鼓风机驱动电机控制系统及其控制方法、汽车空调总成

技术领域

本发明属于空气调节领域，具体涉及一种鼓风机驱动电机控制系统及其控制方法、汽车空调总成。

背景技术

鼓风机是汽车空调系统H V A C的一个重要的组成部分，其作用是推动空气在空调系统的风道内流动，实现外界与车厢内空气循环和冷、暖风交换。空调鼓风机的转速直接决定产生风力的大小，为了实现在不同条件下吹出不同大小的风量，需要对鼓风机的转速进行控制。目前，国内多数车型的空调鼓风机使用的是传统有刷直流电机，但其存在需要换向、容易产生火花、噪音大且碳刷磨损要经常维修的问题。近年来，随着汽车低碳化、环保化和智能化的发展趋势，空调鼓风机已逐步应用无刷直流电机代替传统有刷直流电机。

现有的汽车空调无刷鼓风机多采用动力蓄电池供电，而动力蓄电池供电电压Up范围广(一般为9V～16V)，当无刷鼓风机在最高转速运行，风阻增大时，负载变大导致电流增大，电机的运行电压Us也随着电流的增大而增加，此时Us(电机的运行电压)>Up(动力蓄电池电压)时就会出现电机异常停机，导致空调系统运行稳定性差。

发明内容

因此，本发明提供一种鼓风机驱动电机控制系统及其控制方法、汽车空调总成，能够解决现有技术鼓风机电机在负载增大时导致电机的运行电压大于蓄电池的供电电压，电机异常停机，相应的空调系统运行稳定性差的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种鼓风机驱动电机控制系统，包括驱动电机，所述驱动电机的定子绕组具有U相引入线、U相引出线、V相引入线、V相引出线、W相引入线、W相引出线，所述U相引出线、V相引出线及W相引出线通过第一继电器可控汇总连接于中性点以形成鼓风机的星形连接模式，所述U相引出线与所述V相引入线、所述V相引出线与所述W相引入线、所述W相引出线与所述U相引入线之间通过第二继电器分别对应形成可控连接以形成鼓风机的三角形连接模式。

在一些实施例中，所述驱动电机为无刷直流电机，所述鼓风机驱动电机控制系统还包括有与所述U相引入线、V相引入线、W相引入线电连接的风机驱动器。

本发明还提供一种鼓风机驱动电机控制方法，用于控制上述的鼓风机驱动电机控制系统，包括如下步骤：

获取蓄电池的供电电压Up；

当所述供电电压Up低于设定电压U时，获取鼓风机的运行档位；

根据所述运行档位的高低，控制所述第一继电器及第二继电器中的一个处于闭合状态、另一个处于断开状态。

在一些实施例中，根据所述运行档位的高低，控制所述第一继电器及第二继电器中的一个处于闭合状态、另一个处于断开状态具体包括：

当所述运行档位为最高档时，控制所述第一继电器处于断开状态，控制所述第二继电器处于闭合状态以使鼓风机处于所述三角形连接模式；

否则控制所述第一继电器处于闭合状态，控制所述第二继电器处于断开状态以使鼓风机处于所述星形连接模式。

在一些实施例中，

当所述供电电压Up不低于设定电压U时，控制所述第一继电器处于闭合状态，控制所述第二继电器处于断开状态以使鼓风机处于所述星形连接模式。

本发明还提供一种汽车空调总成，包括上述的鼓风机驱动电机控制系统。

在一些实施例中，所述鼓风机为离心风机且包括蜗壳，所述蜗壳的进风口连接有换热器总成。

在一些实施例中，当包括风机驱动器时，所述风机驱动器连接于所述换热器总成上。

在一些实施例中，所述蜗壳内形成有气流风道，所述气流风道内设置有电加热器。

在一些实施例中，所述蜗壳具有出风口，所述出风口上设置有风阀，所述风阀受控于风阀执行器，所述风阀执行器设置于所述气流风道内。

本发明提供的一种鼓风机驱动电机控制系统及其控制方法、汽车空调总成，通过第一继电器及第二继电器的切换控制实现了电机定子绕组的各相引入线以及引出线之间的连接关系的切换，进而可以在蓄电池的供电电压低于设定电压且鼓风机运行高风档时也即鼓风机的负载较大时控制鼓风机运行于三角形连接模式，以保证鼓风机在高转速稳定运行，杜绝鼓风机电机异常停机现象发生，空调系统运行更加稳定，而在蓄电池的供电电压不低于设定电压时则控制鼓风机运行于星形连接模式，以保证鼓风机在高转速高效率运行。

附图说明

图1为本发明实施例的鼓风机驱动电机控制系统的原理示意图；

图2为本发明另一实施例的鼓风机驱动电机控制方法的控制流程图；

图3为本发明又一实施例的汽车空调总成的结构示意图；

图4为图3中的驱动电机与离心风机的驱动连接示意图。

附图标记表示为：

1、驱动电机；11、风机驱动器；2、鼓风机；21、蜗壳；22、离心风叶；23、电机支架；3、换热器总成；4、电加热器；5、风阀执行器；6、蓄电池；U1、U相引入线；U2、U相引出线；V1、V相引入线；V2、V相引出线；W1、W相引入线；W2、W相引出线；KA1、第一继电器；KA2、第二继电器。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种鼓风机驱动电机控制系统，包括驱动电机1、与该驱动电机1配套设置的风机驱动器11、以及能够供电于该风机驱动器11的蓄电池6，驱动电机1的定子绕组具有U相引入线U1、U相引出线U2、V相引入线V1、V相引出线V2、W相引入线W1、W相引出线W2，U相引出线U2、V相引出线V2及W相引出线W2通过第一继电器KA1可控汇总连接于中性点O以形成鼓风机2的星形连接模式，U相引出线U2与V相引入线V1、V相引出线V2与W相引入线W1、W相引出线W2与U相引入线U1之间通过第二继电器KA2分别对应形成可控连接以形成鼓风机2的三角形连接模式。该技术方案中，通过第一继电器KA1及第二继电器KA2的切换控制实现了电机定子绕组的各相引入线以及引出线之间的连接关系的切换，进而可以在蓄电池6的供电电压低于设定电压且鼓风机2运行高风档时也即鼓风机2的负载较大时控制鼓风机2运行于三角形连接模式，以保证鼓风机在高转速稳定运行，杜绝鼓风机电机异常停机现象发生，空调系统运行更加稳定，而在蓄电池6的供电电压不低于设定电压时则控制鼓风机2运行于星形连接模式，以保证鼓风机在高转速高效率运行。参加图1所示，前述的第一继电器KA1及第二继电器KA2可采用三联继电器。

在一个优选的实施例中，驱动电机1为无刷直流电机，无刷直流电机具有全封闭高防护结构，可满足泡水要求，能有效阻止灰尘、水汽进入，提高电机的使用寿命，即使有雨水等液体溅落到电机上，也能保证电机正常工作，从而保证了车辆内部空间能正常送风、换气及制冷、制热，为司机和乘客的安全提供了一层安全保障，此时对应地，与U相引入线U1、V相引入线V1、W相引入线W1电连接的风机驱动器11具有相应的逆变模块，以能够将蓄电池6的直流输出转化为三相交流电供给驱动电机1。

根据本发明的实施例，还提供一种鼓风机驱动电机控制方法，用于控制上述的鼓风机驱动电机控制系统，包括如下步骤：

获取蓄电池的供电电压Up；

当供电电压Up低于设定电压U时，获取鼓风机2的运行档位，具体而言，鼓风机2的风档设置有不同的转速点，通过风机驱动器11接收转速反馈，可以判断风档是否给定为最大，这风档是否处于最高档的判断是业内的常规技术，本发明并不意欲对该获取的方法进行保护，此处不做赘述；

根据运行档位的高低，控制第一继电器KA1及第二继电器KA2中的一个处于闭合状态、另一个处于断开状态。

根据运行档位的高低，控制第一继电器KA1及第二继电器KA2中的一个处于闭合状态、另一个处于断开状态具体包括：

当运行档位为最高档时，控制第一继电器KA1处于断开状态，控制第二继电器KA2处于闭合状态以使鼓风机2处于三角形连接模式，以保证鼓风机在高转速稳定运行，杜绝鼓风机电机异常停机现象发生，空调系统运行更加稳定；否则控制第一继电器KA1处于闭合状态，控制第二继电器KA2处于断开状态以使鼓风机2处于星形连接模式，以保证鼓风机在高转速高效率运行。

进一步而言，当供电电压Up不低于设定电压U时，控制第一继电器KA1处于闭合状态，控制第二继电器KA2处于断开状态以使鼓风机2处于星形连接模式，以保证鼓风机在高转速高效率运行。

根据本发明的实施例，还提供一种汽车空调总成，包括上述的鼓风机驱动电机控制系统。具体而言，鼓风机2为离心风机且包括蜗壳21，驱动电机1通过电机支架23支撑固定，离心风机的离心风叶22套装于驱动电机1的转轴输出端上，且处于蜗壳21内，蜗壳21的进风口连接有换热器总成3，以将外部空气先换热后再进入蜗壳21内。该技术方案中，将换热器总成3集成连接于蜗壳21上，使汽车空调总成的结构紧凑，能够减少对汽车内部空间的占据，节省空间。当包括风机驱动器11时，风机驱动器11连接于换热器总成3上，结构设计合理。

蜗壳21内形成有气流风道，气流风道内设置有电加热器4，以能够在低温环境下实现快速制热。蜗壳21具有出风口，出风口上设置有风阀，风阀受控于风阀执行器5，风阀执行器5设置于气流风道内，通过风阀执行器5实现对风阀的大小控制，进而实现出风量的自动调整。

以下结合一具体实施例对本发明的技术方案所基于的原理进一步阐述：

所述风机驱动器11可监控汽车动力蓄电池(也即前文的蓄电池6，下同)供电电压Up，当汽车动力蓄电池供电电压Up低于某一阈值(也即上文的设定电压U，下同)，且风档给定到最大时，此时就通过开关输入点，控制继电器KA2闭合，鼓风机选择以三角形连接模式运行，以避免电机的实际运行电压饱和出现电机异常停机，减小空调风机出现故障的概率，提高空调风机的工作稳定性；当汽车动力蓄电池供电电压Up高于某一阈值，此时就通过开关输入点，控制继电器KA1闭合，鼓风机选择以星形连接模式，实现鼓风机在高转速高效率运行。

详细说明如下：

作为公知的，电机的模型为

其中：Er为电机的反电动势，Rs、Ls、Lr分别为电机的等效电阻、电感，这些参数与电机本体有关，通常可以认为固定值；Us为电机运行时需要的电压，ω为电机的转速，I为电机的电流，与负载的大小有关，这些都是不定值。

电机的功率越大，电机的电流I也就越大；转速越高，ω的值越大；Us的大小与电机的电流I和转速ω有关，电机的转速越高，电流越大，Us的值也就越大。Us是实际参与电机运行控制的电压，对于我们的供电系统来说，会有一个给定的电源电压Up，为保证电机的稳定的运行UsUp时就会出现电机异常停机。

本发明的控制就是在风机驱动器11中增加对动力蓄电池Up的判断，当Up低于某一阈值时，鼓风机电机主动切换到三角形连接模式，降低风机反电动势，使Us

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各方式的有利技术特征可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。