汽车空调鼓风机无极调速系统的制作方法

专利名称：汽车空调鼓风机无极调速系统的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种调速系统，更具体的说，本实用新型主要涉及一种汽车空调鼓风机无极调速系统。背景技术：车空调系统是实现对驾驶室内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。目前，常规的汽车空调中鼓风机调速，大多数都是靠串电阻的方式来调速，利用电机回路中阻值的大小来调节电压，达到调节风机转速的目的。低挡位串的阻值大，中挡位串的阻值小，高挡位不串阻值。这种方式虽然结构简单，零部件成本也低，维修方便，但是风机工作时相当一部分电源功率白白消耗在电阻上，调速电阻发热量很大，需及时散热。若散热不及时，易引发汽车自燃。为了及时散热，调速电阻通常放在暖风机的出风口上，利用暖风机给调速电阻吹风散热。暖风机正常吹风，调速电阻的温度就会稳定在一个相对安全的范围内。若暖风电机发生故障，因电机堵转、风机叶片脱落、电机短路等原因导致不出风，则调速电阻的温度就会迅速上升，最终可能将周围的塑料件等引燃。新型的汽车空调中鼓风机调速多采用调速模块，通过微机产生PWM信号控制功率场效应管来调速，这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点，很容易在单片机控制系统中实现。目前国内外的汽车空调控制系统中，对电控单元的设计几乎都没有考虑低功耗的问题。实际上，一年四季，驾驶人员对空调的使用有限，但汽车一点火后，空调控制单元就开机，在整个开车的过程中不管使用或未使用空调都会白白的消耗掉一部分电能，这与当今世界提倡“节能环保”相违背。实用新型内容考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型公开的一个方面，本实用新型采用以下技术方案:一种汽车空调鼓风机无极调速系统，包括鼓风机和调速开关，所述调速系统还包括无极调速模块，调速开关连接有无极调速模块，无极调速模块再连接鼓风机。更进一步技术方案是:所述无极调速模块包括稳压电源单元、驱动单元、输入处理单元、控制单元和过流保护单元，稳压电源单元将降压后的电源传递给与之连接的控制单元，输入处理单元的输入端连接稳压电源单元，输出端连接控制单元，驱动单元一端与控制单元连接，另一端与过流保护单元连接，过流保护单元再与鼓风机连接；更进一步技术方案是:所述在无极调速模块上还设置有由散热板组成的散热部件;更进一步技术方案是:所所述驱动单元和过流保护单元都设置有开关电路，由控制单元进行开关控制；与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是:本实用新型采用在系统中设计了无极调速模块，再加之对模块设置了散热部件，该模块实现无级调速功能，具有过流保护，散热效果明显，低功耗的特点。高效节能，抗电磁干扰能力强，产品质量稳定，可靠性高。图1为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型无极调速模块单元部件图；图3为本实用新型电路图。具体实施方式以下结合附图对本实用新型做进一步阐述。考虑到现有技术的上述问题，根据本实用新型公开的一个方面，本实用新型采用以下技术方案:如图1所示，一种汽车空调鼓风机无极调速系统，包括鼓风机103和调速开关102，调速系统还包括无极调速模块101，调速开关102连接有无极调速模块101，根据本实施例，例如通过导线连接或者是通过集成电路连接；无极调速模块101再连接鼓风机103，系统主要由鼓风机无级调速模块101、调速开关102、鼓风机103等组成，由调速开关102选择风量挡位，调速模块101据此改变风量。该汽车空调鼓风机无级调速模块101的基本思路是:采用定频调宽法使单片机产生17.8ΚΗζ±1ΚΗζ的PWM信号，经过驱动电路来驱动2个并联的MOSFET主开关元件，用通过改变占空比的方式改变鼓风机电枢两端的平均电压，从而达到调速的目的。为实现过流保护，在主开关元件的接地端串入取样电阻丝，利用串联的电流相等原理，取样电流小信号通过由运算放大器构成的过流保护电路的放大、t匕较后，单片机便可检测通过主开关元件的电流状况。为使主开关元件及快速响应二极管及时散热，安装一散热器，通过螺钉连接使其紧贴散热器，达到散热目的。低功耗的设计则是通过电源芯片的选择、可控电源及软件定时唤醒可待机的单片机等方式来实现。根据本实用新型的另一个优选实施例，如图2所示，所述无极调速模块101包括稳压电源单元201、驱动单元 204、输入处理单元202、控制单元203和过流保护单元205，稳压电源单元201将降压后的电源传递给与之连接的控制单元203，输入处理单元202的输入端连接稳压电源单元，输出端连接控制单元203，驱动单元204 —端与控制单元203连接，另一端与过流保护单元205连接，过流保护单元205再与鼓风机103连接。稳压电源单元201，模块内的电源需求两级，一级是驱动电路电源，要求12V。另一级是单片机及输入电路等要求的5V电源。由于要考虑低功耗及汽车电源的恶劣情况，初级稳压到12V的电源芯片选择开关型稳压模块，LM2575T-12.0,以实现高输入电压下的低功耗输出，外接稳压二极管V3、电感L2及滤波电容C7、C6、C8就构成稳压电路。次级稳压到5V的电源芯片选择ON公司的NCV4274ADS50R4G，该器件功耗:150uA每ImA负载，且具有过流、过压、过温保护的功能，外围器件极少。为保证单片机有良好的电源环境，避免干扰，在5V电源的输出端还加上瞬变电压抑制器V4，即使有干扰也会消除掉。输入处理单元202，输入处理电路由电阻Rl、R2、电容Cl及二极管V1、V2组成，实现开关信号的采集，鼓风机调速开关内部为可变电阻，该输入电路中的R2与其够成分压电路，将风量挡位变换成电压信号，Rl、Cl为RC滤波电路，Vl、V2为限伏电路，防止过高的尖峰电压进入单片机的2脚，其带AD 口。单片机完成AD转换后，就可判定调速开关挡位的变化了。当然，为了采样的可靠性，软件上采取采样N次取平均值的软件滤波方法来消除误差。控制单元203，控制单元203使用单片机，单片机选择FREESCALE单片机MC68HC908系列，其性能好、功能强、速度高、是性价比很高的8位微控制器。具有安全保护特性，包括看门狗监视复位、低电压极限检测复位、非法指令检测复位和非法地址检复位。考虑到该调速模块实现功能仅需6个I/O 口引脚，选择具有8个引脚的单片机MC68HC908QT2，因其可使用内部振荡电路，无需外接晶振电路，大大提高可靠型。QT2单片机在运行模式时耗电6mA，待机模式时耗电1mA，利用这一特性，可省电。具体方法是，在软件设计时，当需要鼓风机工作的情况下，让单片机处于运行模式，而在其它时候则处于待机模式。实现方法是，利用定时唤醒的方法，编程单片机内部的一个定时器，IOmS中断一次，定时0.1S，既在中断程序中判定是否到10次中断，若没到，中断返回后继续处于待机模式，若至IJ，检测一次是否有调速开关的挡位变化(实际上检测的是电压的大小)，若没有，进入待机模式，同时关掉驱动电路及过流保护电路的电源。若有，退出待机模式，进入运行模式，同时打开驱动电路及过流保护电路的电源。这样，调速模块在闲暇时，95%的时间都处于待机模式，达到省电的目的。驱动单元204，驱动电路由开关电路(电阻R5、R6、R7及三极管Ql)驱动斯密特反向器HEF40106BT，其内部有6个反向器，采用并联驱动方式，这样驱动能力强，PWM波形完整。最后驱动两个并联的场效应管IRF540N。之所以用两个，是为了降低管子的内阻，降低发热量。而一般国内的配套商为了降低成本，往往只用一个，但这样的结果是大量的三包件被退回。电路中还有一个快速响应二极管V7 (MUR1560)，其作用是消除电机的反向电动势，保护场效应管不会被过高的反向电动势击穿，由于持续工作，其也会产生较高的热量，电容C8的作用是为了使PWM信号平滑，防止高低电平变化时产生尖峰电压。当然，这些措施还不足以确保场效应管的安全，还必须散热，散热结构的设计在后面论述。考虑到低功耗的设计，驱动电路所所的12V电源可控，由三极管Q3及R19组成的开关电路控制，在需要鼓风机工作的情况下，单片机才使其通电。过流保护单元205，在并联场效应管的漏级公共接地端串入取样电阻丝RS，利用串联的电流相等原理，RS上 的电压随着电机负载的电流变化而变化，电流大，RS两端的电压也高。电阻丝的阻值很小，还不到0.1欧。因此，取样电阻上的电压信号很小，通过由运算放大器构成的同相放大电路、比较电路的处理后，单片机便可检测通过主开关元件的电流状况。考虑到汽车应用，运放选择LM2902，宽温度范围，-40°C 125°C。为了低功耗设计，运放及上拉电阻R17的供电由三极管Q2及R18组成的开关电源控制。在需要鼓风机工作的情况下，单片机才使其通电。在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。权利要求1.一种汽车空调鼓风机无极调速系统，包括鼓风机和调速开关，其特征在于:所述调速系统还包括无极调速模块，调速开关连接有无极调速模块，无极调速模块再连接鼓风机。2.根据权利要求1所述汽车空调鼓风机无极调速系统，其特征在于:所述无极调速模块包括稳压电源单元、驱动单元、输入处理单元、控制单元和过流保护单元，稳压电源单元将降压后的电源传递给与之连接的控制单元，输入处理单元的输入端连接稳压电源单元，输出端连接控制单元，驱动单元一端与控制单元连接，另一端与过流保护单元连接，过流保护单元再与鼓风机连接。3.根据权利要求1所述汽车空调鼓风机无极调速系统，其特征在于:所述在无极调速模块上还设置有由散热板组成的散热部件。4.根据权利要求2所述汽车空调鼓风机无极调速系统，其特征在于:所述驱动单元和过流保护单元都设置有开关电路·，由控制单元进行开关控制。专利摘要本实用新型公开了一种汽车空调鼓风机无极调速系统，包括鼓风机和调速开关，调速系统还包括无极调速模块，调速开关连接有无极调速模块，无极调速模块再连接鼓风机，本实用新型采用在系统中设计了无极调速模块，再加之对模块设置了散热部件，该模块实现无级调速功能，具有过流保护，散热效果明显，低功耗的特点，高效节能，抗电磁干扰能力强，产品质量稳定，可靠性高。文档编号F04D27/00GK203130573SQ20132008394公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日发明者李国军 申请人:四川泛华电器有限责任公司