CN102400935B - 一种新型车用多风扇智能控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型车用多风扇智能控制器，包括：ECU控制单元，根据每路风机回路的运行工况发出低频PWM信号；以及微处理器，根据ECU控制单元提供的低频PWM信号，以判断各路风机回路的运行状态，从而发出对应于每路风机回路的高频PWM信号；以及驱动放大单元，将微处理器输出的高频PWM信号进行放大；以及风机回路，接收驱动放大单元提供放大的高频PWM信号使该风机回路导通运行后，采样该风机回路的电流信号输送至微处理器。本发明可对风扇控制系统中的每个风扇进行独立控制，对于包含多个风扇的汽车发动机冷却控制系统，当某个风扇出现堵转或其他故障时，另外的风扇仍然能够正常工作，从而提高系统的可靠性。

Description

一种新型车用多风扇智能控制器

技术领域

本发明涉及车用直流风扇控制器，具体涉及一种多风扇应用场合的智能控制器，特别适用于汽车空调鼓风机与汽车发动机冷却风扇的PWM调速控制。

背景技术

目前，节能型智能化电子控制技术已成为汽车控制系统的一个重要方向。而风扇作为散热与通风的重要手段，也是汽车控制系统中不可缺少的部件，主要应用场合包括汽车发动机冷却风扇、汽车空调冷凝器及鼓风机等系统中。对于汽车控制系统用风扇电机，一般多采用直流电机驱动，以保证风扇控制系统具有良好的启动、制动性能，并实现大范围内平滑调速。

现阶段，我国自主研发的商业化智能风扇控制器还非常少，大部分成熟车型中所用的风扇控制均为简单的开关型控制，即当温度达到设定值时风扇开始运转，低于设定值时停止工作。上海大学对基于双风机汽车发动机冷却风扇进行了研究，江苏超力公司研制出双风机风扇智能风扇控制器，但还没有成功用于商业化生产，并且其双风扇之间相互依赖，当一台风扇出现故障时另一台也将停止工作；也不能根据不同区域的条件，分别调节每个风扇的转速，以满足不同要求。国外先进的控制器价格比较昂贵，开发拥用自主知识产权的智能型风扇控制器，具有重要实际意义和重大经济意义。

发明内容

为了克服汽车用多个风扇控制系统中，多个风扇之间相互关联，不能独立控制的弊端，本发明提供一种新型车用多风扇智能控制器，本发明可对风扇控制系统中的每个风扇进行独立控制，对于包含多个风扇的汽车发动机冷却控制系统，当某个风扇出现堵转或其他故障时，另外的风扇仍然能够正常工作，从而提高系统的可靠性。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种新型车用多风扇智能控制器，包括：

ECU控制单元，根据每路风机回路的运行工况发出低频PWM信号；以及

微处理器，根据ECU控制单元提供的低频PWM信号，以判断各路风机回路的运行状态，从而发出对应于每路风机回路的高频PWM信号；以及

驱动放大单元，将微处理器输出的高频PWM信号进行放大；以及

风机回路，接收驱动放大单元提供放大的高频PWM信号使该风机回路导通运行后，采样该风机回路的电流信号输送至微处理器；

以及电源供电电路，向微处理器以及风机回路提供工作所需电源。

采用了上述方案，本发明基于微处理器控制为核心，对多个风机回路中的每个风扇进行独立控制，这样对于包含多个风扇的汽车发动机冷却控制系统，当某个风扇出现堵转或其他故障时，另外的风扇仍然能够正常工作，从而提高系统的可靠性。而对包含多个出风口的汽车空调鼓风机控制系统，也可以根据每个出风口处的环境温度及相应用户的温度设定来调节各自的转速，从而使汽车空调系统更加人性化，提高舒适度与节能环保的目的。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的车用多风扇智能控制器的方框图；

图2为单个车用风扇控制回路的方框图；

附图中，10为ECU控制单元，20为PWM信号调理单元，30为微处理器，40为驱动放大单元，50为风机回路，60为电源供电电路，70为温度传感器，80为温度传感信号调理单元，90为电压传感器，100为电压传感信号调理单元。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的一种新型车用多风扇智能控制器，其由ECU控制单元10，PWM信号调理单元20，微处理器30，驱动放大单元40，风机回路50，电源供电电路60，温度传感器70，温度传感信号调理单元80，电压传感器90，电压传感信号调理单元100组成，下面对每部分以及各部分之间的关系进行详细说明：

ECU控制单元10根据每路风机回路50的运行工况发出低频PWM信号。当控制器工作时，各个风机回路会将采样的信号传递给微控制器30，微控制器30将该信号传递给ECU控制单元10，ECU控制单元通过综合判断各路风机回路的工作情况，发出对应于每路风机回路的10Hz-1kHz的低频PWM信号，以供每路风机回路使用。

PWM信号调理单元20对ECU控制单元10输出的PWM信号进行滤波去除毛刺与抗干扰处理，提高信号质量，该PWM信号调理单元20单元可以由电阻和电容构成的滤波单元。

微处理器30根据ECU控制单元提供的低频PWM信号，以判断各路风机回路的运行状态，从而发出对应于每路风机回路的高频PWM信号。微处理器30对ECU控制单元10发送的每路风机输入的低频PWM信号进行检测，经过相应的软件算法处理获取各自风机回路的运行状态，从而发出相应18-40kHz的高频PWM信号，并经过驱动放大单元40放大后驱动开关管，以达到自动调节每路风机回路的50中的风扇电机的转速，从而对冷却的风量进行调整，以满足不同工况的需求。整个智能控制器对每路风扇均进行独立冗余控制，当某个风扇出现异常，其他几个风扇将正常工作。

驱动放大单元40，将微处理器输出的高频PWM信号进行放大。由于从微处理器30输出的高频PWM信号还不足以驱使使风扇电机工作，因此通过驱动放大单元将该高频PWM信号放大后，以便于能打开每路风机回路中的开关管，使每路风机回路导通，从而风扇在风扇电机驱动下对冷凝器等器件进行散热。

风机回路50接收驱动放大单元40提供放大的高频PWM信号使该风机回路导通运行后，采样该风机回路的电流信号输送至微处理器。风机回路包括风扇电机A、开关管Q、采样电阻R以及蓄流二极管D，风扇电机A与开关管Q以及采样电阻依次串联在电源供电电路60与地之间，因此当开关管Q在驱动放大单元驱动导通后，整个风机回路也就导通了，从而风扇电机A获得高频的PWM信号，带动风扇按照该频率进行转动。开关管Q为MOS管。采样电阻R主要用于采集风机回路中的电流信号，将采集的电流信号输送到微处理器30，微处理器30会将该电流信号传送到ECU控制单元10，供ECU控制单元10分析每路风机回路50的运行工况，并根据该运行工况进行调整每路输出的低频PWM信号，因此，这样的单独控制方式，使得每路风机回路的工作频率可能是不一样的，相互之间也不存在干扰。另外，采样电阻R的采样信号传递给微控制器后，微控制器还做出每路风机回路是否发生堵转、过载、短路、过流等情况，如果各路一旦有这些情况发生，则立即封锁该路高频PWM信号输出，从而该路风扇将停止工作，达到保护的作用。风机回路的蓄流二极管D并联在风扇电机的两端，与风扇电机构成电流释放电路，当风机回路停止工作时，由于风扇电机的线圈中积存了电能，如果没有释放回路，则该电能会直接对开关管Q以及采样电阻R形成冲击，从而损坏开关管Q以及采样电阻R，通过蓄流二极管D形成的回路，电能在风扇电机与二极管D进行流，从而对开关管Q以及采样电阻R起到保护作用。

电源供电电路60，向微处理器以及风机回路提供工作所需电源。电源供电电路为具有EMI滤波器的电源供电电路。多个风机回路50共用同一个主电源。

为了对智能控制器的工作温度进行掌控，特地设置了一个检测温度的温度传感器70，该温度传感器将检测到控制器的工作温度输出到微控制器30。在温度传感器与微控制器之间设有温度传感信号调理单元80，同样地，该温度传感信号调理单元80由电阻和电容构成的滤波单元，用于温度信号的滤波以及去除毛刺与抗干扰处理，提高信号质量。为了对供电母线的电压进行检测，设置了一个电压传感器90，该电压传感器对电源供电电路提供电压的母线电压进行检测，并将检测结果输出到微控制器30。在电压传感器90与微控制器30之间设有电压传感信号调理单元100，同样地，该电压传感信号调理单元100由电阻和电容构成的滤波单元，用于电压信号的滤波以及去除毛刺与抗干扰处理，提高信号质量。在本发明中，当检测到母线电压出现过高或过低时、系统运行环境温度超过允许运行温度时，均将立即封锁输出PWM信号，风扇将停止工作，达到保护的作用。

Claims (9)

1.一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，包括： 

ECU控制单元，根据每路风机回路的运行工况发出低频PWM信号；以及 

微处理器，根据ECU控制单元提供的低频PWM信号，以判断各路风机回路的运行状态，从而发出对应于每路风机回路的高频PWM信号；以及 

驱动放大单元，将微处理器输出的高频PWM信号进行放大；以及 

风机回路，接收驱动放大单元提供放大的高频PWM信号使该风机回路导通运行后，采样该风机回路的电流信号输送至微处理器；以及 

电源供电电路，向微处理器以及风机回路提供工作所需电源； 

所述风机回路包括风扇电机、开关管以及采样电阻，风扇电机与开关管以及采样电阻依次串联； 

所述微处理器对ECU控制单元发送的每路风机输入的低频PWM信号进行检测，经过相应的软件算法处理获取各自风机回路的运行状态，从而发出相应18—40kHz的高频PWM信号，并经过驱动放大单元放大后驱动开关管，以达到自动调节每路风机回路的中的风扇电机的转速，从而对冷却的风量进行调整，整个智能控制器对每路风扇均进行独立冗余控制，当某个风扇出现异常，其他几个风扇将正常工作。 

2.根据权利要求1所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，所述智能控制器还包括温度传感器，该温度传感器将检测到控制器的工作温度输出到微控制器。 

3.根据权利要求2所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，在温度传感器与微控制器之间设有温度传感信号调理单元。 

4.根据权利要求1所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，所述智能控制器还包括电压传感器，该电压传感器对电源供电电路提供电压的母线电压进行检测，并将检测结果输出到微控制器。 

5.根据权利要求4所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，在电压传感器与微控制器之间设有电压传感信号调理单元。 

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，在ECU控制单元与微处理器之间设有PWM信号调理单元。 

7.根据权利要求1所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，所述风机回路还包括一个蓄流二极管，该蓄流二极管并联在风扇电机的两端。 

8.根据权利要求1所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，所述开关管为MOS管。 

9.根据权利要求1至5任意一项所述的一种新型车用多风扇智能控制器，其特征在于，所述电源供电电路为具有EMI滤波器的电源供电电路。