本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种汽车空调电机调速装置。
背景技术：
目前，汽车空调系统的鼓风机通常采用串联电阻方式进行调速，通过调整与鼓风机串联的电阻的大小调整流过鼓风机的电流从而调整鼓风机的转速。如图1所示，鼓风机电流的大小通过手动转换风量开关，改变接入的串联电阻个数即串联电阻大小进行调整。当空调鼓风机运行时，调速装置中的电阻会消耗大量电能并产生大量多余的热量。尤其在空调鼓风机处于低速档位状态下工作，空调鼓风机能量转换效率通常不高于40％。空调鼓风机的能量转换效率低下，无形中浪费了大量电能，增加了车辆行驶油耗。
目前，已知的汽车空调鼓风机PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制技术)调速实现方式有下列几种：
一是采用空调控制器输出PWM实现调速。PWM信号发生电路集成在空调控制器中，PWM半导体驱动电路设置在空调箱内。由于空调控制器电路复杂(不只用于电机调速)，成本高，无法直接用于采取串联电阻调速方式的空调机的升级改进。
二是采用外接式的PWM调速模块。安装外接式的PWM调速模块需要更改整车线束，同时空调箱总成上增加调速模块的安装支架。而更改原来车辆的线束或电器系统会存在一定的风险，因此同样存在局限性。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种基于PWM调速的电机调速装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电机调速装置，包括：输入端与调速档位开关连接的档位选择模块，与档位选择模块输出端相连的PWM信号产生模块，输入端与PWM信号产生模块输出端相连、输出端与电机相连的驱动模块，与驱动模块输入端相连的过流保护模块。档位选择模块用于将由调速档位开关输入的直流电源转换成随档位切换变化的输出电压，从而改变PWM信号产生模块输出信号的占空比；当驱动模块的电流超过设定的阈值时，过流保护模块输出控制信号使驱动模块停止工作。
进一步地，所述驱动模块为主要由三极管或场效应管组成的电流放大电路。
进一步地，所述档位选择模块包括一个由运算放大器组成的电压跟随器和输出端与运算放大器正相输入端相连的电阻串联分压电路。
进一步地，所述PWM信号产生模块包括由两个运算放大器和一些电阻电容组成的一个积分电路和一个滞回比较器。
进一步地，所述过流保护模块为一个主要由运算放大器组成的电压比较器，运算放大器的反相输入端连接包括热敏电阻的串联电阻分压器的输出端，运算放大器的正相输入端连接由稳压管组成的稳压电路输出端。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型通过设置与调速档位开关相连的档位选择模块，与档位选择模块输出端相连的PWM信号产生模块，输入端与PWM信号产生模块输出端相连、输出端与电机相连的驱动模块，与驱动模块输入端相连的过流保护模块，实现了基于PWM的电机调速。由于驱动模块工作在开关状态，能耗小，与串联电阻调速电路相比，大大降低了电能损耗，提高了能量转换效率；由于设置了过流保护模块，能够防止驱动模块因电流过大而被烧毁；当档位选择模块的输入端选为3个时，本实用新型的电机调速装置的接口连线与现有的串联电阻调速电路完全相同，可以直接替换串联电阻。
附图说明
图1为串联电阻调速电路示意图；
图2为本实用新型实施例一种电机调速装置的组成框图；
图3为图2的电原理图。
图中：1-档位选择模块，2-PWM信号产生模块，3-驱动模块，4-过流保护模块。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型实施例一种电机调速装置如图2所示，所述装置包括：输入端与调速档位开关连接的档位选择模块1，与档位选择模块1输出端相连的PWM信号产生模块2，输入端与PWM信号产生模块2输出端相连、输出端与电机相连的驱动模块3，与驱动模块3输入端相连的过流保护模块4。档位选择模块1用于将由调速档位开关输入的直流电源转换成随档位切换变化的输出电压，从而改变PWM信号产生模块2输出信号的占空比；当驱动模块3的电流超过设定的阈值时，过流保护模块4输出控制信号使驱动模块3停止工作。
在本实施例中，所述电机调速装置主要由依次相连的档位选择模块1、PWM信号产生模块2和驱动模块3组成，还包括与驱动模块3输入端相连的过流保护模块4。档位选择模块1用于输出大小与档位有关的直流电压。档位选择模块1的输入端与调速档位开关连接，将直流电源接入不同的档位，档位越高输出直接电压也越大，比如3档输出直流电压大于2档输出直流电压，2档输出直流电压大于1档输出直流电压。PWM信号产生模块2用于产生占空比随输入电压变化的PWM信号，其输入端与档位选择模块1的输出端相连，输入电压越大输出的PWM信号的占空比越大。驱动模块3用于输出电机转动需要的驱动电流，其输入端与PWM信号产生模块2的输出端相连，PWM信号的占空比越大，驱动模块3输出电流越大。综上，调速档位开关设置的档位越高，驱动模块3输出电流越大，电机旋转越快。由于驱动模块3的输入信号为PWM信号，因此工作在开关状态，耗电小。为了保护驱动模块3不会因为电路异常而被烧毁，本实施例还设置了过流保护模块4，通过取样检测驱动模块3的输出电流，并与设定的阈值进行比较，当所述输出电流超过设定的阈值时，过流保护模块4输出一个控制信号使驱动模块3停止工作，电机停止转动。另外，档位选择模块1的输入端连接的是直流电源，本实施例所述装置可以直接采用所述直流电源供电，也可以增加一级稳压模块，对输入的直流电源进行稳压后为所述装置供电，以提高所述装置工作的可靠性。
本实施例采用基于PWM调速技术，具有功耗小能量转换效率高的优点，解决了现有串联电阻调速电路存在的由于电阻功耗大使能量转换效率低的问题。同时通过设置过流保护模块4，能够防止驱动模块3因电流过大而被烧毁。本实施例的档位选择模块1的输入端选为3个时，如图2、3所示，其接口连线与现有的串联电阻调速电路完全相同，将“1档”、“2档”和“3档”分别与图1的风量开关的“1”、“2”和“3”相连，驱动模块3的输出端接电机，可以直接替换串联电阻对其进行改造。
作为一种可选实施例，所述驱动模块3为主要由三极管或场效应管组成的电流放大电路。
本实施例给出了驱动模块3的一种技术方案，即采用主要由三极管或场效应管组成的电流放大器，如图3所示。三极管即普通的晶体管，是电流控制型元件；场效应管是电压控制型元件。由于电机旋转需要的电流较大，本实施例的三极管或场效应管均为大功率管。
作为一种可选实施例，所述档位选择模块1包括一个由运算放大器组成的跟随器和输出端与运算放大器的正相输入端相连的电阻串联分压电路。
本实施例给出了档位选择模块1的一种技术方案。如图3所示，电路的主体是一个由运算放大器组成的电压跟随器，运算放大器的正相输入端与一个由3个电阻组成的电阻串联分压电路的输出端相连。电压跟随器的电压增益为1，主要起缓冲、隔离和阻抗变换的作用。电阻串联分压电路用于输出与调速档位有关的直流电压。“1档”、“2档”和“3档”与调速档位开关的“1”、“2”和“3”对应相连，由输入端“1档”、“2档”和“3档”接入的均是直流电源。由图3可知，“3档”的分压比最高且为1，输出电压等于直流电源电压；“2档”为1个电阻与2个电阻的和分压，分压比小于1。输出电压小于直流电源电压；“1档”为1个电阻与3个电阻的和分压，分压比最小，输出电压也最小。
作为一种可选实施例，所述PWM信号产生模块2包括由两个运算放大器和一些电阻电容组成的一个积分电路和一个滞回比较器。
本实施例给出了PWM信号产生模块2的一种技术方案。如图3所示，PWM信号产生模块2主要主要由两个运算放大器和若干电阻电容组成，一个运算放大器连接成积分电路，另一个运算放大器连接成滞回比较器。由运算放大器构建PWM信号产生模块2属于成熟的现有技术，这里不对电路原理进行详细介绍。PWM信号产生模块2的实现方法很多，比如，还可以选用集成的PWM模块，也可以由555和一些电阻电容构建。本实施例只是给出一种具体的实现方案，并不排斥其它技术方案。
作为一种可选实施例，所述过流保护模块4为一个主要由运算放大器组成的电压比较器，运算放大器的反相输入端连接包括热敏电阻的串联电阻分压器的输出端，运算放大器的正相输入端连接由稳压管组成的稳压电路输出端。
本实施例给出了一种过流保护模块4的技术方案。如图3所示，过流保护模块4为一个主要由运算放大器组成的电压比较器。安装时，热敏电阻的电阻体粘贴在驱动模块3的散热片上，驱动模块3电流越大其散热片的温度越高，热敏电阻的阻值越高，热敏电阻上分得的电压也越高。这样，热敏电阻上电压的大小就代表了驱动模块3电流的大小。稳压管输出电压为比较器的基准电压，也称为阈值电压，当热敏电阻上的电压超过所述阈值电压时，比较器翻转输出低电平至驱动模块3的输入端，如图3中的三极管的基极，使三极管截上，即驱动模块3停止工作。
上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本实用新型的保护范围。