有刷直流风机开路故障的检测装置及其检测方法

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2024-03-12 16:36:42

权利要求书： 1.一种有刷直流风机开路故障的检测装置，其特征在于：包括电机驱动Q1、风机M1、采样电阻R4，在所述风机接插件正极连接电阻R2和R3，R3两端连接单片机进行AD功能采样，所述电阻R4两端连接电压运放处理装置和单片机；检测流过风机的电流，如果不为零，风机未发生开路，如果为零，关闭驱动MOSFET，在关闭驱动MOSFET后延时1毫秒，检测风机接插件正极的电压，如果检测到的电压不为零，则风机未发生开路，如果为零，则风机发生开路故障。

2.根据权利要求1所述的一种有刷直流风机开路故障的检测装置，其特征在于：所述R3两端连接一个电容C1。

3.根据权利要求1所述的一种有刷直流风机开路故障的检测装置，其特征在于：所述电机驱动Q1两端连接一个电阻R1。

4.根据权利要求1所述的一种有刷直流风机开路故障的检测装置，其特征在于：在电路中串联一个采样电阻，对采样电阻两端电压进行AD采样，进而换算得出通过风机的电流。

5.根据权利要求1所述的一种有刷直流风机开路故障的检测装置，其特征在于：在所述风机接插件正极连接电阻R2和R3，R3两端连接单片机进行AD功能采样，获得R3两端电压。

说明书：一种有刷直流风机开路故障的检测装置及其检测方法技术领域[0001] 本发明属于风机领域，涉及风机故障检测技术领域，具体是一种有刷直流风机开路故障的检测装置及其检测方法。

背景技术[0002] 对于汽车行业，有刷直流风机被广泛应用于冷却系统中，传统的汽车采用调速电阻对风机调速，无法实现无极调速及风机状态监测，且不能满足节能要求，为了改变以上弊

端，直流风机控制器被引入到汽车冷却系统中。应整车系统要求，风机冷却系统故障类型需

要上报给整车。开路故障为风机故障的一种，对风机及控制器可靠性影响较大，相对于其他

故障来说诊断难度较大。当风机在运转时，如果风机发生了开路故障，而控制器未能准确的

检测到开路故障，控制器继续驱动功率MOSFET开通。如果此时由于其他原因，风机与接插件

恢复了接触，会造成很大的启动电流，从而对风机驱动单元造成损坏。为了避免这种风险，

常用的开路故障检测方法包括电压检测法和电流检测法。电压检测法需要频繁在关断风机

驱动，会导致风机抖动和噪声，一定程度上对风机的运行和元器件寿命会造成影响，而电流

检测法虽然无需频繁关断风机驱动，但是在某些应用场合一定的风险，不能准确判断是否

发生开路故障。例如汽车发动机冷却风扇系统中，如果冷却风扇承受着较大的迎面风，风机

处于发电状态，而此时风机的实际转速大于风机驱动所输出的转速，此时检测到的电流为

零，会误判断风机开路。

发明内容[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了一种有刷直流风机开路故障的检测装置及其检测方法，具体技术方案如下：

[0004] 一种有刷直流风机开路故障的检测装置，包括电机驱动Q1、风机M1、采样电阻R4，在所述风机接插件正极连接电阻R2和R3，R3两端连接单片机进行AD功能采样，所述电阻R4

两端连接电压运放处理装置和单片机。

[0005] 作为进一步的改进，其特征在于：所述R3两端连接一个电容C1。并联一个电容之后，可以使得电压的检测更加准确，而且在经历了若干次的检测之后，可以消除上回检测中

的残留电压，保证检测结果的准确度。

[0006] 作为进一步的改进，其特征在于：所述电机驱动Q1两端连接一个电阻R1。[0007] 一种有刷直流风机开路故障的检测方法，具体步骤如下：[0008] 步骤1：检测流过风机的电流，如果不为零，风机未发生开路，如果为零，关闭驱动MOSFET；

[0009] 步骤2：在关闭驱动MOSFET后延时1毫秒，检测风机接插件正极的电压，如果检测到的电压不为零，则风机未发生开路，如果为零，则风机发生开路故障。

[0010] 作为进一步的改进，其特征在于：在电路中串联一个采样电阻，对采样电阻两端电压进行AD采样，进而换算得出通过风机的电流。

[0011] 作为进一步的改进，其特征在于：在所述风机接插件正极连接电阻R2和R3，R3两端连接单片机进行AD功能采样，获得R3两端电压。

[0012] 本检测方法，首先对风机的电流进行检测，如果不为零，则是通路，风机没有开路，如果电流为零，则可能存在开路的状况，为了更加精确可靠，再对风机接插件正极的电压进

行检测，若为零，则为风机开路，否则风机未开路。

[0013] 本发明提供的有刷直流风机开路故障的检测装置及其检测方法通过电流和电压两方面的检测来对风机是否开路进行判断，避免了单一的检测的造成的风机抖动和误判断

的弊端，确保在准确判断风机开路故障的同时不影响风机的运行，该方法准确可靠，实用性

强。

附图说明[0014] 图1是本发明的有刷直流风机开路故障的检测方法的流程图。[0015] 图2是本发明的有刷直流风机开路故障检测装置结构电路图。具体实施方式[0016] 为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对保护范围构成限定。

[0017] 一种有刷直流风机开路故障的检测装置，如图2所示，包括电机驱动Q1、风机M1、采样电阻R4，在所述风机接插件正极连接电阻R2和R3，R3两端连接单片机进行AD功能采样，所

述电阻R4两端连接电压运放处理装置和单片机，所述R3两端连接一个电容C1，所述电机驱

动Q1两端连接一个电阻R1。

[0018] 一种有刷直流风机开路故障的检测方法，具体步骤如下：[0019] 步骤1：检测流过风机的电流，如果不为零，风机未发生开路，如果为零，关闭驱动MOSFET；

[0020] 步骤2：在关闭驱动MOSFET后延时1毫秒，检测风机接插件正极的电压，如果检测到的电压不为零，则风机未发生开路，如果为零，则风机发生开路故障。

[0021] 整体流程示意图见图1，电路结构见图2，在电路中串联采样电阻R4，对采样电阻R4两端的电压进行运放处理后，利用单片机的AD功能进行采样，进过换算即可得到所需的电

流，判断所得电流是否为零，如果不为零则认为风机未发生开路故障。如果为零，则关闭驱

动MOSFET，延时1毫秒，进一步检测风机接插件正极的电压；电机驱动Q1与风机M1相连处即

为风机接插件正极，通过电阻R2和R3的分压，单片机通过AD功能采样电阻R3两端的电压即

可检测出风机接插件正极电压。在Q1关闭1毫秒后，利用单片机的AD采样功能检测风机接插

件正极的电压。此时，由于Q1已完全关闭，采样到的电压即为风机反电势，查看检测到的电

压是否为零，如果不为零则认为风机未发生开路故障。如果为零，则判定风机发生开路故

障。

[0022] 在风机运行阶段，如果检测到电流不为零，则说明电流回路正常，风机与接插件连接良好，未发生开路故障。如果电流为零，则需要进一步通过电压检测来判断是否发生开路

故障，避免误认为风机开路。如果检测到的电流为零，则可能存在两种情况。一是风机真的

发生了开路，二是风机出现了实际转速大于驱动输出转速的情况，无论出于哪种情况，此时

关闭风机驱动Q1不会影响系统的性能(转速)，关闭风机驱动后，需要延时1毫秒以确保驱动

已完全关闭。由于风机在外界条件下具有了一定的转速，如果风机与接插件接触良好，则此

时检测到反电势电压不为零，可以判断风机未发生开路。如果风机与接插件断开了连接，则

检测到的风机反电势电压为零，根据检测到的电压结果即可判断风机是否开路。

[0023] 上述检测方法，在电流检测的基础上加入电压检测，双重检测以确保对风机开路故障判断的准确性，相较传统的单一电流或者电压检测更加可靠。