CN208369495U - 一种主动进气格栅控制系统 - Google Patents

Abstract

一种主动进气格栅控制系统，包括控制器、DSP、光耦隔离电路、电机驱动专用芯片、三相全桥驱动电路、无刷直流电机、转子位置检测传感器、比较电路和编码器。控制器的输出端与DSP的第一输入端电连接，DSP的输出端与光耦隔离电路的输入端电连接，光耦隔离电路的输出端与电机驱动专用芯片的第一输入端电连接，电机驱动专用芯片的输出端与三相全桥驱动电路的输入端连接，三相全桥驱动电路的输出端与无刷直流电机连接。转子位置检测传感器的输出端与比较电路的输入端连接；比较电路的输出端与电机驱动专用芯片的第二输入端电连接；编码器的输出端与DSP的第二输入端连接。本实用新型控制电路结构简单，过载能力强，稳定性和可靠性高。

Description

一种主动进气格栅控制系统

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术，尤其涉及发动机进气格栅控制系统。

背景技术

主动进气格栅系统(Active Grille Shutter，简称AGS)是一种进气格栅调节系统。通过改变进气格栅的开闭角度，可以使车辆冷却散热状态最优。格栅开度可以控制发动机舱的进气量以及整车风阻，降低行驶过程中的内循环阻力，从而实现提高整车燃油经济性、加速发动机暖机过程等功能。

现有的主动进气格栅控制系统通常采用步进电机驱动进气格栅的传动机构，以使格栅转动，进而改变进气格栅的开闭角度，整个控制系统的控制电路较为复杂，过载能力差，而且可靠性不高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种控制电路结构简单、过载能力强、稳定性和可靠性高的主动进气格栅控制系统。

本实用新型实施例提供了一种主动进气格栅控制系统，包括控制器、DSP、光耦隔离电路、电机驱动专用芯片、三相全桥驱动电路、无刷直流电机、转子位置检测传感器、比较电路和编码器；控制器的输出端与DSP的第一输入端电连接，DSP的输出端与光耦隔离电路的输入端电连接，光耦隔离电路的输出端与电机驱动专用芯片的第一输入端电连接，电机驱动专用芯片的输出端与三相全桥驱动电路的输入端连接，三相全桥驱动电路的输出端与无刷直流电机连接；转子位置检测传感器的输出端与比较电路的输入端连接，转子位置检测传感器用于检测无刷直流电机的转子的实际位置；比较电路的输出端与电机驱动专用芯片的第二输入端电连接，比较电路用于将转子位置检测传感器输出的电信号转换为TTL方波信号后输出给电机驱动专用芯片；编码器的输出端与DSP的第二输入端连接，编码器用于检测无刷直流电机的角位移。

优选地，上述的主动进气格栅控制系统包括RC缓冲网络，RC缓冲电路由三组RC缓冲支路组成；每组RC缓冲支路包括缓冲电阻以及与缓冲电阻串联的缓冲电容，缓冲电阻的一端接地，缓冲电阻的另一端与缓冲电容的一端连接，三组RC缓冲支路的缓冲电容的另一端分别连接于无刷直流电机的三相绕组。

本实用新型至少具有以下优点和特点：

1、根据本实用新型实施例的主动进气格栅控制系统采用无刷直流电机替代现有的步进电机驱动进气格栅，能够提供更大的启动转矩，获得更强的过载能力；

2、根据本实用新型实施例的主动进气格栅控制系统采用了DSP加电机驱动专用芯片的方式驱动无刷直流电机，简化了无刷直流电机的驱动控制结构，减小了电路尺寸，降低了制造成本，同时还能增强控制系统的可靠性和稳定性；

3、根据本实用新型实施例的主动进气格栅控制系统采用了光耦隔离电路，能有效抑制系统噪声，提高控制系统的稳定性；

4、根据本实用新型实施例的主动进气格栅控制系统采用了缓冲网络，能有效抑制电流方向快速切换时产生的瞬时电压，保证驱动的可靠性。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的一种主动进气格栅控制系统的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

请参阅图1。根据本实用新型一实施例的一种主动进气格栅控制系统包括控制器1、DSP2、光耦隔离电路3、电机驱动专用芯片41、三相全桥驱动电路42、无刷直流电机5、转子位置检测传感器61、比较电路7和编码器62。

控制器1的输出端与DSP2的第一输入端电连接。控制器1可根据外部输入的进气格栅开闭指令、车速信息或发动机状态信息等生成改变进气格栅的开闭角度的控制信号，并将该控制信号发送给DSP2。控制器1可采用单片机。

编码器62的输出端与DSP2的第二输入端连接，用于检测无刷直流电机5的角位移。本实施例中，编码器62为光电编码器。DSP2的输出端与光耦隔离电路2的输入端电连接，光耦隔离电路2的输出端与电机驱动专用芯片41的第一输入端电连接。电机驱动专用芯片41采用24V供电，DSP2采用3.3V供电，很容易对DSP2的控制造成干扰，导致系统稳定性下降。光耦隔离电路2可对该控制信号进行隔离，以抑制系统噪声，提高控制系统的稳定性。在本实施例中，光耦隔离电路2采用型号为HCPL-2630的高速光耦。

电机驱动专用芯片41的输出端与三相全桥驱动电路42的输入端连接，三相全桥驱动电路42的输出端与无刷直流电机5连接。

转子位置检测传感器61的输出端与比较电路7的输入端连接，比较电路7的输出端与电机驱动专用芯片41的第二输入端电连接。转子位置检测传感器61用于检测无刷直流电机5的转子的实际位置；比较电路7用于将转子位置检测传感器61输出的电信号转换为TTL方波信号后输出给电机驱动专用芯片41。

电机驱动专用芯片41为无刷直流电机控制提供诸如控制信号输入、产生换相逻辑、门驱动输出和保护电路等功能，控制三相全桥驱动电路42换相。转子位置检测传感器61提供的转子位置检测信号可通过电机驱动专用芯片41的内部逻辑电路产生换相逻辑，从而实现电机的无接触换相。由于电机驱动专用芯片41的内部逻辑变换需要数字输入，因此转子位置检测传感器61输出的信号需要在输入电机驱动专用芯片41之前转换成TTL兼容的方波信号，而比较电路7可以满足这个要求。

在本实施例中，DSP2的型号为TMS320LF2407A。电机驱动专用芯片41的型号为Si9979Cs，由威世硅尼克斯(Vishay Siliconix)公司制造。比较电路7的型号为LMV339。三相全桥驱动电路42为MOSFET管驱动电路，该MOSFET管驱动电路例如可选用3片型号为Si99360DY的双通道N-MOSFET芯片构成三相全桥驱动电路42。转子位置检测传感器61包括三个霍尔位置检测传感器，该三个霍尔位置检测传感器集成在无刷直流电机5的内部。

DSP2根据控制器1发送的改变进气格栅的开闭角度的控制信号以及来自编码器62的转子角位移信号，可生成用于控制电机的力矩、转速等的PWM控制信号，该PWM控制信号通过光耦隔离电路3传给电机驱动专用芯片41，电机驱动专用芯片41对DSP2输出的PWM信号进行功率放大后输出给三相全桥驱动电路42,进而控制三相全桥驱动电路42中的MOSFET功率管导通与关断，从而控制无刷直流电机5的运转，最终达到控制格栅开度的目的。在无刷直流电机5的转子的转动过程中，霍尔传感器对转子位置进行检测，当需要进行换相时，霍尔传感器输出的霍尔信号发生改变，电机驱动专用芯片41可直接将由霍尔传感器检测到的电机转子磁极位置转换成为MOSFET功率管的开关控制信号,产生的开关控制信号作用于三相全桥驱动电路42，从而实现电子换相操作。

在具有如无刷直流电机这种感性负载的电流快速切换应用电路中，由于电感的存在会引起较大的瞬时电压脉冲，瞬时电压会破坏无刷直流电机驱动电源的稳定性，从而影响电机的性能。为了保证可靠性，瞬时电压必须被限制在一定范围内，使得电路工作在所选用的MOSFET芯片的安全工作范围内。为此，在本实用新型的优选实施方式中，采用RC缓冲网络来减小瞬时电压对电路的影响。RC缓冲网络中的电容可以抑制MOSFET管输出电压的变化快慢，RC缓冲网络中的电阻可以在MOSFET管导通时，限制流过MOSFET管的电流峰值大小。该RC缓冲电路由三组RC缓冲支路组成，每组RC缓冲支路包括缓冲电阻R1以及与缓冲电阻R1串联的缓冲电容C1，缓冲电阻R1的一端接地，缓冲电阻R1的另一端与缓冲电容C1的一端连接，三组RC缓冲支路的缓冲电容C1的另一端分别连接于无刷直流电机5的三相绕组。

进一步地，根据本实用新型一实施例的主动进气格栅控制系统包括LIN总线通信模块81与对外线束接口82。对外线束接口82分别与LIN总线通信模块81和控制器1电连接，LIN总线通信模块81与控制器1电连接；对外线束接口82用于向控制器1供电，并将发动机控制器发送的发动机状态信息通过LIN总线通信模块81发送给控制器1。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，包括控制器、DSP、光耦隔离电路、电机驱动专用芯片、三相全桥驱动电路、无刷直流电机、转子位置检测传感器、比较电路和编码器；

所述控制器的输出端与所述DSP的第一输入端电连接，所述DSP的输出端与所述光耦隔离电路的输入端电连接，所述光耦隔离电路的输出端与所述电机驱动专用芯片的第一输入端电连接，所述电机驱动专用芯片的输出端与所述三相全桥驱动电路的输入端连接，所述三相全桥驱动电路的输出端与无刷直流电机连接；

转子位置检测传感器的输出端与所述比较电路的输入端连接，所述转子位置检测传感器用于检测无刷直流电机的转子的实际位置；

比较电路的输出端与所述电机驱动专用芯片的第二输入端电连接，比较电路用于将转子位置检测传感器输出的电信号转换为TTL方波信号后输出给电机驱动专用芯片；

所述编码器的输出端与所述DSP的第二输入端连接，编码器用于检测所述无刷直流电机的角位移。

2.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述主动进气格栅控制系统包括RC缓冲网络，所述RC缓冲电路由三组RC缓冲支路组成；每组RC缓冲支路包括缓冲电阻以及与所述缓冲电阻串联的缓冲电容，缓冲电阻的一端接地，缓冲电阻的另一端与缓冲电容的一端连接，三组RC缓冲支路的缓冲电容的另一端分别连接于所述无刷直流电机的三相绕组。

3.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述主动进气格栅控制系统包括LIN总线通信模块与对外线束接口；所述对外线束接口分别与所述LIN总线通信模块和所述控制器电连接，所述LIN总线通信模块与所述控制器电连接；所述对外线束接口用于向所述控制器供电，并将发动机控制器发送的发动机状态信号通过所述LIN总线通信模块发送给所述控制器。

4.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述控制器为单片机。

5.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述电机驱动专用芯片的型号为Si9979Cs。

6.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述比较电路的型号为LMV339。

7.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述三相全桥驱动电路为MOSFET管驱动电路。

8.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述转子位置检测传感器包括三个霍尔位置检测传感器。

9.根据权利要求1所述的一种主动进气格栅控制系统，其特征在于，所述编码器为光电编码器。