引擎冷卻模組的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種固定占空比的引擎冷卻模組。該引擎冷卻模組包括電機、被電機驅動的葉輪、串接于電機與電機電源之間的調速裝置，所述調速裝置包括并聯的高速支路和低速支路，所述低速支路串接有脈寬調制電路，所述脈寬調制電路以固定的占空比來降低平均電壓從而實現所述電機的低速轉動。實施本發明提供的引擎冷卻模組，將高速支路和低速支路合二為一，取代傳統的降壓電阻，節約了生產成本，降低了功耗。
【專利說明】
引擎冷卻模組
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車引擎冷卻領域，具體涉及一種具有電機和葉輪的引擎冷卻模組。【【背景技術】】
[0002]傳統的汽車引擎冷卻模組的電機驅動電路具有并聯的高速支路和低速支路。高速支路導通時，電機以高速運轉。低速支路導通且高速支路未導通時，電機以低速運轉。通常，高速支路直接把電源連接到電機的一個輸入端(例如正極)，低速支路則通過串接降壓電阻實現降壓輸出。如此，電機低速轉動時，降壓電阻會產生大量的熱，造成了較大的損耗。
[0003]本領域的技術人員都意識到，脈寬調制(PffM)電路具有可調節占空比的特點，且通過調節PffM電路的占空比可改變輸出電壓的平均值。因此，一種改進的汽車引擎冷卻模組采用可調節占空比的PWM電路取代傳統的高速支路和低速支路。
[0004]PffM電路通過控制端子與汽車的引擎控制系統(ECU)連接，根據ECU的指令實時改變占空比，從而能夠在一定的范圍內調節輸出電壓，進而使電機在低速區具有多種轉速。例如，占空比為100%時，相當于傳統的高速支路，電機將高速運轉。當占空比小于100%時，電機將以較低的速度運轉。
[0005]上述PffM方案的電路損耗比傳統的降壓電阻的電路損耗小。但是，因為PWM方案具有額外的控制電路(例如調節占空比的電路)，導致了整體成本顯著增高。此外，脈寬調制(PffM)電路采用一個供電支路取代傳統的并聯的高速支路和低速支路，且還具有額外的控制端子，導致采用PWM方案的引擎冷卻模組的接口不兼容傳統接口。而汽車領域往往由不同的供應商提供不同的零部件，接口的不兼容將嚴重影響到PWM方案的引擎冷卻模組的銷售規模，以及影響到冷卻模組的應用場合。
[0006]因此，亟需一種改進的方案。
【
【發明內容】
】
[0007]本發明為了降低生產成本和使用成本，同時使電機在低速狀態運轉時，減小電機的損耗，提供了一種結合高速支路和低速支路的固定占空比的引擎冷卻模組。該引擎冷卻模組包括電機、被電機驅動的葉輪、串接于電機與電機電源之間的調速裝置，所述調速裝置包括并聯的高速支路和低速支路，所述低速支路串接有脈寬調制電路，所述脈寬調制電路以固定的占空比來降低平均電壓從而實現所述電機的低速轉動。
[0008]作為一種優選方案，所述低速支路還串接有電壓調節電路，所述電壓調節電路在輸入電壓超過預設高電壓閾值、或者低于預設低電壓閾值時通過所述脈寬調制電路斷開所述低速支路。
[0009]作為一種優選方案，所述低速支路還串接有電流保護電路，所述電流保護電路包括串接于所述低速支路的測流電阻和開關電路，所述電流保護電路在流過所述測流電阻的電流超過預設電流閾值時通過所述脈寬調制電路控制開關電路調節電流至閾值內。
[0010]作為一種優選方案，所述開關電路包括門驅動和mos管，脈寬調制電路的輸出信號進入所述門驅動的輸入端，所述門驅動的輸出信號連接到所述mos管。
[0011]作為一種優選方案，所述低速支路還具有溫度檢測電路用于測量溫度。
[0012]作為一種優選方案，所述調速裝置包括印刷電路板，所述印刷電路板集成有所述脈寬調制電路。
[0013]作為一種優選方案，所述調速裝置包括殼體和散熱器，所述殼體和散熱器扣裝在一起后形成所述調速裝置的外殼；所述印刷電路板安裝得到所述外殼內并通過所述散熱器散熱。
[0014]作為一種優選方案，所述印刷電路板安裝有電感和電容，所述電感和電容沿朝向散熱器的方向凸出于所述印刷電路板；所述散熱器形成有凹腔用于收容所述電感和電容。
[0015]作為一種優選方案，所述散熱器還具有若干向外伸出的凸柱用于加快散熱。實施本發明提供的引擎冷卻模組，將高速支路和低速支路合二為一，取代傳統的降壓電阻，節約了生產成本，降低了功耗。
【【附圖說明】】
[0016]圖1是本發明一個實施例提供的汽車引擎冷卻模組的示意圖；
[0017]圖2是圖1所示引擎冷卻模組裝配電機調速裝置的示意圖；
[0018]圖3是圖1所示引擎冷卻模組采用的電機調速裝置的示意圖；
[0019]圖4是圖3所示電機調速裝置的爆炸示意圖；
[0020]圖5是圖4所示電機調速裝置移除了殼體、散熱器的示意圖；
[0021]圖6是圖4所示電機調速裝置的電路原理圖；
[0022]圖7是圖6所示脈寬調制電路與開關電路原理圖；
[0023]圖8是圖6所示電壓調節電路與溫度檢測電路原理圖；以及
[0024]圖9是圖6所示電流保護電路原理圖。
【【具體實施方式】】
[0025]參考圖1，本發明提供的引擎冷卻模組100包括風扇罩21、安裝到風扇罩21的電機27、安裝到電機27的輸出軸的葉輪29、安裝到風扇罩21的電機調速裝置30。具體地，風扇罩21設有一個面積較大的通風孔，還設有若干伸向通風孔中心的福條23，福條23末端固定有轂部25。電機27安裝到轂部25，葉輪29安裝到電機27的輸出軸并隨輸出軸轉動。電機27和葉輪29收容于上述通風孔內。
[0026]參考圖2，風扇罩21具有凹位22，用于安裝電機調速裝置30。在電路連接關系上，電機調速裝置30串接于電源與電機27之間，通過改變輸出電壓以改變電機的轉速，從而根據汽車引擎的散熱要求情況的變化改變風速。
[0027]參考圖3和圖4，電機調速裝置30包括扣裝在一起的殼體31和散熱器36、安裝到殼體31內的印刷電路板41。優選地，殼體31和散熱器36都是半殼結構，兩者通過螺釘33扣裝在一起形成完整的外殼。印刷電路板41集成有PffM電路，具有電感42、電容43等元器件。電感42、電容43等容易發熱的元器件位于電路板41的朝向散熱器36的一側。散熱器36具有凹腔37用于收容電感42、電容43等容易發熱的元器件，以更好地接收和散發電感42、電容43等容易發熱的元器件的熱量。散熱器36還形成有凸出于散熱器主體表面的散熱柱38，以增加散熱器36的散熱面積。優選地，凹腔37的壁部39也凸出于散熱器主體表面。
[0028]參考圖4和圖5，殼體31—體形成有連接器32，連接器32內安裝有4個輸入端子34，分別是輸入端子34a、輸入端子34b、輸入端子34c、輸入端子34d，輸入端子34用于接收電壓輸入。優選地，該4個輸入端子34a-34d的位置、功能與傳統的連接器相同，例如，輸入端子34a連接到外部電源的負極，輸入端子34c連接到外部電源的正極用于驅動電機低速轉動，輸入端子34d連接到外部電源的正極用于驅動電機高速轉動，輸入端子34b為保留端子。
[0029]電路板41具有4個端子，分別是44a、44b、44c、44d，端子44a與輸入端子34a連接以連接到外部電源的負極，端子44c與輸入端子34c連接以連接到外部電源的正極，端子44d與輸入端子34d連接以連接到外部電源的正極。中間的兩個端子44a、44c為輸入端子與上述連接器32的對應端子34a、34c電連接；兩側的兩個端子44b、44d為輸出端子，用于分別與兩根輸出線纜35a和35b連接。本實施例中，輸出線纜35從殼體31伸出，用于連接至電機27。
[0030]參考圖6，在電路連接關系上，電機調速裝置30串接于電源與電機27之間。本實施例中，輸入端子34a連接電源負極，輸入端子34d和34c連接到電源正極。其中，輸入端子34d被開關Kl導通時，電機高速轉動。輸入端子34c被開關K2導通且輸入端子34d未被開關Kl導通時，電機以低速轉動。此外，如果Kl和K2都打開，由于通過開關Kl接通的電池仍在給電機供電，電機高速運轉。輸入端子34c與脈寬調制電路55之間還串接有電壓調節電路56。電壓調節電路56檢測到的電壓不在正常閾值范圍時，例如電壓超過預設的電壓高閾值或者低于電壓低閾值時，電壓調節電路56控制脈寬調制電路55使電機停止工作。如正常閾值范圍是9V-16V，當電源電壓低于9V或高于16V時，脈寬調制電路55控制所述電機停止工作。
[0031]本實施例中，通過脈寬調制(PffM)的方式實現電機低速轉動。具體地，輸入端子34c串接脈寬調制電路55后連接電機27，脈寬調制電路55以預設的占空比來降低電機的供電電壓和電流，從而實現電機的低速轉動。與傳統的采用串接降壓電阻的方案相比，本發明通過串接脈寬調制電路55實現電機低速轉動具有更小的損耗，以及更高的效率。
[0032]圖7為本發明一實施例提供的PWM電路55和開關電路57的電路不意圖，固定占空比的電壓信號7_是通過三角波振蕩器產生的連續的三角波與直流控制信號V _比對后產生。開關電路57中的門驅動負責將電壓從電壓信號轉換到V 驅動一個高邊mos管Q2。通過Q2可以將電機以比輸入端子34c的電壓低的電壓通電。
[0033]參考圖8，進一步地，圖8顯示了本發明一實施例提供的電壓調節電路56和溫度檢測電路58。電壓調節電路56最終的輸出，通常是電路56c給出的固定電壓，其也是進入脈寬調制電路55的直流控制信號vron。上方的欠壓保護電路56a負責管理欠壓狀態，V。。來源于輸入端子34c的電壓。當V。。的電壓水平過低時，比較器UlD輸出一個高電壓給Q4使之導通，因此進入脈寬調制電路55的直流信號中斷。另一方面，V。。的電壓值高于9v時，比較器給Q4—個零電壓使Q4斷開，所以Vran信號可以保持在一個固定的水平。下方的過壓保護電路56b負責過壓條件下的管理。當電壓V。。的值過高時，比較器UlC使Vron信號中斷。另一方面，電壓Vj~灰復16V以下之后，比較器將Vran信號轉換到一個正常的水平。溫度檢測電路58串接在輸入端子34c和電機27之間。溫度檢測電路58包括溫度傳感器，溫度傳感器感知印刷電路板41的溫度或者環境溫度，當發現檢測到的溫度超過某一預設溫度閾值時，控制電壓調節電路56停止工作，使低速支路斷開，起到溫度保護的作用。如當PCB板的溫度高于130攝氏度時，溫度傳感器控制電壓調節電路56停止工作，使低速支路斷開。具體地說，在圖8中，溫度檢測電路58是一個分壓器，負溫度系數熱敏電阻用于產生與溫度有關的電壓和影響欠壓保護電路56a，如果溫度過高，v—會降低，比較器UlD會將v _變為零，因此電機停止轉動。
[0034]參考圖9，進一步地，輸入端子34b與電機27之間還串接有電流保護電路53。電流保護電路53具有測流電阻R1，該測流電阻Rl串接于脈寬調制電路55與電機27之間，用于檢測電機的輸入電流大小。測流電阻Rl測得的電流信號首先被放大電路53a放大，然后輸出信號￥工在誤差補償電路53c中與一個指定的閾值水平V th比較，達到為脈寬調制電路55補償直流信號Vron的效果。利用這樣的負反饋電路循環比較V工和V th，可以限制電機在過流狀態下的電流閾值水平，使電機在電流超過閾值(例如在堵轉情況下)依然能夠被驅動，且在電機電流被檢測到低于閾值時恢復正常運轉狀態。
[0035]開關電路57的輸入端連接電源的正極，開關電路57的輸入端還連接脈寬調制電路55的輸出端，開關電路的輸出端連接到電流保護電路53的輸入端。開關電路57用于防止電路電壓過大或過小，或電壓方向反向從而造成電路損壞。
[0036]溫度檢測電路對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種引擎冷卻模組，包括電機(27)、被電機驅動的葉輪(29)、串接于電機(27)與電機電源之間的調速裝置(30)，其特征在于，所述調速裝置(30)包括并聯的高速支路和低速支路，所述低速支路串接有脈寬調制電路(55)，所述脈寬調制電路(55)以固定的占空比來降低平均電壓從而實現所述電機的低速轉動。2.如權利要求1所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述低速支路還串接有電壓調節電路(56)，所述電壓調節電路(56)在輸入電壓超過預設高電壓閾值、或者低于預設低電壓閾值時通過所述脈寬調制電路(55)斷開所述低速支路。3.如權利要求1所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述低速支路還串接有電流保護電路，所述電流保護電路包括串接于所述低速支路的測流電阻(Rl)和開關電路(57)，所述電流保護電路在流過所述測流電阻(Rl)的電流超過預設電流閾值時通過所述脈寬調制電路控制開關電路調節電流至閾值內。4.如權利要求3所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述開關電路包括門驅動和mos管，脈寬調制電路的輸出信號進入所述門驅動的輸入端，所述門驅動的輸出信號連接到所述mos管。5.如權利要求1所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述低速支路還具有溫度檢測電路(58)用于測量溫度。6.如權利要求1至5中任意一項所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述調速裝置包括印刷電路板(41)，所述印刷電路板(41)集成有所述脈寬調制電路(55)。7.如權利要求6所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述調速裝置(30)包括殼體(31)和散熱器(36)，所述殼體(31)和散熱器(36)扣裝在一起后形成所述調速裝置的外殼；所述印刷電路板(41)安裝到所述外殼內并通過所述散熱器(36)散熱。8.如權利要求7所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述印刷電路板(41)安裝有電感(42)和電容(43)，所述電感(42)和電容(43)沿朝向散熱器(36)的方向凸出于所述印刷電路板(41);所述散熱器(36)形成有凹腔(37)用于收容所述電感(42)和電容(43)。9.如權利要求7所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述散熱器(36)還具有若干向外伸出的凸柱(38)用于加快散熱。10.如權利要求8所述的引擎冷卻模組，其特征在于，所述散熱器(36)在所述凹腔(37)的背面形成向外伸出的凸柱(38)用于加快散熱。
【文檔編號】H02P29/00GK105827177SQ201510003977
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月5日
【發明人】謝國權, 余龍, 董健, 張秋陽, 秦銳鋒
【申請人】德昌電機(深圳)有限公司