CN110119170A - 一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，所述低噪放大电路将温度传感器检测的电压信号经选频滤波后、两级低噪放大、跟随提高负载能力后进入信号修正电路，经差动放大器差动接收、差动积分器计算出正或负的电压变化率、绝对值电路转换为正的电压变化率，设置旁路电路滤除低电压，0.3‑+5V的电压信号经驱动信号补偿电路中PWM转换电路转换为方波信号，其同步脉冲信号，对控制器输出到触发器U1的信号进行补偿，高与+5V的电压信号触发高压触发电路导通，控制器输出信号经驱动信号补偿电路中2倍倍频器直接补偿，进一步改变控制量，以此实现散热管路冷却循环及时、有效的散热。
Description
技术领域
本发明涉及汽车冷却散热技术领域，特别是涉及一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路。
背景技术
能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车和能源产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷提出各自发展战略，积极应对，以保持其汽车和能源产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力，新能源汽车已成为今后汽车工业的发展热点， 电动汽车可以降低石油消耗，减少污染气体排放，已成为我国大力发展的产业，电动汽车主要发热部件：电池、电动机、控制器的温度稳定性直接影响电动汽车行驶的安全性、可靠性，通常设置冷却循环系统来保证主要的发热部件电池、电动机、控制器工作在适宜温度，具体的通过铺设散热管路、冷却水泵、控制器、温度传感器，由控制器采样允许时，根据温度传感器检测的绿色新能源汽车相应部位散热管路的出水温度信号，自动控制相应部位冷却水泵的功率，进而控制管路内冷却液的流量，实现散热管路冷却循环散热。
然而，电动汽车行驶时，尤其是电动机、电池会以不同速率产生热量，而冷却循环系统是控制器采样允许时，根据电池发热量反馈到控制器，控制器经分析计算再控制散热管路不同程度的散热，若在一个控制周期内发热量和控制量不成比例，会造成不能及时、有效散热的问题，而采用缩短采样周期则会造成扰动，且会增加控制器负担，因此需对控制器输出的控制信号进行修正。
所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，能对控制器输出的控制信号进行修正，实现散热管路冷却循环及时、有效散热。
其解决的技术方案是，包括散热管路、冷却水泵、控制器、温度传感器，所述控制器根据温度传感器检测的绿色新能源汽车相应部位散热管路的出水温度信号，自动控制相应部位冷却水泵的功率，实现散热管路冷却循环散热，其特征在于，温度传感器检测的温度信号还经依次连接的低噪放大电路、信号修正电路、驱动信号补偿电路根据温度变化趋势输出补偿后的驱动信号到冷却水泵，实现散热管路冷却循环及时散热；
所述低噪放大电路将接收的温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号，经电容C1、电容C2、电阻R1选频滤波后，进入三极管Q1、Q2及场效应管T1进行低噪放大后输出，所述信号修正电路接收低噪放大后电压信号，采用运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差动积分电路计算出正或负的电压变化率，最后经运算放大器AR4为核心的绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置三极管Q4、电容C10、电感L1、电阻R14组成的旁路电路滤除低电压，高电压触发二极管D3、晶闸管VTL1、电阻R6组成的高压触发电路导通、三极管Q3导通，所述驱动信号补偿电路用于三极管Q3导通时，通过反相器U2和U4、与非门U3为核心的2倍倍频器直接对控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号2倍频补偿，实现快速散热，0.3-+5V的电压信号经运算放大器AR5、AR6为核心的PWM转换电路转换为成比例的方波信号，其作同步脉冲信号去补偿控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号经选频滤波后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后经运算放大器AR1、AR2组成的双端输入/双端输出差动放大器差动接收，并经运算放大器AR3、电容C8、电容C9组成的差动积分器，计算出正或负的电压变化率，之后经绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置旁路电路滤除低电压，0.3-+5V的电压信号经PWM转换电路转换为成比例的方波信号，其作触发器U1的同步脉冲信号，对输入到触发器U1的S端PWM信号进行补偿，改变PWM信号的占空比，去驱动冷却水泵电机，进而控制散热量，高与+5V的电压信号触发高压触发电路导通，三极管Q3导通，通过反相器U2和U4、与非门U3为核心的2倍倍频器直接对控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号2倍频的补偿，进一步改变控制量快速散热，以此实现散热管路冷却循环及时、有效的散热。
附图说明
图1为本发明的低噪放大电路原理图。
图2为本发明的信号修正电路原理图。
图3为本发明的驱动信号补偿电路原理图。
图4为本发明的信号修正电路信号流向图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图4对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
实施例一，一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，所述控制器根据温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机散热管路的出水温度信号，自动控制相应部位冷却水泵的功率，实现散热管路冷却循环散热，温度传感器检测的温度信号还经依次连接的低噪放大电路、信号修正电路、驱动信号补偿电路根据温度变化趋势输出补偿后的驱动信号到冷却水泵，实现散热管路冷却循环及时散热；
所述低噪放大电路将接收的温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号经电容C1、电容C2、电阻R1选频滤波滤除其它频率信号干扰后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出到信号修正电路，采用运算放大器AR1、AR2组成的双端输入/双端输出差动放大器不受共模干扰及温漂的接收低噪放大后电压信号，瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰后，由运算放大器AR3、电容C8、电容C9组成的差动积分器，计算出正或负的电压变化率，之后经双稳压管VZ1稳压后进入绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置三极管Q4、电容C10、电感L1、电阻R14组成的旁路电路滤除低电压，高与+5V的电压信号触发二极管D3、晶闸管VTL1、电阻R6组成的高压触发电路导通、三极管Q3导通，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经导通的三极管Q3向后级电路传输，所述驱动信号补偿电路用于信号修正电路中三极管Q3导通时，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经反相器U2和U4、与非门U3为核心的2倍倍频器直接对控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号2倍频补偿，实现快速散热，信号修正电路输出电压在0.3-+5V的电压信号时，经运算放大器AR5、AR6为核心的PWM转换电路转换为成比例的方波信号，其作触发器U1的同步脉冲信号，对输入到触发器U1的S端PWM信号进行补偿，改变PWM信号的占空比，去驱动冷却水泵电机，进而控制散热量，实现及时散热。
实施例二，在实施例一的基础上，所述低噪放大电路接收温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号，（可采用正温度系数的热敏电阻进行检测，串联电阻对0-5V进行分压获得），温度传感器的信号输出端和地端经电容C1、电容C2、电阻R1选频电路选频滤除其它频率信号干扰后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大（由于在放大微弱信号时，放大器自身的噪声对信号的干扰很严重，因此为了兼顾低噪生、高增益放大，利用三极管Q1、场效应管T1输入阻抗和输出阻抗的特性，级联组成低噪放大器），之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出，其中设置电阻R5串联电位器RW3作直流反馈、电阻R7串电容C5作交流反馈保证三极管Q1级联场效应管T1的工作稳定性，包括电容C1，电容C1的一端连接温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机运行时温度信号的一端，电容C1的另一端分别连接电阻R1的一端、电容C2的一端、接地电阻R2的一端、电阻R3的一端、三极管Q1的基极，电阻R1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的一端连接温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机运行时温度信号的另一端，三极管Q1的发射极分别连接接地电阻R4的一端、电容C5的一端，三极管Q1的集电极分别连接电位器RW1的下端、场效应管T1的栅极，场效应管T1的漏极分别连接电位器RW2的下端、三极管Q2的基极，电位器RW1的上端和可调端、电位器RW2的上端和可调端、接地电容CP1的一端、接地电容CP2的一端、三极管Q2的集电极均连接电源+5V，场效应管T1的源极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电位器RW3的上端，电容C3的另一端和电位器RW3的下端连接地，为VO1B，电位器RW3的可调端连接三极管Q1的基极，三极管Q2的发射极分别连接接地电阻R6的一端、电容C6的一端，电容C16的另一端为VO1A，电容C6的另一端还连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接三极管Q1的发射极。
实施例三，在实施例二的基础上，所述信号修正电路采用运算放大器AR1、AR2组成的双端输入/双端输出差动放大器不受共模干扰及温漂的接收低噪放大后电压信号，瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰后，分别进入运算放大器AR3的反相输入端和同相输入端，由运算放大器AR3、电容C8、电容C9组成的差动积分器，计算出正或负的电压变化率，之后经双稳压管VZ1稳压后进入运算放大器AR4、AR7、二极管D1和D2及电阻R11、R12、R15、R16、R23组成的绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置三极管Q4、电容C10、电感L1、电阻R14组成的旁路电路滤除低电压，具体为变化的电压变化率电压信号经电容C1加到三极管Q4的基极，用于提供基极偏压，绝对值后电压经电感L1连接到三极管Q4的集电极，三极管Q4导通，为压差低的电压提供旁路通路，高与+5V的电压信号触发二极管D3、晶闸管VTL1、电阻R6组成的高压触发电路导通、三极管Q3导通，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经导通的三极管Q3向后级电路传输，包括运算放大器AR1、AR2，运算放大器AR1的同相输入端和运算放大器AR2的同相输入端分别连接电容C6的另一端和电容C3的另一端，运算放大器AR1的反相输入端和输出端分别连接电容C7的上端、电阻R8的一端，运算放大器AR2的反相输入端和输出端分别连接电容C7的下端、电阻R9的一端，电阻R8的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的上端、运算放大器AR3的反相输入端、电容C9的一端、电阻R10的一端，电阻R9的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的下端、运算放大器AR3的同相输入端、接地电容C8的一端，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R10的另一端、电容C9的另一端、稳压管VZ1的上端、电阻R11的一端、电阻R16的一端、电容C10的一端、运算放大器AR4的反相输入端，稳压管VZ1的下端连接地，运算放大器AR4的同相输入端连接地，运算放大器AR4的输出端分别连接二极管D1的负极、二极管D3的正极、二极管D2的正极、电阻R15的一端，二极管D2的负极和电阻R16的另一端连接运算放大器AR7的同相输入端，电阻R15的另一端连接电源+5V，二极管D1的正极分别连接二极管D3的负极、电阻R11的另一端、电阻R12的另一端、晶闸管VTL1的控制端，晶闸管VTL1的左端连接电源+5V，晶闸管VTL1的右端连接通过电阻R24连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号，电阻R12的另一端分别连接电容C11的一端、运算放大器AR7的反相输入端、电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电感L1的一端、运算放大器AR7的输出端，电感L1的另一端分别连接三极管Q4的集电极、二极管D4的负极、电阻R13的一端，电阻R13的另一端分别连接三极管Q4的基极、电容C10的另一端，三极管Q4的发射极分别连接二极管D4的正极、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接地，运算放大器AR7的输出端为VO2A端。
实施例四，在实施例一的基础上，所述驱动信号补偿电路用于信号修正电路中三极管Q3导通时，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经电阻R21、电容C16组成的微分电路微分，与非门U3和反相器U4产生输出脉冲，同时PWM信号经反相器U2反相、电阻R22、电容C17组成的微分电路微分，再经与非门U3和反相器U4产生输出脉冲，反相器U4引脚4输出2倍倍频的PWM信号进行补偿，作驱动冷却水泵的PWM信号，实现快速散热，信号修正电路输出电压在0.3-+5V的电压信号时，首先经运算放大器AR5、电阻R17、电容C12组成的积分器积分生成三角波，进入运算放大器AR6的同相输入端与反相输入端直流电压+5V进行比较，当积分器输出的信号线性递增、递减时，运算放大器AR6分别输出+2.5V高电平或0V低电平，即生成PWM方波信号，最后经电阻R20、电容C15滤波后，作触发器U1的同步脉冲信号，对输入到触发器U1的S端PWM信号进行补偿，改变PWM信号的占空比，去驱动冷却水泵电机，进而控制散热量，实现及时散热，包括运算放大器AR5、反相器U2，运算放大器AR5的同相输入端连接电源+2.5V，运算放大器AR5的反相输入端分别连接运算放大器AR7的输出端、电阻R17的一端、电容C12的一端、电阻R18的另一端，运算放大器AR5的输出端分别连接电阻R17的另一端、电容C12的另一端、运算放大器AR6的同相输入端，运算放大器AR6的VCC端和电容C14的一端及电感L2的右端连接电源+5V，运算放大器AR6的GND端和电容C14的另一端连接地，运算放大器AR6的反相输入端分别连接接地电容C13的一端、电阻R19的一端、电感L2的一端，电阻R19的另一端分别连接运算放大器AR4的输出端、电阻R18的一端、电阻R20的一端，电阻R20的另一端分别连接接地电容C15的一端、触发器U1的R端，触发器U1的S端连接控制器输出的PWM信号，触发器U1的Q端连接到水泵电机驱动电路，反相器U2的引脚1和电容C16的一端连接三极管Q3的发射极，反相器U2的引脚2连接电容C17的一端，电容C17的另一端分别连接与非门U3的引脚2、电阻R12的一端，电容C16的另一端分别连接与非门U3的引脚1、电阻R21的一端，电阻R21的另一端、电阻R22的另一端均连接电源+5V，与非门U3的引脚3连接反相器U4的引脚3，反相器U4的引脚4连接到水泵电机驱动电路。
本发明具体使用时，所述低噪放大电路将接收的温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号经电容C1、电容C2、电阻R1选频滤波滤除其它频率信号干扰后，进入三极管Q1级联场效应管T1组成的放大器的输入端，进行两级低噪放大之后经三极管Q2射极跟随降低输出阻抗、提高负载能力后输出到信号修正电路，采用运算放大器AR1、AR2组成的双端输入/双端输出差动放大器不受共模干扰及温漂的接收低噪放大后电压信号，瞬态抑制二极管VD1抑制电磁干扰后，由运算放大器AR3、电容C8、电容C9组成的差动积分器，计算出正或负的电压变化率，之后经双稳压管VZ1稳压后进入绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置三极管Q4、电容C10、电感L1、电阻R14组成的旁路电路滤除低电压，高与+5V的电压信号触发二极管D3、晶闸管VTL1、电阻R6组成的高压触发电路导通、三极管Q3导通，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经导通的三极管Q3向后级电路传输，所述驱动信号补偿电路用于信号修正电路中三极管Q3导通时，控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号经反相器U2和U4、与非门U3为核心的2倍倍频器直接对控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号2倍频补偿，实现快速散热，信号修正电路输出电压在0.3-+5V的电压信号时，经运算放大器AR5、AR6为核心的PWM转换电路转换为成比例的方波信号，其作触发器U1的同步脉冲信号，对输入到触发器U1的S端PWM信号进行补偿，改变PWM信号的占空比，去驱动冷却水泵电机，进而控制散热量，实现及时散热。
Claims (4)
1.一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，包括散热管路、冷却水泵、控制器、温度传感器，所述控制器根据温度传感器检测的绿色新能源汽车相应部位散热管路的出水温度信号，自动控制相应部位冷却水泵的功率，实现散热管路冷却循环散热，其特征在于，温度传感器检测的温度信号还经依次连接的低噪放大电路、信号修正电路、驱动信号补偿电路根据温度变化趋势输出补偿后的驱动信号到冷却水泵，实现散热管路冷却循环及时散热；
所述低噪放大电路将接收的温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机温度的电压信号，经电容C1、电容C2、电阻R1选频滤波后，进入三极管Q1、Q2及场效应管T1进行低噪放大后输出，所述信号修正电路接收低噪放大后电压信号，采用运算放大器AR1、AR2、AR3为核心的差动积分电路计算出正或负的电压变化率，最后经运算放大器AR4为核心的绝对值电路转换为正的电压变化率输出，为使绝对值电路输出电压在0.3-+5V之间，设置三极管Q4、电容C10、电感L1、电阻R14组成的旁路电路滤除低电压，高电压触发二极管D3、晶闸管VTL1、电阻R6组成的高压触发电路导通、三极管Q3导通，所述驱动信号补偿电路用于三极管Q3导通时，通过反相器U2和U4、与非门U3为核心的2倍倍频器直接对控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号2倍频补偿，实现快速散热，0.3-+5V的电压信号经运算放大器AR5、AR6为核心的PWM转换电路转换为成比例的方波信号，其作同步脉冲信号去补偿控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号。
2.如权利要求1所述的一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，其特征在于，所述低噪放大电路包括电容C1，电容C1的一端连接温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机运行时温度信号的一端，电容C1的另一端分别连接电阻R1的一端、电容C2的一端、接地电阻R2的一端、电阻R3的一端、三极管Q1的基极，电阻R1的另一端、电容C2的另一端及电容C3的一端连接温度传感器检测的绿色新能源汽车发动机运行时温度信号的另一端，三极管Q1的发射极分别连接接地电阻R4的一端、电容C5的一端，三极管Q1的集电极分别连接电位器RW1的下端、场效应管T1的栅极，场效应管T1的漏极分别连接电位器RW2的下端、三极管Q2的基极，电位器RW1的上端和可调端、电位器RW2的上端和可调端、接地电容CP1的一端、接地电容CP2的一端、三极管Q2的集电极均连接电源+5V，场效应管T1的源极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电位器RW3的上端，电容C3的另一端和电位器RW3的下端连接地，为VO1B，电位器RW3的可调端连接三极管Q1的基极，三极管Q2的发射极分别连接接地电阻R6的一端、电容C6的一端，电容C16的另一端为VO1A，电容C6的另一端还连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接电容C5的一端，电容C5的另一端连接三极管Q1的发射极。
3.如权利要求1所述的一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，其特征在于，所述信号修正电路包括运算放大器AR1、AR2，运算放大器AR1的同相输入端和运算放大器AR2的同相输入端分别连接电容C6的另一端和电容C3的另一端，运算放大器AR1的反相输入端和输出端分别连接电容C7的上端、电阻R8的一端，运算放大器AR2的反相输入端和输出端分别连接电容C7的下端、电阻R9的一端，电阻R8的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的上端、运算放大器AR3的反相输入端、电容C9的一端、电阻R10的一端，电阻R9的另一端分别连接瞬态抑制二极管VD1的下端、运算放大器AR3的同相输入端、接地电容C8的一端，运算放大器AR3的输出端分别连接电阻R10的另一端、电容C9的另一端、稳压管VZ1的上端、电阻R11的一端、电阻R16的一端、电容C10的一端、运算放大器AR4的反相输入端，稳压管VZ1的下端连接地，运算放大器AR4的同相输入端连接地，运算放大器AR4的输出端分别连接二极管D1的负极、二极管D3的正极、二极管D2的正极、电阻R15的一端，二极管D2的负极和电阻R16的另一端连接运算放大器AR7的同相输入端，电阻R15的另一端连接电源+5V，二极管D1的正极分别连接二极管D3的负极、电阻R11的另一端、电阻R12的另一端、晶闸管VTL1的控制端，晶闸管VTL1的左端连接电源+5V，晶闸管VTL1的右端连接通过电阻R24连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接控制器输出驱动冷却水泵的PWM信号，电阻R12的另一端分别连接电容C11的一端、运算放大器AR7的反相输入端、电阻R23的一端，电阻R23的另一端分别连接电感L1的一端、运算放大器AR7的输出端，电感L1的另一端分别连接三极管Q4的集电极、二极管D4的负极、电阻R13的一端，电阻R13的另一端分别连接三极管Q4的基极、电容C10的另一端，三极管Q4的发射极分别连接二极管D4的正极、电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接地，运算放大器AR7的输出端为VO2A端。
4.如权利要求1所述的一种绿色新能源汽车冷却循环系统用控制量修正电路，其特征在于，所述驱动信号补偿电路包括运算放大器AR5、反相器U2，运算放大器AR5的同相输入端连接电源+2.5V，运算放大器AR5的反相输入端分别连接运算放大器AR7的输出端、电阻R17的一端、电容C12的一端、电阻R18的另一端，运算放大器AR5的输出端分别连接电阻R17的另一端、电容C12的另一端、运算放大器AR6的同相输入端，运算放大器AR6的VCC端和电容C14的一端及电感L2的右端连接电源+5V，运算放大器AR6的GND端和电容C14的另一端连接地，运算放大器AR6的反相输入端分别连接接地电容C13的一端、电阻R19的一端、电感L2的一端，电阻R19的另一端分别连接运算放大器AR4的输出端、电阻R18的一端、电阻R20的一端，电阻R20的另一端分别连接接地电容C15的一端、触发器U1的R端，触发器U1的S端连接控制器输出的PWM信号，触发器U1的Q端连接到水泵电机驱动电路，反相器U2的引脚1和电容C16的一端连接三极管Q3的发射极，反相器U2的引脚2连接电容C17的一端，电容C17的另一端分别连接与非门U3的引脚2、电阻R12的一端，电容C16的另一端分别连接与非门U3的引脚1、电阻R21的一端，电阻R21的另一端、电阻R22的另一端均连接电源+5V，与非门U3的引脚3连接反相器U4的引脚3，反相器U4的引脚4连接到水泵电机驱动电路。
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