CN103939374B - 一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法 - Google Patents
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Abstract
一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法，是由：控制芯片、信号驱动模块、驱动模块、有刷电子风扇、电压监测模块、A/D采集模块、数字信号控制器构成；可实现系统上电自检、状态实时检测、故障自行诊断、故障分类显示功能，由设定的程序自动驱动风扇调速运行，同时电压监测模块可以实现有刷电子风扇的开关控制、运转速度调节、风扇断路和风扇短路，配合程序控制实现各类保护。
Description
技术领域
本发明涉及发动机智能冷却系统(ATS)技术领域，尤其是一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法。
背景技术
目前国内汽车行业发动机热管理系统由传统机械风扇向电子风扇控制过度,其中轿车行业已经初步完成,而城市公交、旅游客运行业正在稳步推进。由电子风扇构成的发动机智能冷却系统环保、高效、节能，适应技术潮流，而传统机械风扇冷却系统与之是无法比拟的。然而目前市场上电子风扇和控制器出现故障时，需要专业知识积累极高的专业人员检测维修，费工费时，也需要大量财力支撑，不能实现智能自行故障诊断。
经检索申请号为201320526542.3的专利文件公布了一种风扇自动控制电路，操作不方便，散热效果不佳。
鉴于上述原因，现发明出一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法，可实现系统上电自检、状态实时检测、故障自行诊断、故障分类显示功能。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种有刷电子风扇驱动保护系统及自诊断方法，是由：控制芯片、信号驱动模块、驱动模块、有刷电子风扇、电压监测模块、A/D采集模块、数字信号控制器构成；控制芯片与驱动模块之间设置信号驱动模块，信号驱动模块分别与控制芯片、驱动模块之间设置线路，驱动模块与电压监测模块之间设置有刷电子风扇，驱动模块与有刷电子风扇之间设置线路；所述的控制芯片内设置A/D采集模块和数字信号控制器，A/D采集模块与数字信号控制器之间设置A/D采集通道，A/D采集模块与电压监测模块之间设置线路，数字信号控制器与信号驱动模块之间设置线路。
系统程序初始化，然后报警检查，发现有异常情况后进入报警处理程序，无异常情况时继续，根据温度传感器检测到的发动机水箱的温度，设定启动风扇时发动机水箱的温度值为开启温度，当温度传感器检测到的发动机水箱的温度值T小于开启温度时，输出代码单次循环结束，当T>=开启温度时，按预设启动风扇；温度传感器将发动机水箱的温度转换成数字信号后，传输至数字信号控制器，根据软件设定值进行比较计算，根据需要开启风扇的位置和所需的转速生成PWM信号，PWM控制信号为0时，驱动模块关闭，VMOS管D、S极之间关断，风扇回路断开，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V0；驱动模块打开，PWM控制信号为100%时，VMOS管D、S极之间导通，风扇全速运转，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V1，电流监测模块实时输出模拟量信号，经A/D采集处理记为V2，根据PWM控制信号和V2进入风扇断路诊断程序、或风扇匝间短路诊断程序、或VMOS管短路诊断程序、或风扇堵转诊断程序。
所述的风扇断路诊断程序为：当PWM控制信号大于等于X时，X根据具体系统在10%-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2小于等于V0+A，A为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>=X且V2<=V0+A后，立即送出报警信号，实现风扇断路诊断；当PWM控制信号小于X，或V2大于V0+A时，输出代码单次循环结束。
所述的风扇匝间短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V1+B，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<=Y且V2>=V1+B后，立即送出报警信号，实现风扇匝间短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V1+B时，输出代码单次循环结束。
所述的VMOS管短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V3+B，V3为小于V1的一个值，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<=Y且V2>=V3+B后，立即送出报警信号，实现VMOS管短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V3+B时，输出代码单次循环结束。
所述的风扇堵转诊断程序为：当PWM控制信号大于等于Z时，Z根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V4，V4为设定的一个比较值，该值大于风扇正常运行曲线上的任何点，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>=Z且V2>=V4后，立即送出报警信号，切断控制输出，实现风扇堵转诊断；当PWM控制信号小于Z，或V2小于V4时，输出代码单次循环结束。
本发明的有益效果是：当出现任何一种故障时，本发明都可以实时监测到，并根据程序设定，作出各级别报警和保护，并将报警和保护信号以通信、数字量、模拟量等方式输出；当出现短路、断路和堵转故障时，该故障属于硬性功能性故障，需要依据自诊断信息人为介入处理，系统将以对发动机最安全的模式进行状态锁定；当故障解除后，系统可以复位。
本发明的发动机智能冷却系统环保、高效、节能，适应技术潮流，控制芯片内的数字信号控制器是系统的核心，接收被控参数信号，经过比较计算，以PWM波形向信号驱动器模块输出控制信号，信号驱动器模块对PWM信号进行整形、放大、增强，输送到驱动模块，直接驱动驱动模块内的VMOS管，VMOS管与有刷电子风扇构成回路，驱动有刷电子风扇运转，电压监测模块实时监测风扇回路电压，并以模拟电压信号输出，该信号输送至控制芯片内的A/D采集模块滤波去噪处理后，经A/D采集通道输送至控制芯片内的数字信号控制器进行运算，根据控制程序编程，实现各类控制，作出各种响应，使用本电路可以由设定的程序自动驱动风扇调速运行，同时电压监测模块可以实现有刷电子风扇的开关控制、运转速度调节、风扇断路和风扇短路，配合程序控制实现各类保护。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是，总装电路结构框图；
图2是，电路原理图；
图3是，信号流转示意图；
图4是，风扇断路自诊断流程图；
图5是，风扇匝间短路自诊断流程图；
图6是，VMOS管短路自诊断流程图；
图7是，风扇堵转自诊断流程图；
具体实施方式
下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
实施例1
控制芯片与驱动模块之间设置信号驱动模块，信号驱动模块分别与控制芯片、驱动模块之间设置线路，驱动模块与电压监测模块之间设置有刷电子风扇，驱动模块与有刷电子风扇之间设置线路；所述的控制芯片内设置A/D采集模块和数字信号控制器，A/D采集模块与数字信号控制器之间设置A/D采集通道，A/D采集模块与电压监测模块之间设置线路，数字信号控制器与信号驱动模块之间设置线路。
实施例2
系统程序初始化，然后报警检查，发现有异常情况后进入报警处理程序，无异常情况时继续，根据温度传感器检测到的发动机水箱的温度，设定启动风扇时发动机水箱的温度值为开启温度，当温度传感器检测到的发动机水箱的温度值T小于开启温度时，输出代码单次循环结束，当T>=开启温度时，按预设启动风扇；温度传感器将发动机水箱的温度转换成数字信号后，传输至数字信号控制器，根据软件设定值进行比较计算，根据需要开启风扇的位置和所需的转速生成PWM信号，PWM控制信号为0时，驱动模块关闭，VMOS管D、S极之间关断，风扇回路断开，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V0；驱动模块打开，PWM控制信号为100%时，VMOS管D、S极之间导通，风扇全速运转，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V1，电流监测模块实时输出模拟量信号，经A/D采集处理记为V2，根据PWM控制信号和V2进入风扇断路诊断程序、或风扇匝间短路诊断程序、或VMOS管短路诊断程序、或风扇堵转诊断程序。
实施例3
所述的风扇断路诊断程序为：当PWM控制信号大于等于X时，X根据具体系统在10%-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2小于等于V0+A，A为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>=X且V2<=V0+A后，立即送出报警信号，实现风扇断路诊断；当PWM控制信号小于X，或V2大于V0+A时，输出代码单次循环结束。
实施例4
所述的风扇匝间短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V1+B，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<=Y且V2>=V1+B后，立即送出报警信号，实现风扇匝间短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V1+B时，输出代码单次循环结束。
实施例5
所述的VMOS管短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V3+B，V3为小于V1的一个值，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<=Y且V2>=V3+B后，立即送出报警信号，实现VMOS管短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V3+B时，输出代码单次循环结束。
实施例6
所述的风扇堵转诊断程序为：当PWM控制信号大于等于Z时，Z根据具体系统在0-100%之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V4，V4为设定的一个比较值，该值大于风扇正常运行曲线上的任何点，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>=Z且V2>=V4后，立即送出报警信号，切断控制输出，实现风扇堵转诊断；当PWM控制信号小于Z，或V2小于V4时，输出代码单次循环结束。
Claims (5)
1.一种有刷电子风扇驱动保护系统自诊断方法，所述的有刷电子风扇驱动保护系统是由控制芯片、信号驱动模块、驱动模块、有刷电子风扇、电压监测模块、A/D采集模块、数字信号控制器构成；其特征在于：控制芯片与驱动模块之间设置信号驱动模块，信号驱动模块分别与控制芯片、驱动模块之间设置线路，驱动模块与电压监测模块之间设置有刷电子风扇，驱动模块与有刷电子风扇之间设置线路；所述的控制芯片内设置A/D采集模块和数字信号控制器，A/D采集模块与数字信号控制器之间设置A/D采集通道，A/D采集模块与电压监测模块之间设置线路，数字信号控制器与信号驱动模块之间设置线路；
系统程序初始化，然后报警检查，发现有异常情况后进入报警处理程序，无异常情况时继续，根据温度传感器检测到的发动机水箱的温度，设定启动风扇时发动机水箱的温度值为开启温度，当温度传感器检测到的发动机水箱的温度值T小于开启温度时，输出代码单次循环结束，当T>＝开启温度时，按预设启动风扇；温度传感器将发动机水箱的温度转换成数字信号后，传输至数字信号控制器，根据软件设定值进行比较计算，根据需要开启风扇的位置和所需的转速生成PWM信号，PWM控制信号为0时，驱动模块关闭，VMOS管D、S极之间关断，风扇回路断开，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V0；驱动模块打开，PWM控制信号为100％时，VMOS管D、S极之间导通，风扇全速运转，电流监测模块输出一个模拟量信号，经A/D采集处理记为V1，电流监测模块实时输出模拟量信号，经A/D采集处理记为V2，根据PWM控制信号和V2进入风扇断路诊断程序、或风扇匝间短路诊断程序、或VMOS管短路诊断程序、或风扇堵转诊断程序。
2.根据权利要求1所述的一种有刷电子风扇驱动保护系统自诊断方法，其特征在于：所述的风扇断路诊断程序为：当PWM控制信号大于等于X时，X根据具体系统在10％-100％之间设定数值，电流监测模块监测到V2小于等于V0+A，A为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>＝X且V2<＝V0+A后，立即送出报警信号，实现风扇断路诊断；当PWM控制信号小于X，或V2大于V0+A时，输出代码单次循环结束。
3.根据权利要求1所述的一种有刷电子风扇驱动保护系统自诊断方法，其特征在于：所述的风扇匝间短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100％之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V1+B，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<＝Y且V2>＝V1+B后，立即送出报警信号，实现风扇匝间短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V1+B时，输出代码单次循环结束。
4.根据权利要求1所述的一种有刷电子风扇驱动保护系统自诊断方法，其特征在于：所述的VMOS管短路诊断程序为：当PWM控制信号小于等于Y时，Y根据具体系统在0-100％之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V3+B，V3为小于V1的一个值，B为设定误差，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM<＝Y且V2>＝V3+B后，立即送出报警信号，实现VMOS管短路诊断；当PWM控制信号大于Y，或V2小于V3+B时，输出代码单次循环结束。
5.根据权利要求1所述的一种有刷电子风扇驱动保护系统自诊断方法，其特征在于：所述的风扇堵转诊断程序为：当PWM控制信号大于等于Z时，Z根据具体系统在0-100％之间设定数值，电流监测模块监测到V2大于等于V4，V4为设定的一个比较值，该V4的值大于风扇正常运行曲线上的任何点，数字信号控制器经多次检测到相同的信号PWM>＝Z且V2>＝V4后，立即送出报警信号，切断控制输出，实现风扇堵转诊断；当PWM控制信号小于Z，或V2小于V4时，输出代码单次循环结束。
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