，使得车体电气布线施工简单、成本地，便于维护。另外，采用驱动保护电路替换现有的继电器、接触器、断路器、热保护继电器等低压电器，使得占用空间减小，施工简单，便于维护，使用寿命延长。
附图说明
27.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
28.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本公开实施例铁路车辆空调控制系统示意图；
30.图2为本公开实施例中主控制电路示意图；
31.图3为本公开实施例驱动保护电路示意图；
32.图4为本公开另一实施例铁路车辆空调控制系统示意图。
具体实施方式
33.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
35.应当理解，在下文中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
36.图1为本公开实施例示出的一种铁路车辆空调控制系统示意图，该空调控制系统可以包括驱动保护电路101、远程i/o电路102、环境参数采集电路103和主控制电路104：
37.其中，驱动保护电路101集成安装于空调主机10处，用于检测所述空调主机10的三相交流电压电流信号以实现电路保护功能。远程i/o电路102集成安装于空调主机10处，用于采集所述空调主机10的i/o信号，主要实现系统i/o信号采集功能。环境参数采集电路103用于采集车辆的环境参数如温度等数据。主控制电路104与所述驱动保护电路101、所述远程i/o电路102以及所述环境参数采集电路103分别连接，用于控制所述驱动保护电路101工作，基于所述i/o信号和/或所述环境参数进行所述空调主机10的状态诊断分析。
38.本实施例中将与空调主机电气控制强相关的驱动保护电路以及远程i/o电路集成到空调主机处，而其余电路远离空调主机，实现控制系统的分布式架构，并将控制系统电路模块化如主要模块有主控制电路模块、远程i/o电路模块、环境参数采集电路模块和驱动保护电路模块，与现有的将整个控制电路完全与空调主机分别安装在车辆不同的空间位置相比，可以简化两者之间的电气布线连接关系，使得车体电气布线施工简单、减小空间占用，成本地，便于维护，模块化使得安装灵活方便。另外，采用驱动保护电路替换现有的继电器、接触器、断路器、热保护继电器等低压电器，使得占用空间进一步减小，施工也简单，便于维护，减少传统低压电器的使用，可以提升产品使用寿命，减少系统全生周期维护费用。同时可以实现智能诊断分析，丰富了空调控制系统的功能，可以满足车辆智能化设计要求。
39.可选的，在一个实施例中，所述主控制电路104包括系统控制板和人机接口hmi(human machine interface)。其中，所述系统控制板采用双cpu架构，两个所述cpu之间通过总线连接；所述人机接口用于提供系统人机交互功能。
40.示例性的，在一个示例中，如图2所示，主控制电路主要由系统控制板、hmi组成，系统控制板采用双cpu设计，例如包含控制cpu与管理cpu，两者功能相互独立，之间通过总线交互信息。控制cpu主要实现逻辑控制及保护，管理cpu主要实现通讯管理、文件管理、算法实现、智能诊断及系统功能管理。hmi主要实现系统人机交互界面，具有显示、控制按键、参数设定、记录及故障查询等功能。
41.本实施例中主控制电路采用双cpu技术构架，控制与管理cpu相互独立，算力增强，使得智能诊断能力有效提升，方便智能运维，满足车辆智能化要求。
42.可选的，在一个实施例中，所述驱动保护电路101包括控制cpu和驱动电路，所述驱动电路是基于功率半导体的驱动电路。其中，所述控制cpu用于基于所述三相交流电压电流信号，控制所述驱动电路实现电路保护功能，所述电路保护功能包括欠压、过流、短路、三相不平衡及缺相保护功能中的一个或多个。
43.示例性的，在一个示例中，如图3中所示，驱动保护电路101是系统关键核心单元之一，主要由控制cpu、驱动电路两部分组成。控制cpu主要实现保护算法、通讯管理、逻辑控制及保护。驱动保护电路101具有三相交流电压电流采集功能，实现过压/欠压、过流、短路、三相不平衡及缺相保护功能，可以实现远程分断闭合控制、双路can通讯等功能。驱动保护电路101的驱动电路主要实现传统断路器、接触器及热继电器等低压电器的组合功能，其控制及保护由控制cpu负责。
44.如图3中所示，该驱动电路可以包括电压互感器和电流互感器、a/d转换器，以实现三相交流电压电流采集，同时还可以包括功率半导体如mos管或者双向可控硅器件。动力电源提供的三相交流电通过三相输入接口输入，由三相输出接口提供至空调主机10，同时驱动电路可以采集三相交流电压电流信号并由a/d转换器转换成数字信号后输入给控制cpu，然后由控制cpu控制驱动电路如双向可控硅器件实现电路保护功能如欠压、过流、短路、三相不平衡或缺相保护功能等。示例性的，控制cpu与驱动电路如双向可控硅器件之间可以设置隔离驱动电路，电压互感器和电流互感器可以具有隔离电路，已达到电气保护的目的。这些电路的具体实现可以参考现有技术理解，此处不再详述。
45.本实施例中驱动保护电路101采用cpu控制，且采用功率半导体技术，将传统的断路器、接触器、继电器、热继电器等低压电器升级替换为为驱动保护电路，大量减少传统低压电器的使用，可以提升产品使用寿命，减少系统全生周期维护费用。
46.可选的，在一个实施例中，该空调控制系统还可以包括压力波控制电路，用于实现车辆上的压力传感器的信号采集。该压力传感器可以是车辆上的任意一个或多个压力传感器。所述主控制电路104还用于基于压力传感器信号生成控制信号。所述压力波控制电路还用于基于所述控制信号驱动相应执行设备。具体的，压力波控制电路主要实现压力传感器信号采集、处理及实时驱动执行设备，也可以具有通讯功能。此压力波控制电路可以根据实际需要选择，原则大于160公里/小时车辆需采用。
47.可选的，在一个实施例中，所述驱动保护电路101、所述环境参数采集电路103和所述压力波控制电路均具有通讯功能，以与所述主控制电路104实现通讯。示例性的，该通讯功能可以是can通讯如双路can通讯功能，例如配置can通讯模块，但也不限于此。
48.可选的，在一个实施例中，如图4所示，该空调控制系统还可以包括第一电源保护器即动力电源保护器，连接于车辆的动力电源和所述驱动保护电路101之间，用于提供动力电源的过流、短路以及漏电保护功能中的一个或多个，所述动力电源用于提供所述空调主机10所需的三相交流电。
49.示例性的，动力电源可以是车辆母线电源如三相三线制ac380v电源等。车辆母线电源为空调控制系统提供动力电源，该第一电源保护器一般可以设置为带漏电功能的断路器，实现过流、短路及漏电保护功能等。
50.可选的，在一个实施例中，如图4所示，该空调控制系统还可以包括第二电源保护器即控制电源保护器，与所述主控制电路104连接，用于提供车辆的控制电源的过流、短路保护功能中的一个或多个。
51.示例性的，控制电源为空调控制系统提供控制电源如dc110v电源，第二电源保护器一般可以设置为直流断路器，实现过流、短路保护功能，也可以同时具有远程分断、闭合控制功能等。
52.另外，列车控制和管理系统tcms可以为空调控制系统提供多功能车辆总线(mvb)、实时以太网(trdp)及部分i/o控制等通讯功能。该空调控制系统的对外接口只有控制电源接口、动力电源接口以及通讯接口，该空调控制系统内的主控制电路与其它电路之间仅具有通讯线，大大减少了车辆电气布线及电缆用量，降低了成本，便于维护。
53.可选的，在一个实施例中，所述环境参数可以包括但不限于温度、湿度、二氧化碳浓度中的一个或多个。示例性的，所述主控制电路104具体可以用于基于所述i/o信号和所述温度、湿度、二氧化碳浓度进行所述空调主机的状态诊断分析，根据诊断分析结果控制调整所述空调主机的工作状态。
54.相关技术中通常只采集了基本的控制i/o信号，温度、压力及部分电压电流信号等，采集的数据相对有限，使得设备自身诊断及系统诊断功能受限。而本实施例中增加湿度、二氧化碳浓度等检测，采集的数据更为丰富多样，因此提高了诊断分析结果的准确性，据此可优化空调控制调整方式，提升空调系统舒适性。
55.本公开实施例提供一种空调，包括上述任一实施例所述的铁路车辆空调控制系统。关于该铁路车辆空调控制系统具体可以参考前述实施例中的描述，此处不再赘述。
56.本实施例中将与空调主机电气控制强相关的驱动保护电路以及远程i/o电路集成到空调主机处，而其余电路远离空调主机，实现控制系统的分布式架构，并将控制系统电路模块化如主要模块有主控制电路模块、远程i/o电路模块、环境参数采集电路模块和驱动保护电路模块，与现有的将整个控制电路完全与空调主机分别安装在车辆不同的空间位置相比，可以简化两者之间的电气布线连接关系，使得车体电气布线施工简单、减小空间占用，成本地，便于维护，模块化使得安装灵活方便。另外，采用驱动保护电路替换现有的继电器、接触器、断路器、热保护继电器等低压电器，使得占用空间进一步减小，施工也简单，便于维护，减少传统低压电器的使用，可以提升产品使用寿命，减少系统全生周期维护费用。同时可以实现智能诊断分析，丰富了空调控制系统的功能，可以满足车辆智能化设计要求。
57.进一步的，本公开实施例还提供一种车辆，包括上述实施例的空调。示例性的，该车辆可以是铁路列车如高铁列车，或者地铁列车等，本实施例中对此不作限制。
58.本实施例中将与空调主机电气控制强相关的驱动保护电路以及远程i/o电路集成到空调主机处，而其余电路远离空调主机，实现控制系统的分布式架构，并将控制系统电路模块化如主要模块有主控制电路模块、远程i/o电路模块、环境参数采集电路模块和驱动保护电路模块，与现有的将整个控制电路完全与空调主机分别安装在车辆不同的空间位置相比，可以简化两者之间的电气布线连接关系，使得车体电气布线施工简单、减小空间占用，成本地，便于维护，模块化使得安装灵活方便。另外，采用驱动保护电路替换现有的继电器、接触器、断路器、热保护继电器等低压电器，使得占用空间进一步减小，施工也简单，便于维护，减少传统低压电器的使用，可以提升产品使用寿命，减少系统全生周期维护费用。同时
可以实现智能诊断分析，丰富了空调控制系统的功能，可以满足车辆智能化设计要求。
59.本公开实施例的方案可大量减少空调系统的车辆布线，节省车辆平面布置空间，部件模块化，小型化，安装灵活方便，满足未来车辆“空管化”设计要求。
60.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
61.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种铁路车辆空调控制系统，其特征在于，包括：驱动保护电路，集成安装于空调主机处，用于检测所述空调主机的三相交流电压电流信号以实现电路保护功能；远程i/o电路，集成安装于所述空调主机处，用于采集所述空调主机的i/o信号；环境参数采集电路，用于采集车辆的环境参数；主控制电路，与所述驱动保护电路、所述远程i/o电路以及所述环境参数采集电路分别连接，用于控制所述驱动保护电路工作，基于所述i/o信号和/或所述环境参数进行所述空调主机的状态诊断分析。2.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，所述主控制电路包括系统控制板和人机接口；其中，所述系统控制板采用双cpu架构，两个所述cpu之间通过总线连接；所述人机接口用于提供系统人机交互功能。3.根据权利要求1所述的空调控制系统，其特征在于，所述驱动保护电路包括控制cpu和驱动电路，所述驱动电路是基于功率半导体的驱动电路；其中，所述控制cpu用于基于所述三相交流电压电流信号，控制所述驱动电路实现电路保护功能，所述电路保护功能包括欠压、过流、短路、三相不平衡及缺相保护功能中的一个或多个。4.根据权利要求1～3任一项所述的空调控制系统，其特征在于，还包括：压力波控制电路，用于实现车辆上的压力传感器的信号采集；所述主控制电路，还用于基于压力传感器信号生成控制信号；所述压力波控制电路，还用于基于所述控制信号驱动相应执行设备。5.根据权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于，所述驱动保护电路、所述环境参数采集电路和所述压力波控制电路均具有通讯功能，以与所述主控制电路实现通讯。6.根据权利要求4的空调控制系统，其特征在于，还包括：第一电源保护器，连接于车辆的动力电源和所述驱动保护电路之间，用于提供动力电源的过流、短路以及漏电保护功能中的一个或多个，所述动力电源用于提供所述空调主机所需的三相交流电。7.根据权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于，还包括：第二电源保护器，与所述主控制电路连接，用于提供车辆的控制电源的过流、短路保护功能中的一个或多个。8.根据权利要求4所述的空调控制系统，其特征在于，所述环境参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度中的一个或多个；所述主控制电路，具体用于基于所述i/o信号和所述温度、湿度、二氧化碳浓度进行所述空调主机的状态诊断分析，根据诊断分析结果控制调整所述空调主机的工作状态。9.一种空调，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的铁路车辆空调控制系统。10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的空调。

技术总结
本公开涉及一种铁路车辆空调控制系统、空调和车辆，其中系统包括：驱动保护电路，集成安装于空调主机处，用于检测所述空调主机的三相交流电压电流信号以实现电路保护功能；远程I/O电路，集成安装于所述空调主机处，用于采集所述空调主机的I/O信号；环境参数采集电路，用于采集车辆的环境参数；主控制电路，与所述驱动保护电路、所述远程I/O电路以及所述环境参数采集电路分别连接，用于控制所述驱动保护电路工作，基于所述I/O信号和/或所述环境参数进行所述空调主机的状态诊断分析。所述空调主机的状态诊断分析。所述空调主机的状态诊断分析。


技术研发人员：周卫成 王伟 甘韦韦 丁懿 方鹏 祁善军 梁彦锋 张明帅 周少云
受保护的技术使用者：株洲中车时代电气股份有限公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2023/5/9