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一、電路特點(diǎn)
圖1為邁騰B7L 1.8TSI轎車自動(dòng)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制電路。新鮮空氣鼓風(fēng)機(jī)控制單元J126上有2個(gè)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(fēng)機(jī)V2，其中T2ge/1為正極，T2ge/2為負(fù)極。
2.T6be為6針插接器，各針腳連線功能歸納如下。
?。?） T6be/ 1與空調(diào)控制單元J255相連接，藍(lán)／白色線，鼓風(fēng)機(jī)控制單元J126通過此線向J255反饋鼓風(fēng)機(jī)的工作情況，稱為反饋信號(hào)線。
?。?） T6be/2也與空調(diào)控制單元J255相連接，黑／白色線，J255通過此線向J126發(fā)送風(fēng)機(jī)調(diào)速信號(hào)，稱為調(diào)速信號(hào)線。
?。?3） T6be/3與搭鐵線相連接，搭鐵點(diǎn)為車輛右側(cè)A柱。
?。?） T6be/4通過保險(xiǎn)SC38與蓄電池正極B＋相連接，為J126提供常電源。
?。?） T6be/5 、T6be/6兩針為空。
二、工作原理
1．調(diào)速控制原理。邁騰B7L轎車自動(dòng)空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)共有7個(gè)擋位，1擋風(fēng)速最慢，7擋風(fēng)速最快。當(dāng)按動(dòng)空調(diào)控制面板的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速鍵給控制單元J255輸入風(fēng)機(jī)擋位信號(hào)時(shí)，J255即通過調(diào)速信號(hào)線（圖中黑／白色線）向J126發(fā)送調(diào)速信號(hào)，調(diào)速信號(hào)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(jù)三極管的電流放大原理，Ib的微小變化會(huì)使集電極電流Ic發(fā)生較大的變化（Ic=（β1b，β為電流放大系數(shù)，數(shù)值一般為50～100）。鼓風(fēng)機(jī)串聯(lián)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(fēng)機(jī)的電流，從而控制其轉(zhuǎn)速。
2．反饋控制原理。J255給J126發(fā)送調(diào)速信號(hào)，J126控制鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。實(shí)際中，鼓風(fēng)機(jī)能否按照設(shè)定的目標(biāo)工作？答案是不一定。比如J126的電源線沒電、搭鐵不良或調(diào)速信號(hào)線斷路等等都會(huì)導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)不工作，而此時(shí)電腦J255根本無法感知，這是比較危險(xiǎn)的。
補(bǔ)充：當(dāng)空調(diào)制冷系統(tǒng)工作時(shí)，倘若鼓風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)，熱空氣無法送到蒸發(fā)器，蒸發(fā)器會(huì)結(jié)冰，此時(shí)進(jìn)入蒸發(fā)器的液態(tài)制冷劑無法汽化直接以液態(tài)形式進(jìn)入空調(diào)壓縮機(jī)，將造成壓縮機(jī)的液擊損壞。因此，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，必須立即停止制冷系統(tǒng)的工作。
鑒于此，在J126內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)反饋控制模塊，在J255與J126之間增加了一條反饋信號(hào)線（藍(lán)／白色線）。當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)，J126向J255反饋一個(gè)正常信號(hào)，而當(dāng)出現(xiàn)某種故障使鼓風(fēng)機(jī)不工作時(shí)，J126向電腦J255發(fā)送異常信號(hào)，當(dāng)這種異常信號(hào)持續(xù)一定時(shí)間后，電腦J255便記錄故障碼，同時(shí)停止空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作，以免因鼓風(fēng)機(jī)不工作而造成壓縮機(jī)損壞，這是設(shè)計(jì)反饋信號(hào)的核心價(jià)值所在。
本發(fā)明涉及汽車空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PWM控制車用空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊優(yōu)化技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，在已知技術(shù)中，與發(fā)明技術(shù)效果相近似的技術(shù)材料有：CN.1、CN.5；前者主要描述的是如何解決車用空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速模塊的散熱性能不好，并針對(duì)該問題提出的解決方案，后者描述的是針對(duì)調(diào)速模塊本體的技術(shù)描述；兩者都在控制層面缺少專利技術(shù)，影響客戶駕乘體驗(yàn)。
整車開發(fā)技術(shù)要求越來越高，尤其是影響客戶駕乘體驗(yàn)的空調(diào)和NVH領(lǐng)域，噪音和可靠性要求不斷提高，指導(dǎo)開發(fā)設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)也在大幅提升。伴隨銷售車型配置逐漸提升，采用調(diào)速模塊控制的車用空調(diào)成為通用設(shè)計(jì)，如何針對(duì)VLCL和PWM控制的調(diào)速模塊應(yīng)用就是產(chǎn)品開發(fā)部門需要掌握的技術(shù)。特別是針對(duì)應(yīng)用PWM控制的調(diào)速模塊控制失效產(chǎn)生整車和系統(tǒng)異響問題分析驗(yàn)證提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)，然而目前并沒有很好的解決開發(fā)過程中針對(duì)應(yīng)用PWM控制的調(diào)速模塊控制失效產(chǎn)生整車和系統(tǒng)異響問題分析驗(yàn)證提出的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
目前，空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制原理是空調(diào)控制面板通過AD轉(zhuǎn)換將整車蓄電池12V電源調(diào)節(jié)為2V-3V PWM電壓信號(hào)輸出至調(diào)速模塊柵極(G極)，調(diào)速模塊通過集電極(D極)放大將0V～12V的電壓輸出至鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)負(fù)端，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)不同電壓即檔位的控制，其中鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)正極接整車30電(常電)。通常AD轉(zhuǎn)換之后的方波電壓存在幾百毫伏的波動(dòng)，波動(dòng)電壓輸出至調(diào)速模塊后會(huì)被放大輸出，導(dǎo)致鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)負(fù)端電壓不穩(wěn)定，該特性對(duì)感性負(fù)載影響偏大，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的波動(dòng)，引起扇葉氣流變化，該變化會(huì)導(dǎo)致氣流在空調(diào)風(fēng)道內(nèi)氣壓不停升高或降低引起共振現(xiàn)象產(chǎn)生異響。如果采用VLCL控制的調(diào)速模塊即不存在該問題，因?yàn)閂LCL控制調(diào)速模塊自帶控制模塊，可以穩(wěn)定輸出電壓，但是成本偏高，在開發(fā)成本低的緊湊級(jí)別車型上應(yīng)用偏少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種在實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)控制的同時(shí)可以避免控制延遲和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)異響問題的車用空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制電路。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：汽車空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制電路，汽車空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)有用于控制空調(diào)的MCU，所述MCU的開關(guān)信號(hào)輸出端口連接繼電器輸入端，空調(diào)的鼓風(fēng)機(jī)電源正極經(jīng)繼電器輸出端連接電源，所述MCU的調(diào)速控制端經(jīng)二級(jí)濾波電路和控制調(diào)速模塊連接鼓風(fēng)機(jī)的電源負(fù)極。
所述控制調(diào)速模塊為MOS管。
所述二級(jí)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(fēng)機(jī)的電源負(fù)極。
所述二級(jí)濾波電路為RC濾波電路。
所述MCU的調(diào)速控制端輸出2V-3V之間的方波信號(hào)，所述控制調(diào)速模塊輸出0V-12V的調(diào)速電壓。
電阻R2與電容C1并聯(lián)后與電容C2串聯(lián)，所構(gòu)成的電路再與電阻R3并聯(lián)后連接鼓風(fēng)機(jī)的電源負(fù)極，所述MCU的調(diào)速控制端經(jīng)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(fā)明可以很好的解決傳統(tǒng)不帶控制模塊的PWM控制調(diào)整模塊因放大電壓波動(dòng)導(dǎo)致的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，滿足整車NVH性能要求。特點(diǎn)是在解決問題的同時(shí)不用更換主要總成部件，避免設(shè)計(jì)變更導(dǎo)致成本周期的巨大變化。
附圖說明
下面對(duì)本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說明：
圖1為空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制原理圖；
圖2為旋鈕裝配剖視圖(二級(jí)濾波電路示意圖)。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明是將PWM控制調(diào)速模塊的濾波電路前置，電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)在空調(diào)控制面板部件內(nèi)，并通過驗(yàn)證控制二級(jí)濾波輸出電壓波動(dòng)在10毫伏范圍內(nèi)，測(cè)試鼓風(fēng)機(jī)反饋波動(dòng)在300毫伏能夠達(dá)到明顯降低噪音的效果，且能夠控制調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)相應(yīng)延遲的問題；因?yàn)V波電容過大會(huì)導(dǎo)致開啟和調(diào)節(jié)控制電壓輸出滯后，控制延遲，空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)不及時(shí)的新問題出現(xiàn)。
如圖1所示，汽車空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)控制電路主要原理是MOS管的工作原理，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)開關(guān)功能是需要控制調(diào)速模塊MOS管在飽和區(qū)工作，實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速功能需要控制調(diào)速模塊MOS管工作在放大區(qū)域，一般MCU控制contro l信號(hào)為2V～3V之間的方波輸出至調(diào)速模塊的G極，實(shí)現(xiàn)調(diào)速模塊D極0V～12V的輸出達(dá)到鼓風(fēng)機(jī)端電壓不同實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制功能；在此原理中很容易疏忽MCU對(duì)contro l信號(hào)的濾波處理，或者無法有效實(shí)現(xiàn)濾波處理，本發(fā)明說明的是該原理配合圖2描述的二級(jí)濾波電路可以完成空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速、響應(yīng)時(shí)間、NVH方面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
如圖2所示，MCU對(duì)調(diào)速模塊G端信號(hào)的有效二級(jí)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(jí)濾波電容增大至4.7uf會(huì)導(dǎo)致控制延遲超過500毫秒，出現(xiàn)控制響應(yīng)滯后問題引起用戶抱怨，如果將二級(jí)濾波電動(dòng)減小至0.1uf會(huì)導(dǎo)致控制信號(hào)濾波無效，輸出300mV左右的文波信號(hào)，經(jīng)調(diào)速模塊放大在鼓風(fēng)機(jī)負(fù)端的波紋電壓波動(dòng)會(huì)增大至2V～3V范圍,導(dǎo)致感性負(fù)載鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)具有明顯共振并產(chǎn)生異響同樣導(dǎo)致用戶抱怨問題。
結(jié)合圖1、2在空調(diào)控制面板MCU的contro l信號(hào)和PWM控制調(diào)速模塊G之間設(shè)計(jì)二級(jí)濾波電路并按照文件描述參數(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)原理，在實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)控制的同時(shí)可以避免控制延遲和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)異響問題出現(xiàn)。。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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來源：制冷百家
歸原作者所有
小分體機(jī)室內(nèi)風(fēng)機(jī)目前用的是 PG 調(diào)速塑封電機(jī)，為單向異步電容運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)。為了滿足空調(diào)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到制冷、制熱能力的平衡，所以必須保證室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足系統(tǒng)的要求，并保持轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定。
為達(dá)到以上目的，可采用可控硅調(diào)壓調(diào)速的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
為了保證所調(diào)電壓滿足轉(zhuǎn)速要求，則必須檢出電源的零點(diǎn)和測(cè)出風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
故在實(shí)際電路中：
1、使用了過零檢測(cè)電路來檢出電源的零點(diǎn)；
2、使用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路來檢測(cè)轉(zhuǎn)速；
再通過調(diào)節(jié)可控硅導(dǎo)通角來使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到系統(tǒng)要求。
過零檢測(cè)電路的作用就是為了風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖提供一個(gè)開始的信號(hào)。
1、過零檢測(cè)工作原理簡(jiǎn)介
電網(wǎng)交流電源經(jīng)變壓器降壓后，先經(jīng)過整流，在 DC 這個(gè)形成脈動(dòng)直流波形，DC 點(diǎn)波形如下圖：
當(dāng) C 點(diǎn)電壓大于 0.7V 時(shí)，三極管導(dǎo)通，在三極管集電極形成低電平；
當(dāng)電壓再次降到低于 0.7V時(shí)，三極管截止，三極管集電極通過上拉電阻，形成高電平。
這樣通過三極管的反復(fù)導(dǎo)通、截止，在芯片的過零引腳上就會(huì)形成 100Hz 脈沖波形，芯片通過判斷，檢測(cè)電壓的零點(diǎn)。
PG 電機(jī)的內(nèi)部內(nèi)置了一個(gè)或者多個(gè)位置傳感器（PG 電機(jī)的型號(hào)不一樣，它內(nèi)置了位置傳感器個(gè)數(shù)也不一樣我們這里以 3 個(gè)為例介紹）；
當(dāng) PG 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，電機(jī)的反饋端就會(huì)輸出三個(gè)脈沖，MCU就通過一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的脈沖數(shù)量來計(jì)算出電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，再用這個(gè)轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速來比較，就可以決定下次驅(qū)動(dòng)脈沖高電平開始的時(shí)間，使轉(zhuǎn)速逐漸接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
電路圖如：
+5V 電源提供給電機(jī)內(nèi)置風(fēng)速檢測(cè)電路使用，風(fēng)機(jī)內(nèi)置風(fēng)速檢測(cè)電路輸出波形通過 R33 這個(gè)限流電阻后，通過 C33、C23 這個(gè) 2 個(gè)瓷片電容濾波，芯片通過對(duì)輸入脈沖方波頻率的檢測(cè)，來判斷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
1、轉(zhuǎn)速低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則加大可控硅導(dǎo)通角，提高風(fēng)機(jī)電壓的有效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大；
2、轉(zhuǎn)速高于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，則減小可控硅導(dǎo)通角，降低風(fēng)機(jī)電壓的有效值，使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變低。
1、電路作用：
控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速檔調(diào)節(jié)；
2、故障現(xiàn)象：
風(fēng)速不受控制或者風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)
3、元器件名稱：
1)、濾波穩(wěn)壓電路：
電阻R101，限流分壓作用；二極管V108，整流作用；極性電容C106，濾波作用；V109穩(wěn)壓二極管起穩(wěn)壓作用。
2）、觸發(fā)電路：
電阻R105、R104、R109起限流分壓作用；光電耦合器E101起信號(hào)傳遞作用。
3)、主電路：
雙向晶閘關(guān)V110，控制開關(guān)作用；電機(jī)M，帶動(dòng)室內(nèi)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)；電阻R102與電容C105，構(gòu)成阻容保護(hù)電路，保護(hù)雙向晶閘管又稱雙向可控硅，V110不受損壞；電容C104，風(fēng)機(jī)分相啟動(dòng)；電感L101，濾波作用。
4、控制原理分析：
1）、220V工頻電壓經(jīng)過半波整流、濾波及穩(wěn)壓之后，得到12V 直流，供觸發(fā)電路用
2）、單片機(jī)將過零信號(hào)發(fā)送至光電耦合器中，通過光耦合，在18點(diǎn)產(chǎn)生過零觸發(fā)信號(hào)供給雙向晶閘管，使之受控導(dǎo)通。
3）、一旦雙向晶閘管導(dǎo)通，則220V工頻電源通過電機(jī)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)風(fēng)扇吹風(fēng)。
4）、單片機(jī)根據(jù)遙控指令發(fā)出占空比不同的脈沖信號(hào)，就可以控制雙向晶閘管導(dǎo)通與關(guān)閉的時(shí)間比例不同，因而通過電機(jī)的電壓有效值也不同，從而得到高、中、弱、微四種風(fēng)速。
本文將分享的是一種簡(jiǎn)易實(shí)用的家用空調(diào)室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路圖。如下圖所示，圖中U1為光耦可控硅，用于控制AC220V的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的調(diào)節(jié)。U1的3腳為觸發(fā)腳，由三極管驅(qū)動(dòng)。AC220V從管腳11輸入，管腳13輸出，具體導(dǎo)通時(shí)間受控于觸發(fā)角的觸發(fā)。
室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的控制方法：首先過零檢測(cè)電路檢測(cè)到AC220V的過零點(diǎn)，產(chǎn)生過零中斷;然后，在中斷處理子程序中，打開Timer的定時(shí)功能，比如定時(shí)4ms,4ms后由CPU產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)，從U1的3腳輸入，觸發(fā)U1的內(nèi)部電路，從而使U1的管腳11和13的導(dǎo)通，AC220V給室內(nèi)風(fēng)機(jī)供電。這樣，通過定時(shí)器的定時(shí)長度的改變可以控制AC220V在每半個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，從而控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。
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