[发明专利]一种新型汽车空调风机调速器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明属于电机调速领域，特别涉及用于汽车空调风机的调速设备。

背景技术

目前国内大部分汽车空调风机采用的是有刷直流电机串电阻的调速，无刷直流电机调速，变极调速。

文献“交流调速系统(第一版)(刘竞成.上海：上海交通大学出版社，1984.)”指出，串电阻调速方法是在直流单相电机的电驱回路中串接多个附加电阻，通过换挡开关改变串入的电阻数，从而改变电机电驱回路串入的电阻R，使电驱电流发生改变来实现电机调速的，这种调速方法效率低下，很大一部分功耗消耗在串入的电阻上，而且调节范围有限，只有固定的几个档，无法实现平滑连续的无级调速，串电阻调速的原理如图1所示。

文献“毛维杰，沈云宝.汽车空调无刷直流风机的驱动和保护【J】.汽车电器，1995(4)；8-10.”，“夏长亮.薛向党.汽车空调无刷直流电机设计研究【J】.微电机，1999(3)：7-8.”，“夏长亮.史婷娜.汽车空调用非桥式无刷直流电机仿真研究【J】.微电机，2001(3)：7-9.”介绍了无刷直流电动机调速系统在汽车空调风机中的应用。其驱动电路如图2所示。

在图2所示调速系统中，驱动电路采用三相星形非桥式线路，功率管选用MOSFET管，双管并联，R、C串联电路为缓冲电路，用来保护功率MOSFET管，转子位置信号由霍尔式位置传感器获得，3个霍尔元件沿圆周均布，位置传感器的旋转部分由磁体和非磁体组成一圆环，并与电机本体主转子同轴连接，当位置传感器转子的扇形片(非磁体)对准霍尔元件时，霍尔元件由于感应不到磁场而输出高电平，使由其控制的功率管导通，电源给相应的一组电驱绕组馈电，其他两相电驱绕组由于霍尔元件输出低电平而无法和电源接通。这样，随着电机主转子的转动，位置传感器转子扇形片也跟着转动，电驱绕组便一相一相地依次馈电，从而实现各绕组的换流，通过改变电驱绕组通电时间和加在其上的电压，即可实现电机调速，从而控制汽车空调风机的运行。但是这种调速装置电路结构相对复杂，所采用的元器件多，成本大大提高，通用性也差。

文献“阮明旺.多速电动机在拖动空调风机设备中的应用【J】.山东纺织科技，1995(4)：41-43.”指出有关变极调速在空调风机中的应用。通过设计相应的控制电路来控制变极多速三相异步电机在不同负载情况下分别在低速、中速和高速三个速度段下运行，从而起到调速并节能的作用。它包括主电路和控制电路两大部分，其中主电路主要由空气开关，互感器，接触器主触点及热继电器和YD系列变极多速三相异步电动机组成，控制电路主要由电源及运行状态指标，风机低速段，中速段和高速段运行四个控制部分组成，另外在回路中还有保护电路和测量电路，同样电路结构相对复杂，电机的结构也比较复杂，制造成本大大提高，更为严重的是只有低速段、中速段、高速段3个段，无法实现无级调速。

由此可见，目前国内大部分汽车的空调风机调速器体积大、电路复杂、无法无级调速，除此外，这些调速器通用性差，一款型号的调速器只能对几种相对固定型号的电机进行调速。

发明内容

本发明的目的是克服现有调速器体积大，电路结构复杂、无法无级调速、通用性差、保护功能不齐全的不足，而提出一种新型汽车空调风机调速器及其工作方法。本发明采用先进的ASIC技术，把所有功能均集成到一块硅片上并封装成芯片，采用这种芯片设计了一款新型汽车空调风机调速器。

具体技术方案如下：一种新型汽车空调风机调速器，包括电源保护电路、控制电路、功率电路和信号输入模块以及接口电路，其特征在于：上述电源保护电路包含电阻、电容、和肖特基二极管，所述电源保护电路的电容C10和C12并联，其中C12为极性电容，肖特基二极管D1与电容C13并联，电阻R3一端与C12相连，另一端与肖特基二极管D1相连，电容C12和肖特基二极管D1另一端接地；所述控制电路包括PWM信号处理模块、控制模块、输出驱动模块、反馈接口、温度检测、过压欠压检测模块和电源模块，上述各模块通过各个电压控制信号相互级联在一起；所述功率电路包括功率开关管T1、反相串联的二极管D5和D7、相互并联的电容C9和C11、电阻R9和电容C15、以及第一1脚接口MOTOR1和第二1脚接口MOTOR2；所述第一1脚接口MOTOR1与电源BATT相连，所述第二1脚接口MOTOR2与功率开关管T1的D脚相连接，所述相互并联的电容C9和C11跨接于第一1脚接口和第二1脚接口之间，所述反相串联的二极管D5和D7跨接于功率管T1的D脚和G脚之间，所述的电容C15跨接于功率管T1的D脚和S脚之间，并且功率开关管T1的S脚与地相连接。