汽車空調鼓風機控制電路：一種汽車空調鼓風機控制電路的制作方法

　　專利名稱：一種汽車空調鼓風機控制電路的制作方法

　　技術領域：

　　本實用新型涉及ー種汽車空調鼓風機，尤其涉及一種汽車空調鼓風機控制電路。

　　背景技術：

　　目前，很多汽車空調鼓風機控制采用調速電阻器來控制鼓風機的轉速。因為鼓風機轉速是由通過其電流的大小來決定的，要調控鼓風機的轉速，只需改變鼓風機的電流即可。而這樣的通過改變電阻器的電阻來調控鼓風機的轉速的方法實現雖簡單，但不易撐控。

　　實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種汽車空調鼓風機控制電路。為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下一種汽車空調鼓風機控制電路，所述鼓風機控制電路的輸出端與功率MOS管相連，所述鼓風機控制電路的另一端與微控制器相連，所述功率MOS管與鼓風機相連，所述鼓風機與微控制器相連。優選的,所述的鼓風機控制電路包括鼓風機的電源信號FAN_PWR,電源信號FAN_PWR通過第一電阻Rl與第二運算放大器ΠΒ的正極相連，第二運算放大器ΠΒ的正極通過并接的第三電阻R3和第一電容Cl后接地，鼓風機的反饋信號FAN_FB通過第二電阻R2與第二運算放大器ΠΒ的負極相連，第二運算放大器ΠΒ的負極通過第二電容C2與電源地相連，第二運算放大器ΠΒ的輸出信號通過并接的第四電阻R4和第四電容C4反饋到其負極輸入端,第二運算放大器的輸出端通過第五電阻RS連到CPU的米樣信號ANI7,第五電阻RS的另一端通過第三電容C3接地；第二運算放大器UlB的輸出端通過第二十二電阻R22與第一運算放大器UIA的正極相連，第一運算放大器UIA的負極通過電解電容El與地相連，CPU的控制信號V_C0N經過第六電阻R6與第一運算放大器UIA的負極相連，CPU的控制信號V_C0N通過第七電阻R7與電源地相連第一運算放大器ΠΑ的輸出端通過第五積分電容CS連到其正極輸入端，第一運算放大器的輸出端通過第二十五電阻R2S與第一三極管TRl的集電極相連，第一三極管TRl的發射極與電源地相連，CPU的開關控制信號FAN_CUT通過第二十四電阻R24與第一三極管TRl的基極相連，電源信號VCC通過第二十三電阻R23與CPU控制信號FAN_CUT相連，第一三極管TRl的基極通過第六電容C6與電源地相連，鼓風機的控制信號FAN_CTR通過第二十六電阻R26與第一三極管TRl的集電極相連功率MOS管的漏極與鼓風機的負極相連，DC12V電源正極與鼓風機的的正極相連，DC12V電源負極與MOS管的源極相連鼓風機電路的控制信號FAN_CTR接MOS管的柵極，從鼓風機的負端引出反饋信號FAN_FIB接鼓風機電路的反饋信號輸入端FAN_FIB，鼓風機的DC12V電源接鼓風機電路的電源信號輸入端FAN_PWR。通過上述技術方案，本實用新型的有益效果是通過控制鼓風機電路的輸出電壓即可改變MOSFE下NI柵源之間的電流，從而可控制鼓風機的轉速。

　　為了更清楚地說明本實用新型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的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實用新型的模塊圖；圖2是圖I中鼓風機控制電路的具體線路圖；圖3是圖I中功率MOS管具體線路圖。·具體實施方式

　　為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進ー步闡述本實用新型。由圖I可見，本實用新型一種汽車空調鼓風機控制電路，所述鼓風機控制電路的輸出端與功率MOS管相連，所述鼓風機控制電路的另一端與微控制器相連，所述功率MOS管與鼓風機相連，所述鼓風機與微控制器相連。所述微控制器讀取鼓風機當前的工作狀態，并通過鼓風機電路控制鼓風機的運轉。鼓風機控制電路包括反饋運算電路，對鼓風機電源、反饋信號進行差分比例運算；微控制器控制信號輸入電路，鼓風機控制信號輸出電路，對微控制器的控制信號進行積分運算；鼓風機開關電路，控制鼓風機的開斷。由圖2可見,所述的鼓風機控制電路包括鼓風機的電源信號FAN_PWR,電源信號FAN_PWR通過第一電阻Rl與第二運算放大器ΠΒ的正極相連，第二運算放大器ΠΒ的正極通過并接的第三電阻R3和第一電容Cl后接地，鼓風機的反饋信號FAN_FIB通過第二電阻R2與第二運算放大器ΠΒ的負極相連，第二運算放大器ΠΒ的負極通過第二電容C2與電源地相連，第二運算放大器ΠΒ的輸出信號通過并接的第四電阻R4和第四電容C4反饋到其負極輸入端，第二運算放大器的輸出端通過第五電阻R5連到CPU的采樣信號ANI7，第五電阻R5的另一端通過第三電容C3接地第二運算放大器ΠΒ的輸出端通過第二十二電阻R22與第一運算放大器ΠΑ的正極相連，第一運算放大器ΠΑ的負極通過電解電容El與地相連，CPU的控制信號V_C0N經過第六電阻R6與第一運算放大器UIA的負極相連，CPU的控制信號V_C0N通過第七電阻R7與電源地相連第一運算放大器UIA的輸出端通過第五積分電容C5連到其正極輸入端,第一運算放大器的輸出端通過第二十五電阻R25與第一三極管TRl的集電極相連，第一三極管TRl的發射極與電源地相連，CPU的開關控制信號FAN_CUT通過第二十四電阻R24與第一三極管TRl的基極相連，電源信號VCC通過第二十二電阻R23與CPU控制信號FAN_CUT相連，第一三極管TRl的基極通過第六電容C6與電源地相連，鼓風機的控制信號FAN_CTR通過第二十六電阻R26與第一三極管TRl的集電極相連由圖3可見，調速模塊功率MOS管的漏極與鼓風機的負極相連，DC12V電源正極與鼓風機的的正極相連，DC12V電源負極與MOS管的源極相連。鼓風機電路的控制信號FAN_CTR接MOS管的柵極，從鼓風機的負端引出反饋信號FAN_F/B接鼓風機電路的反饋信號輸入端FAN_FIB，鼓風機的DC12V電源接鼓風機電路的電源信號輸入端FAN_PWR。[0018]由MOS管的特性可知，流過漏源的電流iD與柵源間的電壓Ufc成一定的函數關系iD=f (Ugs) /Uds當 Ugs為零或很小吋，MOS管中不會有電流，管子處在截止狀態；當Ugs > Utn(Utn為MOS管的導通電壓)后，在Uds比較小時，iD與Uds(漏源之間的電壓)成近似線性關系，因此可把漏極和源極之間看成是ー個可由Ugs進行控制的電阻，Ugs越大，曲線越陸，等效電阻越小。當Ugs > Utn，在Uds比較大時，iD僅決定于Ues，而與Uds幾乎無關，D、S之間可以看為ー個受Ues控制的電流源。所以通過控制鼓風機電路的輸出電壓Ues即可改變MOSFE-Nl柵源之間的電流，從而可控制鼓風機的轉速。本實用新型的目的是控制鼓風機轉速，FAN_PWR和FAN_F/B為鼓風機兩端的電壓信號，代表鼓風機的工作電壓，經比例運算電路后得到的電壓值作為鼓風機的采樣電壓送到微控制器，微控制器將該電壓與設定的控制電壓進行比較后去控制鼓風機的轉速(電壓)，使鼓風機的實際電壓與設定的控制電壓相等鼓風機打開關閉則通過微控制器控制FAN_CUT信號實現。在圖2中FAN_PWR為鼓風機電源FAN_F/B為鼓風機反饋信號ANI7為CPU的采樣信號V_C0N為鼓風機電路的控制信號FAN_CUT為開關控制信號FAN_CTR為鼓風機控制信號本實用新型充份考慮到了各種干擾雜波存在的情況，有效的抑制了各種干擾和高頻雜波，保證了電路的穩定工作。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

　　權利要求1.一種汽車空調鼓風機控制電路，其特征在于所述鼓風機控制電路的輸出端與功率MOS管相連，所述鼓風機控制電路的另一端與微控制器相連，所述功率MOS管與鼓風機相連，所述鼓風機與微控制器相連。

　　2.根據權利要求I所述的ー種汽車空調鼓風機控制電路，其特征在于所述的鼓風機控制電路包括鼓風機的電源信號(FAN_PWR)，電源信號(FAN_PWR)通過第一電阻(Rl)與第ニ運算放大器(UIB)的正極相連，第二運算放大器(UIB)的正極通過并接的第三電阻(R3)和第一電容(Cl)后接地，鼓風機的反饋信號(FANFB)通過第二電阻(R2)與第二運算放大器(UIB)的負極相連，第二運算放大器(UIB)的負極通過第二電容(C2)與電源地相連，第ニ運算放大器(ΠΒ)的輸出信號通過并接的第四電阻(R4)和第四電容(C4)反饋到其負極 輸入端，第二運算放大器的輸出端通過第五電阻(RS)連到CPU的采樣信號(ANI7)，第五電阻(RS)的另一端通過第三電容(C3)接地；第二運算放大器(UlB)的輸出端通過第二十二電阻(R22)與第一運算放大器(UIA)的正極相連，第一運算放大器(UIA)的負極通過電解電容(El)與地相連，CPU的控制信號(V_C0N)經過第六電阻(R6)與第一運算放大器(UIA)的負極相連，CPU的控制信號(V_C0N)通過第七電阻(R7)與電源地相連第一運算放大器(UIA)的輸出端通過第五積分電容(CS)連到其正極輸入端，第一運算放大器的輸出端通過第二十五電阻(R2S)與第一三極管(TRl)的集電極相連，第一三極管(TRl)的發射極與電源地相連，CPU的開關控制信號(FAN_CUT)通過第二十四電阻(R24)與第一三極管(TRl)的基極相連，電源信號(VCC)通過第二十三電阻(R23)與CPU控制信號(FAN_CUT)相連，第一三極管(TRl)的基極通過第六電容(C6)與電源地相連，鼓風機的控制信號(FAN_CTR)通過第二十六電阻(R26)與第一三極管(TRl)的集電極相連功率MOS管的漏極與鼓風機的負極相連，DC12V電源正極與鼓風機的正極相連，DC12V電源負極與MOS管的源極相連，鼓風機電路的控制信號(FAN_CTR)接MOS管的柵極，從鼓風機的負端引出反饋信號(FAN_FIB)接鼓風機電路的反饋信號輸入端(FAN_FIB)，鼓風機的DC12V電源接鼓風機電路的電源信號輸入端(FAN_PWR)。

　　專利摘要本實用新型涉及一種汽車空調鼓風機控制電路，所述鼓風機控制電路的輸出端與功率MOS管相連，所述鼓風機控制電路的另一端與微控制器相連，所述功率MOS管與鼓風機相連，所述鼓風機與微控制器相連。本實用新型通過控制鼓風機電路的輸出電壓即可改變MOSFET-N1柵源之間的電流，從而可控制鼓風機的轉速。

　　文檔編號F04D27/00GKSQ

　　公開日2012年9月26日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日

　　發明者張晶, 徐偉, 文玉遠, 王文忠 申請人:上海福太隆汽車電子科技有限公司

汽車空調鼓風機控制電路：大眾邁騰B7L自動空調鼓風機控制電路分析

　　一、電路特點

　　圖1為邁騰B7L 1.8TSI轎車自動空調鼓風機控制電路。新鮮空氣鼓風機控制單元J126上有2個插接器，分別為T2ge與T6be。

　　1.T2ge為2針插接器，連接新鮮空氣鼓風機V2，其中T2ge/1為正極，T2ge/2為負極。

　　2.T6be為6針插接器，各針腳連線功能歸納如下。

　　（1） T6be/ 1與空調控制單元J255相連接，藍／白色線，鼓風機控制單元J126通過此線向J255反饋鼓風機的工作情況，稱為反饋信號線。

　　（2） T6be/2也與空調控制單元J255相連接，黑／白色線，J255通過此線向J126發送風機調速信號，稱為調速信號線。

　　（ 3） T6be/3與搭鐵線相連接，搭鐵點為車輛右側A柱。

　　（4） T6be/4通過保險SC38與蓄電池正極B＋相連接，為J126提供常電源。

　　（5） T6be/5 、T6be/6兩針為空。

　　二、工作原理

　　1．調速控制原理。邁騰B7L轎車自動空調鼓風機開關共有7個擋位，1擋風速最慢，7擋風速最快。當按動空調控制面板的風機轉速鍵給控制單元J255輸入風機擋位信號時，J255即通過調速信號線（圖中黑／白色線）向J126發送調速信號，調速信號加在晶體三極管基一射極之間，如圖2所示。通過改變基一射極電壓Ube即可改變基極電流Ib，根據三極管的電流放大原理，Ib的微小變化會使集電極電流Ic發生較大的變化（Ic=（β1b，β為電流放大系數，數值一般為50～100）。鼓風機串聯在三極管的集電極上，通過控制集電極電流Ic即可控制通過鼓風機的電流，從而控制其轉速。

　　2．反饋控制原理。J255給J126發送調速信號，J126控制鼓風機的轉速。實際中，鼓風機能否按照設定的目標工作？答案是不一定。比如J126的電源線沒電、搭鐵不良或調速信號線斷路等等都會導致鼓風機不工作，而此時電腦J255根本無法感知，這是比較危險的。

　　補充：當空調制冷系統工作時，倘若鼓風機不轉，熱空氣無法送到蒸發器，蒸發器會結冰，此時進入蒸發器的液態制冷劑無法汽化直接以液態形式進入空調壓縮機，將造成壓縮機的液擊損壞。因此，當鼓風機停轉時，必須立即停止制冷系統的工作。

　　鑒于此，在J126內部設置了一個反饋控制模塊，在J255與J126之間增加了一條反饋信號線（藍／白色線）。當鼓風機正常工作時，J126向J255反饋一個正常信號，而當出現某種故障使鼓風機不工作時，J126向電腦J255發送異常信號，當這種異常信號持續一定時間后，電腦J255便記錄故障碼，同時停止空調制冷系統的工作，以免因鼓風機不工作而造成壓縮機損壞，這是設計反饋信號的核心價值所在。

汽車空調鼓風機控制電路：汽車空調鼓風機控制介紹

　　鼓風機有兩種控制方式：

　　方式一，通過控制空調繼電器來控制空調開關，這樣可以使空調的開啟與鼓風機同步工作；

　　方式二，在不使用冷氣時，可獨立使用暖風裝置，因鼓風機受開關直接控制。

　　鼓風機轉速控制由鼓風機轉速控制開關電路和水溫控制開關電路構成。鼓風機轉速控制開關包括：自動空調放大器、鼓風機電阻器和功率晶體管。功率晶體管根據來自空調器放大器的BLW端子的鼓風機驅動信號，改變流至鼓風機電機的電流，從而改變鼓風機轉速。功率晶體管有一個熔點為114℃的溫控保險絲，以保護晶體管不致因過熱而損壞。水溫控制開關電路是由水溫傳感器感知發動機冷卻液溫度，進行發動機預熱控制。

　　(汽車維修技術網

　　鼓風機轉速控制運行過程如下:

　　1鼓風機轉速的自動控制

　　鼓風機轉速的自動控制過程與溫度控制相似，是根據TAO值自動控制鼓風機轉速。AUTO（自動）開關位于暖風裝置控制板上。當這個開關接通時，自動空調器放大器根據TAO的電流控制鼓風機轉速。

　　1）低速運轉

　　AUTO開關位于暖風裝置控制板上。當這個開關接通時，安裝在器放大器內的微電腦接通TR1，起動暖風裝置。這使電流從蓄電池流至暖風裝置繼電器，然后流至鼓風機電機，再流至鼓風機電阻器，后接地。這樣，就使鼓風機電機低速運轉。同時AUTO（自動）和Lo（低速）指示燈亮。

　　（2）中速運轉

　　當AUTO開關接通時，與低速控制時一樣，起動暖風裝置繼電器。安裝在自動空調器放大器內的微電腦（ECU），將從TAO值計算所得的鼓風機驅動信號，經BW端子輸出至功率晶體管。于是，電流從蓄電池流至暖風裝置繼電器，然后至鼓風機電機，再流至功率晶體管和鼓風機電阻后接地。這樣，就使鼓風機電機以相應于鼓風機驅動信號的轉速運轉。同時AUTO（自動）指示燈點亮，Lo（低）、M1（中1）、M2（中2）、Hi（高）指示燈也根據情況可能發亮。

　　從功率晶體管進入自動空調器放大器的VM端子的，是反映鼓風機實際轉速的信號。微電腦（ECU）參考這個信號校正鼓風機驅動信號。

　　（3）特高速度運轉。

　　當AUTO開關接通時，允許安裝在自動空調器放大器內的微電腦（ECU）接通TRl和TR2，驅動暖風裝置繼電器和鼓風機繼電器。于是，電流從蓄電池流至暖風裝置繼電器，然后至鼓風機電機，再至鼓風機風扇繼電器后至接地。這樣，就使鼓風機電機以特高速度運轉。同時，AUTO和Hi指示燈亮。

汽車空調鼓風機控制電路：汽車空調鼓風機控制電路的制作方法

　　本發明涉及汽車空調技術領域，尤其涉及一種PWM控制車用空調鼓風機調速模塊優化技術。

　　背景技術：

　　目前，在已知技術中，與發明技術效果相近似的技術材料有：CN.1、CN.5；前者主要描述的是如何解決車用空調鼓風機調速模塊的散熱性能不好，并針對該問題提出的解決方案，后者描述的是針對調速模塊本體的技術描述；兩者都在控制層面缺少專利技術，影響客戶駕乘體驗。

　　整車開發技術要求越來越高，尤其是影響客戶駕乘體驗的空調和NVH領域，噪音和可靠性要求不斷提高，指導開發設計要求的標準也在大幅提升。伴隨銷售車型配置逐漸提升，采用調速模塊控制的車用空調成為通用設計，如何針對VLCL和PWM控制的調速模塊應用就是產品開發部門需要掌握的技術。特別是針對應用PWM控制的調速模塊控制失效產生整車和系統異響問題分析驗證提出的優化設計，然而目前并沒有很好的解決開發過程中針對應用PWM控制的調速模塊控制失效產生整車和系統異響問題分析驗證提出的優化設計。

　　目前，空調鼓風機控制原理是空調控制面板通過AD轉換將整車蓄電池12V電源調節為2V-3V PWM電壓信號輸出至調速模塊柵極(G極)，調速模塊通過集電極(D極)放大將0V～12V的電壓輸出至鼓風機電機負端，實現鼓風機不同電壓即檔位的控制，其中鼓風機電機正極接整車30電(常電)。通常AD轉換之后的方波電壓存在幾百毫伏的波動，波動電壓輸出至調速模塊后會被放大輸出，導致鼓風機電機負端電壓不穩定，該特性對感性負載影響偏大，會導致電機運轉的波動，引起扇葉氣流變化，該變化會導致氣流在空調風道內氣壓不停升高或降低引起共振現象產生異響。如果采用VLCL控制的調速模塊即不存在該問題，因為VLCL控制調速模塊自帶控制模塊，可以穩定輸出電壓，但是成本偏高，在開發成本低的緊湊級別車型上應用偏少。

　　技術實現要素：

　　本發明所要解決的技術問題是實現一種在實現鼓風機控制的同時可以避免控制延遲和鼓風機電機振動異響問題的車用空調鼓風機控制電路。

　　為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：汽車空調鼓風機控制電路，汽車空調控制系統設有用于控制空調的MCU，所述MCU的開關信號輸出端口連接繼電器輸入端，空調的鼓風機電源正極經繼電器輸出端連接電源，所述MCU的調速控制端經二級濾波電路和控制調速模塊連接鼓風機的電源負極。

　　所述控制調速模塊為MOS管。

　　所述二級濾波電路的輸出端連接MOS管G端，所述MOS管S端接地，所述MOS管D端連接鼓風機的電源負極。

　　所述二級濾波電路為RC濾波電路。

　　所述MCU的調速控制端輸出2V-3V之間的方波信號，所述控制調速模塊輸出0V-12V的調速電壓。

　　電阻R2與電容C1并聯后與電容C2串聯，所構成的電路再與電阻R3并聯后連接鼓風機的電源負極，所述MCU的調速控制端經電阻R1連接電阻R2、電阻R3和電容C1。

　　所述R1＝2.2KΩ、R2＝100KΩ、R3＝100KΩ、C1＝1nf、C2＝1uf。

　　本發明可以很好的解決傳統不帶控制模塊的PWM控制調整模塊因放大電壓波動導致的電機運轉噪音，滿足整車NVH性能要求。特點是在解決問題的同時不用更換主要總成部件，避免設計變更導致成本周期的巨大變化。

　　附圖說明

　　下面對本發明說明書中每幅附圖表達的內容作簡要說明：

　　圖1為空調鼓風機控制原理圖；

　　圖2為旋鈕裝配剖視圖(二級濾波電路示意圖)。

　　具體實施方式

　　本發明是將PWM控制調速模塊的濾波電路前置，電路設計實現在空調控制面板部件內，并通過驗證控制二級濾波輸出電壓波動在10毫伏范圍內，測試鼓風機反饋波動在300毫伏能夠達到明顯降低噪音的效果，且能夠控制調節鼓風機相應延遲的問題；因濾波電容過大會導致開啟和調節控制電壓輸出滯后，控制延遲，空調鼓風機風量調節不及時的新問題出現。

　　如圖1所示，汽車空調鼓風機控制電路主要原理是MOS管的工作原理，實現鼓風機開關功能是需要控制調速模塊MOS管在飽和區工作，實現鼓風機調速功能需要控制調速模塊MOS管工作在放大區域，一般MCU控制contro l信號為2V～3V之間的方波輸出至調速模塊的G極，實現調速模塊D極0V～12V的輸出達到鼓風機端電壓不同實現風量控制功能；在此原理中很容易疏忽MCU對contro l信號的濾波處理，或者無法有效實現濾波處理，本發明說明的是該原理配合圖2描述的二級濾波電路可以完成空調鼓風機風速、響應時間、NVH方面的系統設計。

　　如圖2所示，MCU對調速模塊G端信號的有效二級濾波電路圖，其中R1＝2.2KΩ、R2＝100KΩ、R3＝100KΩ、C1＝1nf、C2＝1uf；此原理RC濾波電路中如果再將二級濾波電容增大至4.7uf會導致控制延遲超過500毫秒，出現控制響應滯后問題引起用戶抱怨，如果將二級濾波電動減小至0.1uf會導致控制信號濾波無效，輸出300mV左右的文波信號，經調速模塊放大在鼓風機負端的波紋電壓波動會增大至2V～3V范圍,導致感性負載鼓風機電機具有明顯共振并產生異響同樣導致用戶抱怨問題。

　　結合圖1、2在空調控制面板MCU的contro l信號和PWM控制調速模塊G之間設計二級濾波電路并按照文件描述參數設計開發原理，在實現鼓風機控制的同時可以避免控制延遲和鼓風機電機振動異響問題出現。。

　　上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。

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