岳秀麟，元志超，谷中昌

（豫新汽車熱管理科技有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453003）

1 故障現(xiàn)象

空調控制器按下OFF按鍵，將車輛進行熄火 （此時整車GN1為斷電狀態(tài)）后，車輛再次點火啟動，故障出現(xiàn)，現(xiàn)場故障為：空調控制器顯示屏處于OFF狀態(tài)下，鼓風機輸出風量，即鼓風電機出現(xiàn)整車上電自啟動問題。

正常狀態(tài)下，空調控制器處于OFF狀態(tài)鼓風機不會輸出風量，故障發(fā)生后拆除調速模塊或拆除空調控制器接插件并再次連接，故障消失，但整車再次打火時故障會再次發(fā)生。

2 故障分析

為了弄清楚鼓風電機上電自啟動的根本原因，用示波器分別檢測故障狀態(tài)以及正常狀態(tài)下控制器PWM端口及鼓風電機的控制和反饋端口波形 （圖1、圖2），發(fā)現(xiàn)故障模式下，鼓風電機控制端口和反饋端口波形存在異常，原本應該是穩(wěn)定的直流信號，其波形發(fā)生明顯的失真，出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。根據F=1／T可得出干擾雜波頻率為：1／0.25ms=4kHz。初步判斷鼓風電機控制端口及調速端口產生震蕩的原因為整車打火啟動的瞬間，電路中便產生了電流擾動。這些電流擾動可能是接通電源的瞬間引起的電流突變，也可能是三極管或電路內部的噪聲信號。這個電流擾動中包含了多種頻率的微弱正弦波信號，這些信號就是振蕩電路的初始輸入信號。

某車型空調控制器／鼓風機控制原理如圖3所示，由原理圖可以看出其中輸出級為三極管構成的射極跟隨器，該接口電路在接容性負載時容易產生振蕩。而外部調速模塊核心器件為MOS管，其輸入回路通過電場效應來工作，即輸入回路相當于一個電容器，也就是說我們控制電路的負載為容性負載。

圖1 鼓風電機控制端口波形

圖2 鼓風電機反饋端口波形

經過初步的分析得出造成振蕩原因如下。

圖3 空調控制器／鼓風機控制原理圖

1）由于干擾雜波的頻率大概在4kHz左右，屬于低頻振蕩，一般由RC振蕩產生或者RC與放大器共同產生。圖4為控制器調速電路，此電路最有可能產生振蕩RC，即圖4中R33與C55，圖5為RC振蕩的幅頻特性曲線。由圖5可知在相位等于O時，F(xiàn)=F0時，RC構成的選頻網絡對特定頻率具有最低阻抗。所以，可以反過來推理，在整車打火啟動的瞬間，電路中便產生了電流擾動。這些電流擾動可能是接通電源的瞬間引起的電流突變，也可能是三極管或電路內部的噪聲信號。

圖4 空調控制器調速電路原理圖

這個電流擾動中包含了多種頻率的微弱正弦波信號，這些信號就是振蕩電路的初始輸入信號?？傊陔娫瓷袭a生某個特定頻率 （大概4kHz左右）的雜音，通過RC選頻進入Q4的基極，異常導通Q4，從而輸出同頻率的雜音給外部調速模塊。而外部調速模塊一般都由場效應管組成，是屬于控制電壓的器件，換一句話說只要有電壓存在，就能導通，似乎推理合理。但根據公式F0=1／2∏RC計算得出F0=10kHz左右，與干擾波頻率4kHz相差較大。所以排除此故障原因。

2）單節(jié)RC相移電路產生的相移在0～90°之間，運放輸出電壓幅度也隨相移變化而變化，且相移越小，輸出電壓越大，即在O°時，輸出的雜波是最大的。因此，當RC參數一定時，相位值與一定的信號頻率相對應。換言之，前面提到的振蕩起振信號有各頻率的雜音，總有一個頻率（4kHz左右的頻率）使相位移為0，此時輸出的雜波是最大的。這是由于這個頻率的出現(xiàn)使鼓風電機控制端口及反饋端口原本應該是穩(wěn)定的直流信號但其波形發(fā)生明顯的失真，導致鼓風電機控制端及反饋端有電壓存在，所以鼓風機在控制器未發(fā)出運行指令時出現(xiàn)自啟動現(xiàn)象。

圖5 RC振蕩的幅頻特性曲線

3 解決措施

1）在電源輸入口增加一個電感與電容再進入RC與運放的選頻電路，目的就是把起始干擾給濾除掉。沒有相應頻率的干擾雜波相位移為0。

2）同時在4kHz雜波下手，在Q4的基極增加一個RC并聯(lián)選頻網絡到4kHz，把4kHz的雜音通過選頻接到搭鐵。根據公式F0=1／2∏RC=3.9kHz左右，所以選擇RC的值為：C=1nF，R=42k，同時把C33電容100nF。如圖6所示。

圖6 增加選頻電路的空調控制器調速電路原理圖

4 改善結果驗證

對改善后樣件進行裝車驗證，控制器OFF，顯示屏熄滅，整車反復上電、斷電測試，鼓風機異常開啟現(xiàn)象消失，測試鼓風機反饋端波形正常 （圖7）。

圖7 鼓風電機反饋端口波形

5 總結

零件開發(fā)應遵循設計驗證的V字型流程，實現(xiàn)設計開發(fā)的閉環(huán)控制。在對空調控制系統(tǒng)的設計和驗證時，考慮到了鼓風機斷開時，空調控制器的鼓風機控制輸出為0這一工況，但未考慮到空調控制器調速電路中，運算放大器產生自激振蕩這一特殊工況，導致了部分路試車輛出現(xiàn)鼓風電機自啟動故障問題。因此，完善系統(tǒng)設計規(guī)范和零件測試規(guī)范，對減少故障的發(fā)生率起著重要的作用。