CN205632019U - 车用空调系统及其风门控制装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用空调系统及其风门控制装置和车辆，所述装置包括有刷直流电机；H桥，H桥的第一输入端和第二输入端分别连接在直流电源的两端，H桥的第一输出端和第二输出端分别连接在有刷直流电机的两端，H桥包括第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂包括第一上桥臂和第一下桥臂，第二桥臂包括第二上桥臂和第二下桥臂；电流采集单元与H桥相连以采集有刷直流电机换相时产生的脉冲电流；处理单元与电流采集单元相连以对脉冲电流进行处理并输出脉冲信号；控制器根据脉冲信号获取有刷直流电机的旋转位置，以根据旋转位置判断风门的风门位置。该装置能够在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

Description

车用空调系统及其风门控制装置和车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种车用空调系统的风门控制装置和具有其的车用空调系统以及车辆。

背景技术

相关技术中，车用空调系统的风门控制采用两种形式，一种采用有刷直流电机，另一种采用步进电机。

在采用有刷直流电机进行风门位置控制时，风门位置的采集是通过位置传感器来实现。如图1所示，有刷直流电机通过一个桥式驱动电路进行驱动控制，桥式驱动电路的输出端连接在有刷直流电机的两端。风门位置的采集是通过滑动变阻器作为传感器进行采集，其输出端跟随有刷直流电机旋转，并输出位置电压供控制电路采集，用以对风门位置进行控制。

在采用步进电机进行风门位置控制时，如图2所示，步进电机的两组线圈由两个桥式驱动电路进行驱动，步进电机的位置由驱动步进电机旋转的脉冲个数计算获得。

但是，上述两种方式存在一定的缺陷：在采用有刷直流电机时，需要用到位置传感器，且连接线较多，需要5根线，增加了故障率及成本；在采用步进电机时，需要4根连接线，且步进电机及其驱动电路的成本较高。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种车用空调系统的风门控制装置，能够在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

本实用新型的另一个目的在于提出一种车用空调系统。

本实用新型的又一个目的在于提出一种车辆。

为实现上述目的，本实用新型一方面提出了一种车用空调系统的风门控制装置，包括：有刷直流电机；H桥，所述H桥的第一输入端和第二输入端分别连接在直流电源的两端，所述H桥的第一输出端和第二输出端分别连接在所述有刷直流电机的两端，所述H桥包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一上桥臂和第一下桥臂，所述第二桥臂包括第二上桥臂和第二下桥臂；电流采集单元，所述电流采集单元的输入端与所述H桥相连以采集所述有刷直流电机换相时产生的脉冲电流；用以对所述脉冲电流进行处理以输出脉冲信号的处理单元，所述处理单元的输入端与所述电流采集单元的输出端相连；控制器，所述控制器与所述处理单元的输出端相连，所述控制器根据所述脉冲信号获取所述有刷直流电机的旋转位置，以根据所述旋转位置判断所述风门的风门位置。

根据本实用新型实施例的车用空调系统的风门控制装置，通过电流采集单元采集有刷直流电机换相时产生的脉冲电流，并通过处理单元对脉冲电流进行处理以输出脉冲信号，控制器根据脉冲信号获取有刷直流电机的旋转位置，以根据旋转位置判断风门的风门位置，从而在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

具体地，所述电流采集单元的输入端分别与所述第一上桥臂和所述第二上桥臂相连，或者与所述第一下桥臂和所述第二下桥臂相连，或者与所述第一上桥臂和所述第一下桥臂相连，或者与所述第二上桥臂和所述第二下桥臂相连。

进一步地，所述电流采集单元包括：串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端分别与所述第一电容的一端和所述H桥相连，所述第一电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端与所述处理单元的输入端相连。

进一步地，所述处理单元包括：第一放大器，所述第一放大器的正输入端与所述电流采集单元的输出端相连，所述第一放大器的负输入端通过第二电阻接地，所述第一放大器的负输入端还通过第三电阻与所述第一放大器的输出端相连；串联的第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端与预设电源相连，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端接地，且所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端之间具有第一节点；第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一比较器的负输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第一比较器的输出端与所述控制器相连。

具体地，所述第一上桥臂和所述第二上桥臂均为P型MOS管，所述第一下桥臂和所述第二下桥臂均为N型MOS管。

为实现上述目的，本实用新型另一方面提出了一种车用空调系统，其包括上述的车用空调系统的风门控制装置。

本实用新型的车用空调系统，通过上述的车用空调系统的风门控制装置，能够在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

为实现上述目的，本实用新型又一方面提出了一种车辆，其包括上述的车用空调系统的风门控制装置。

本实用新型的车辆，通过上述的车用空调系统的风门控制装置，能够在无位置传感器的条件下准确判断车用空调系统中风门的风门位置，且故障率低、成本低。

附图说明

图1是相关技术中采用有刷直流电机对风门进行控制的电路示意图。

图2是相关技术中采用步进电机对风门进行控制的电路示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的车用空调系统的风门控制装置的结构示意图。

图4是根据本实用新型另一个实施例的车用空调系统的风门控制装置的结构示意图。

图5是根据本实用新型一个实施例的处理电路的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型提出的车用空调系统的风门控制装置和具有其的车用空调系统和车辆。

图3是根据本实用新型一个实施例的车用空调系统的风门控制装置的结构示意图。如图3所示，该车用空调系统的风门控制装置可以包括：有刷直流电机M、电流采集单元10、处理单元20、控制器30和H桥40。

其中，H桥40的第一输入端IN1和第二输入端IN2分别连接在直流电源的两端(VCC和GND)，H桥40的第一输出端OUT1和第二输出端OUT2分别连接在有刷直流电机M的两端，H桥40包括第一桥臂41和第二桥臂42，第一桥臂41包括第一上桥臂411和第一下桥臂412，第二桥臂42包括第二上桥臂421和第二下桥臂422。电流采集单元10的输入端与H桥40相连以采集有刷直流电机M换相时产生的脉冲电流。处理单元20的输入端与电流采集单元10的输出端相连以对脉冲电流进行处理以输出脉冲信号，控制器30与处理单元20的输出端相连，控制器30根据脉冲信号获取有刷直流电机M的旋转位置，以根据旋转位置判断风门的风门位置。

根据本实用新型的一个实施例，电流采集单元10的输入端分别与第一上桥臂411和第二上桥臂421相连，或者与第一下桥臂412和第二下桥臂422相连，或者与第一上桥臂411和第一下桥臂412相连，或者与第二上桥臂421和第二下桥臂422相连。

具体而言，如图3所示，采用有刷直流电机M对风门位置进行控制，并且有刷直流电机M的驱动由一个H桥40来完成，在H桥40的第一下桥臂412和第二下桥臂422上设置有电流采集单元10，即电流采集单元10的输入端分别与第一下桥臂412和第二下桥臂422相连，以对有刷直流电机M的电流进行采集。由于有刷直流电机M在旋转换相时，电流会有一小段时间出现中断，从而形成脉冲电流，通过电流采集单元10对该脉冲电流进行采集，并通过处理单元20对采集的脉冲电流进行处理以输出脉冲信号至控制器30。由于每个脉冲信号对应有刷直流电机M的一个旋转角度，根据有刷直流电机M的结构不同来确定该旋转角度，一旦有刷直流电机M选定后，有刷直流电机M旋转一圈所产生的脉冲信号也就确定了。因此，控制器30根据该脉冲信号可以获得有刷直流电机M的旋转位置，从而根据有刷直流电机M的旋转位置获取风门的风门位置。

本实用新型实施例的空调系统的风门控制装置，采用一个H桥对有刷直流电机进行驱动控制，通过对有刷直流电机换相时产生的脉冲电流进行采集和处理以输出脉冲信号，并根据该脉冲信号获取有刷直流电机的旋转位置，从而根据该旋转位置判断风门的风门位置，进而达到风门位置控制的目的。该装置节省了位置传感器，对外只需两根线，大大节省了成本，具易于实现、故障率低。

根据本实用新型的一个实施例，如图4所示，电流采集单元10包括：串联的第一电阻R1和第一电容C1，其中，第一电阻R1的一端分别与第一电容C1的一端和H桥40相连，第一电阻R1的另一端接地GND，第一电容C1的另一端与处理单元20的输入端相连。

具体而言，可以通过采样电阻来采集有刷直流电机M的电流，即通过第一电阻R1将有刷直流电机M的电流信号转换为电压信号，然后经第一电容C1滤除该电压信号中无用的低频信号并输出至处理单元20，以通过处理单元20获得电压信号中的脉冲信号。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，处理单元20包括：第一放大器U1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一比较器U2。其中，第一放大器U1的正输入端与电流采集单元10的输出端相连，第一放大器U1的负输入端通过第二电阻R2接地GND，第一放大器U1的负输入端还通过第三电阻R3与第一放大器U1的输出端相连。第四电阻R4和第五电阻R5串联，第四电阻R4的一端与预设电源(电压可以为5V)相连，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端接地GND，且第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端之间具有第一节点J1。第一比较器U2的正输入端与第一节点J1相连，第一比较器U2的负输入端与第一放大器U1的输出端相连，第一比较器U2的输出端与控制器30相连。

具体地，如图5所示，从第一电容C1输出的电压信号输入至第一放大器U1的同相输入端(正输入端)，进行放大，放大比率约为R3/R2。放大后的电压信号进入第一比较器U2的反相输入端(负输入端)，当电压信号大于第一节点J1处的电压信号时，第一比较器U2的输出端为低电平信号；当电压信号小于第一节点J1处的电压信号时，第一比较器U2的输出端为高电平信号。例如，当有刷直流电机M换相时，由于电流会有一小段时间中断，因此，第一比较器U2的反相输入端的电压信号会由大变小再变大，因而第一比较器U2的输出端将由高电平信号翻转至低电平信号，然后再翻转至高电平信号，即处理单元20输出一个脉冲信号，控制器30根据该脉冲信号即可获得有刷直流电机M的旋转位置，进而判断出风门的风门位置。

根据本实用新型的一个实施例，第一上桥臂411和第二上桥臂421均为P型MOS管，第一下桥臂412和第二下桥臂422均为N型MOS管。可以理解的是，H桥40也可以由其他开关管构成，具体这里不再赘述。

根据本实用新型实施例的车用空调系统的风门控制装置，通过电流采集单元采集有刷直流电机换相时产生的脉冲电流，并通过处理单元对脉冲电流进行处理以输出脉冲信号，控制器根据脉冲信号获取有刷直流电机的旋转位置，以根据旋转位置判断风门的风门位置，从而在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

另外，本实用新型的实施例还提出了一种车用空调系统，其包括上述的车用空调系统的风门控制装置。

本实用新型的车用空调系统，通过上述的车用空调系统的风门控制装置，能够在无位置传感器的条件下准确判断风门的风门位置，且故障率低、成本低。

此外，本实用新型还提出了一种车辆，其包括上述的车用空调系统的风门控制装置。

本实用新型的车辆，通过上述的车用空调系统的风门控制装置，能够在无位置传感器的条件下准确判断车用空调系统中风门的风门位置，且故障率低、成本低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种车用空调系统的风门控制装置，其特征在于，包括：

有刷直流电机；

H桥，所述H桥的第一输入端和第二输入端分别连接在直流电源的两端，所述H桥的第一输出端和第二输出端分别连接在所述有刷直流电机的两端，所述H桥包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一上桥臂和第一下桥臂，所述第二桥臂包括第二上桥臂和第二下桥臂；

电流采集单元，所述电流采集单元的输入端与所述H桥相连以采集所述有刷直流电机换相时产生的脉冲电流；

用以对所述脉冲电流进行处理以输出脉冲信号的处理单元，所述处理单元的输入端与所述电流采集单元的输出端相连；

控制器，所述控制器与所述处理单元的输出端相连，所述控制器根据所述脉冲信号获取所述有刷直流电机的旋转位置，以根据所述旋转位置判断所述风门的风门位置。

2.根据权利要求1所述的车用空调系统的风门控制装置，其特征在于，所述电流采集单元的输入端分别与所述第一上桥臂和所述第二上桥臂相连，或者与所述第一下桥臂和所述第二下桥臂相连，或者与所述第一上桥臂和所述第一下桥臂相连，或者与所述第二上桥臂和所述第二下桥臂相连。

3.根据权利要求1或2所述的车用空调系统的风门控制装置，其特征在于，所述电流采集单元包括：

串联的第一电阻和第一电容，所述第一电阻的一端分别与所述第一电容的一端和所述H桥相连，所述第一电阻的另一端接地，所述第一电容的另一端与所述处理单元的输入端相连。

4.根据权利要求3所述的车用空调系统的风门控制装置，其特征在于，所述处理单元包括：

第一放大器，所述第一放大器的正输入端与所述电流采集单元的输出端相连，所述第一放大器的负输入端通过第二电阻接地，所述第一放大器的负输入端还通过第三电阻与所述第一放大器的输出端相连；

串联的第四电阻和第五电阻，所述第四电阻的一端与预设电源相连，所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端接地，且所述第四电阻的另一端与所述第五电阻的一端之间具有第一节点；

第一比较器，所述第一比较器的正输入端与所述第一节点相连，所述第一比较器的负输入端与所述第一放大器的输出端相连，所述第一比较器的输出端与所述控制器相连。

5.根据权利要求1所述的车用空调系统的风门控制装置，其特征在于，所述第一上桥臂和所述第二上桥臂均为P型MOS管，所述第一下桥臂和所述第二下桥臂均为N型MOS管。

6.一种车用空调系统，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的车用空调系统的风门控制装置。

7.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的车用空调系统的风门控制装置。