專利名稱：汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)速系統(tǒng)，更具體的說，本發(fā)明主要涉及一種汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
車空調(diào)系統(tǒng)是實現(xiàn)對駕駛室內(nèi)空氣進行制冷、加熱、換氣和空氣凈化的裝置。目前，常規(guī)的汽車空調(diào)中鼓風(fēng)機調(diào)速，大多數(shù)都是靠串電阻的方式來調(diào)速，利用電機回路中阻值的大小來調(diào)節(jié)電壓，達到調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速的目的。低擋位串的阻值大，中擋位串的阻值小，高擋位不串阻值。這種方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，零部件成本也低，維修方便，但是風(fēng)機工作時相當(dāng)一部分電源功率白白消耗在電阻上，調(diào)速電阻發(fā)熱量很大，需及時散熱。若散熱不及時，易引發(fā)汽車自燃。為了及時散熱，調(diào)速電阻通常放在暖風(fēng)機的出風(fēng)口上，利用暖風(fēng)機給調(diào)速電阻吹風(fēng)散熱。暖風(fēng)機正常吹風(fēng)，調(diào)速電阻的溫度就會穩(wěn)定在一個相對安全的范圍內(nèi)。若暖風(fēng)電機發(fā)生故障，因電機堵轉(zhuǎn)、風(fēng)機葉片脫落、電機短路等原因?qū)е虏怀鲲L(fēng)，則調(diào)速電阻的溫度就會迅速上升，最終可能將周圍的塑料件等引燃。新型的汽車空調(diào)中鼓風(fēng)機調(diào)速多采用調(diào)速模塊，通過微機產(chǎn)生PWM信號控制功率場效應(yīng)管來調(diào)速，這種調(diào)速方法具有開關(guān)頻率高、低速運行穩(wěn)定、動態(tài)性能優(yōu)良、效率高等優(yōu)點，很容易在 單片機控制系統(tǒng)中實現(xiàn)。目前國內(nèi)外的汽車空調(diào)控制系統(tǒng)中，對電控單元的設(shè)計幾乎都沒有考慮低功耗的問題。實際上，一年四季，駕駛?cè)藛T對空調(diào)的使用有限，但汽車一點火后，空調(diào)控制單元就開機，在整個開車的過程中不管使用或未使用空調(diào)都會白白的消耗掉一部分電能，這與當(dāng)今世界提倡“節(jié)能環(huán)?！毕噙`背。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，包括用于設(shè)置于汽車空調(diào)內(nèi)向外鼓風(fēng)的鼓風(fēng)機和對汽車空調(diào)風(fēng)速進行調(diào)節(jié)的調(diào)速開關(guān)，所述調(diào)速系統(tǒng)還包括通過電路調(diào)控風(fēng)速的無極調(diào)速模塊，調(diào)速開關(guān)通過導(dǎo)電連接有無極調(diào)速模塊，調(diào)速開關(guān)并對無極調(diào)速模塊進行調(diào)節(jié)控制，無極調(diào)速模塊再連接鼓風(fēng)機。更進一步技術(shù)方案是:所述無極調(diào)速模塊包括穩(wěn)壓電源單元、驅(qū)動單元、輸入處理單元、控制單元和過流保護單元，穩(wěn)壓電源單元將降壓后的電源傳遞給與之連接的控制單元，輸入處理單元的輸入端連接穩(wěn)壓電源單元，輸出端連接控制單元，驅(qū)動單元一端與控制單元連接，另一端與過流保護單元連接，過流保護單元再與鼓風(fēng)機連接；更進一步技術(shù)方案是:所述在無極調(diào)速模塊上還設(shè)置有由散熱板組成的散熱部件;更進一步技術(shù)方案是:所所述驅(qū)動單元和過流保護單元都設(shè)置有開關(guān)電路，由控制單元進行開關(guān)控制；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果之一是:本發(fā)明采用在系統(tǒng)中設(shè)計了無極調(diào)速模塊，再加之對模塊設(shè)置了散熱部件，該模塊實現(xiàn)無級調(diào)速功能，具有過流保護，散熱效果明顯，低功耗的特點。高效節(jié)能，抗電磁干擾能力強，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明無極調(diào)速模塊單元部件圖；圖3為本發(fā)明電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步闡述?？紤]到現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，根據(jù)本發(fā)明公開的一個方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:如圖1所示，一種汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，包括鼓風(fēng)機103和調(diào)速開關(guān)102，調(diào)速系統(tǒng)還包括無極調(diào)速模塊101，調(diào)速開關(guān)102連接有無極調(diào)速模塊101，根據(jù)本發(fā)明的實施例，例如調(diào)速開關(guān)102和無極調(diào)速模塊101的連接可以是通過導(dǎo)線連接，也可以是通過集成電路線路連接；無極調(diào)速模塊101再連接鼓風(fēng)機103，系統(tǒng)主要由鼓風(fēng)機無級調(diào)速模塊101、調(diào)速開關(guān)102、鼓風(fēng)機103等組成，由調(diào)速開關(guān)102選擇風(fēng)量擋位，調(diào)速模塊101據(jù)此改變風(fēng)量。該汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無級調(diào)速模塊101的基本思路是:采用定頻調(diào)寬法使單片機產(chǎn)生17.8KHz± IKHz的PWM信號，經(jīng)過驅(qū)動電路來驅(qū)動2個并聯(lián)的MOSFET主開關(guān)元件，用通過改變占空比的方式改變鼓風(fēng)機電樞兩端的平均電壓，從而達到調(diào)速的目的。為實現(xiàn)過流保護，在主開關(guān)元件的接地端串入取樣電阻絲，利用串聯(lián)的電流相等原理，取樣電流小信號通過由運算放大器構(gòu)成的過流保護電路的放大、比較后，單片機便可檢測通過主開關(guān)元件的電流狀況。為使主開關(guān)元件及快速響應(yīng)二極管及時散熱，安裝一散熱器，通過螺釘連接使其緊貼散熱器，達到散熱目的。低功耗的設(shè)計則是通過電源芯片的選擇、可控電源及軟件定時喚醒可待機的單片機等方式來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，如圖2所示，所述無極調(diào)速模塊101包括穩(wěn)壓電源單元201、驅(qū)動單元204、輸入處理單元202、控制單元203和過流保護單元205，穩(wěn)壓電源單元201將降壓后的電源傳遞給與之連接的控制單元203，輸入處理單元202的輸入端連接穩(wěn)壓電源單元，輸出端連接控制單元203，驅(qū)動單元204 —端與控制單元203連接，另一端與過流保護單元205連接，過流保護單元205再與鼓風(fēng)機103連接。穩(wěn)壓電源單元201，模塊內(nèi)的電源需求兩級，一級是驅(qū)動電路電源，要求12V。另一級是單片機及輸入電路等要求的5V電源。由于要考慮低功耗及汽車電源的惡劣情況，初級穩(wěn)壓到12V的電源芯片選擇開關(guān)型穩(wěn)壓模塊，LM2575T-12.0,以實現(xiàn)高輸入電壓下的低功耗輸出，外接穩(wěn)壓二極管V3、電感L2及濾波電容C7、C6、C8就構(gòu)成穩(wěn)壓電路。次級穩(wěn)壓到5V的電源芯片選擇ON公司的NCV4274ADS50R4G，該器件功耗:150uA每ImA負(fù)載，且具有過流、過壓、過溫保護的功能，外圍器件極少。為保證單片機有良好的電源環(huán)境，避免干擾，在5V電源的輸出端還加上瞬變電壓抑制器V4，即使有干擾也會消除掉。輸入處理單元202，輸入處理電路由電阻Rl、R2、電容Cl及二極管V1、V2組成，實現(xiàn)開關(guān)信號的采集，鼓風(fēng)機調(diào)速開關(guān)內(nèi)部為可變電阻，該輸入電路中的R2與其夠成分壓電路，將風(fēng)量擋位變換成電壓信號，Rl、Cl為RC濾波電路，Vl、V2為限伏電路，防止過高的尖峰電壓進入單片機的2腳，其帶AD 口。單片機完成AD轉(zhuǎn)換后，就可判定調(diào)速開關(guān)擋位的變化了。當(dāng)然，為了采樣的可靠性，軟件上采取采樣N次取平均值的軟件濾波方法來消除誤差?？刂茊卧?03，控制單元203使用單片機，單片機選擇FREESCALE單片機MC68HC908系列，其性能好、功能強、速度高、是性價比很高的8位微控制器。具有安全保護特性，包括看門狗監(jiān)視復(fù)位、低電壓極限檢測復(fù)位、非法指令檢測復(fù)位和非法地址檢復(fù)位?？紤]到該調(diào)速模塊實現(xiàn)功能僅需6個I/O 口引腳，選擇具有8個引腳的單片機MC68HC908QT2，因其可使用內(nèi)部振蕩電路，無需外接晶振電路，大大提高可靠型。QT2單片機在運行模式時耗電6mA，待機模式時耗電1mA，利用這一特性，可省電。具體方法是，在軟件設(shè)計時，當(dāng)需要鼓風(fēng)機工作的情況下，讓單片機處于運行模式，而在其它時候則處于待機模式。實現(xiàn)方法是，利用定時喚醒的方法，編程單片機內(nèi)部的一個定時器，IOmS中斷一次，定時0.1S，既在中斷程序中判定是否到10次中斷，若沒到，中斷返回后繼續(xù)處于待機模式，若至IJ，檢測一次是否有調(diào)速開關(guān)的擋位變化(實際上檢測的是電壓的大小)，若沒有，進入待機模式，同時關(guān)掉驅(qū)動電路及過流保護電路的電源。若有，退出待機模式，進入運行模式，同時打開驅(qū)動電路及過流保護電路的電源。這樣，調(diào)速模塊在閑暇時，95%的時間都處于待機模式，達到省電的目的。驅(qū)動單元204，驅(qū)動電路由開關(guān)電路(電阻R5、R6、R7及三極管Ql)驅(qū)動斯密特反向器HEF40106BT，其內(nèi)部有6個反向器，采用并聯(lián)驅(qū)動方式，這樣驅(qū)動能力強，PWM波形完整。最后驅(qū)動兩個并聯(lián)的場效應(yīng)管IRF540N。之所以用兩個，是為了降低管子的內(nèi)阻，降低發(fā)熱量。而一般國內(nèi)的配套商為了降低成本，往往只用一個，但這樣的結(jié)果是大量的三包件被退回。電路中還有一個快速響應(yīng)二極管V7 (MUR1560)，其作用是消除電機的反向電動勢，保護場效應(yīng)管不會被過高的反向電動勢擊穿，由于持續(xù)工作，其也會產(chǎn)生較高的熱量，電容C8的作用是為了使PWM信號平滑，防止高低電平變化時產(chǎn)生尖峰電壓。當(dāng)然，這些措施還不足以確保場效應(yīng)管的安全，還必須散熱，散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計在后面論述?？紤]到低功耗的設(shè)計，驅(qū)動電路所所的12V電源可控，由三極管Q3及R19組成的開關(guān)電路控制，在需要鼓風(fēng)機工作的情況下，單片機才使其通電。過流保護單元205，在并聯(lián)場效應(yīng)管的漏級公共接地端串入取樣電阻絲RS，利用串聯(lián)的電流相等原理，RS上的電壓隨著電機負(fù)載的電流變化而變化，電流大，RS兩端的電壓也高。電阻絲的阻值很小，還不到0.1歐。因此，取樣電阻上的電壓信號很小，通過由運算放大器構(gòu)成的同相放大電路、比較電路的處理后，單片機便可檢測通過主開關(guān)元件的電流狀況?？紤]到汽車應(yīng)用，運放選擇LM2902，寬溫度范圍，-40°C 125°C。為了低功耗設(shè)計，運放及上拉電阻R17的供電由三極管Q2及R18組成的開關(guān)電源控制。在需要鼓風(fēng)機工作的情況下，單片機才使其通電。在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”、等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。盡管這里參照本發(fā)明的多個解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，包括用于設(shè)置于汽車空調(diào)內(nèi)向外鼓風(fēng)的鼓風(fēng)機和對汽車空調(diào)風(fēng)速進行調(diào)節(jié)的調(diào)速開關(guān)，其特征在于:所述調(diào)速系統(tǒng)還包括通過電路調(diào)控風(fēng)速的無極調(diào)速模塊，調(diào)速開關(guān)連接有無極調(diào)速模塊，調(diào)速開關(guān)并對無極調(diào)速模塊進行調(diào)節(jié)控制，無極調(diào)速模塊再連接鼓風(fēng)機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述無極調(diào)速模塊包括穩(wěn)壓電源單元、驅(qū)動單元、輸入處理單元、控制單元和過流保護單元，穩(wěn)壓電源單元將降壓后的電源傳遞給與之連接的控制單元，輸入處理單元的輸入端連接穩(wěn)壓電源單元，輸出端連接控制單元，驅(qū)動單元一端與控制單元連接，另一端與過流保護單元連接，過流保護單元再與鼓風(fēng)機連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述在無極調(diào)速模塊上還設(shè)置有由散熱板組成的散熱部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動單元和過流保護單元都設(shè)置有開關(guān)電路，由控制單元進行開關(guān)控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車空調(diào)鼓風(fēng)機無極調(diào)速系統(tǒng)，包括鼓風(fēng)機和調(diào)速開關(guān)，調(diào)速系統(tǒng)還包括無極調(diào)速模塊，調(diào)速開關(guān)連接有無極調(diào)速模塊，無極調(diào)速模塊再連接鼓風(fēng)機，本發(fā)明采用在系統(tǒng)中設(shè)計了無極調(diào)速模塊，再加之對模塊設(shè)置了散熱部件，該模塊實現(xiàn)無級調(diào)速功能，具有過流保護，散熱效果明顯，低功耗的特點，高效節(jié)能，抗電磁干擾能力強，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可靠性高。
文檔編號F04D27/00GK103089683SQ201310058038
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者李國軍 申請人:四川泛華電器有限責(zé)任公司