"Умный" контроллер для "тупого" дополнительного электрического отопителя (PTC)
Для ускорения прогрева салона автомобиля в холодное время года иногда используют салонные дополнительные электрические отопители (PTC), которые являются более дешевой альтернативой автономным отопителям и догревателям (webasto и т.п.). Многие современные дизельные автомобили с завода оборудуются данными PTC-отопителями. А вот если такого отопителя в автомобиле нет, то зачастую его можно доустановить. В том числе и на автомобиль, где установка подобных отопителей заводом не предусмотрена вовсе, т.к. по сути это обычный радиатор (достаточно тонкий), который при подаче напряжения греется. Все что нужно - это разместить его рядом с радиатором салонной печки так, чтобы поток воздуха от салонного вентилятора продувал вместе с радиатором печки и PTC-отопитель. Ну и граммотно подать напряжение на этот отопитель - чтобы он включался когда это нужно и не приводил к перегрузке бортовой стети.
Ниже приводится описание контроллера, который позволяет грамотно управлять простым PTC-отопителем (без внутреннего контроллера, управляемого по CAN-шине). Подключение данного контроллера возможна практически в любое авто. За основу разработки в качестве управляемого PTC-отопителя был взят отопитель VAG каталожный номер 1K0 963 235F.
Основные характеристики контроллера:
- контроллер имеет вход для подключения термодатчика охлаждающей жидкости (ОЖ) (крепится на трубопровод печки) и при температуре ОЖ ниже 70 градусов имеет возможность включить PTC-отопитель (при разрешении работы по другим входам - см. ниже);
- возможность управления тремя отдельными ступенями PTC-нагревателя (если он имеет несколько отдельных "нитей" нагревателей);
- постепенное включение и выключение ступеней с задержкой, необходимой для стабилизации бортового напряжения;
- в качестве ключевых элементов, подающих питание на PTC могут быть как обычные автомобильные реле, расчитанные на соответствующий ток (обычно 30A на канал достаточно), так и силовые N-канальные MOSFET транзисторы, которые в дополнение позволяют выполнять функцию самодиагностики и плавного включения/выключения;
- функция самодиагностики (при условии применения MOSFET транзисторов) перед включением силовых ключей проверяет их работу и в случае их некорректной работы в процессе работы их не включает вовсе. После выключения всех каналов также проверяется отключение PTC от бортовой сети, чтобы исключить разрядку АКБ в случае "прбоя" силового MOSFET. В случае аварии контроллер индицирует аварию;
- контроль напряжения бортовой сети - PTC включается только при напряжении бортовой сети выше 13,6В (когда запущен двигатель и работает генератор). Помимо этого если после включения очередной ступени PTC бортовое напряжение спустя 10 сек. оказывается ниже порогового значения, то канал отключается;
- возможность подключения сигнала тахометра (частоты оборотов двигателя) - в этом случае при частоте ниже 1200 об/мин 3-ая ступень не включается. Если были включены все 3 ступени PTC и обороты понизились ниже 1200 об/мин в течении 20 сек, то 3-ая ступень отключается;
- наличие разрешающего входа - к нему необходимо подключить вентилятор салона (печки), поскольку без обдува PTC быстро перегреется, что может привести даже к пожару;
- наличие 2-х лимитирующих (ограничивающих) входов - при подаче +12В на один вход одна ступень PTC исключается из работы. Соответственно, если на оба входа подается +12В, то возможна работа только одной ступени PTC. Данные входы можно подключить к цепям питания мощных потребителей, таких как обогревы заднего и переднего стекол. Это позволит избежать большой нагрузки на генератор и перегрузки бортовой сети автомобиля;
- наличие запрещающего входа - к нему можно подключить муфту компрессора кондиционера или любой другой провод, на котором появляется +12В при включении кондиционера. В этом случае не будет устраиваться "война" PTC-отопителя и кондиционера;
- обязательно необходимо подключение входа контроля положения заслонки печки. В автомобилях с климат-контролем это подключение в большинстве случаев производится в цепи обратной связи положения заслонки. В обычных системах необходимо установить датчик (в простом случае в виде пары геркон-магнит), стабатывающий при полностью открытой заслонке печки и разрешающий работать PTC;
- наличие светодиода индикации работы и аварий - позволяет контролировать работу контроллера и PTC-отопителя.
Также возможно использование данного контроллера для управления подогревом охлаждающей жидкости свечами накаливания (некоторые ЭБУ двигателя имеют шатную возможность управлением питания свечами накаливания, а некоторые - не имеют). В этом случае подключение сигнала тахоместра является обязательным (по нему контроллер определяет есть ли проток охлаждающей жидкости), а подключение сигнала от вентилятора печки - не нужно.