CN103775186A - 汽车双风扇三级调速控制电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车双风扇三级调速控制电路及控制方法，所述控制电路包括继电器、第一、第二电子风扇、发动机ECU和可调电阻，所述发动机ECU的输入端实时获取发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号，发动机ECU的输出端通过CAN总线与继电器K1、K2、K3、K4的线圈连接，控制继电器K1、K2、K3、K4导通/断开；使第一电子风扇与第二电子风扇串联，实现低速控制；使第一电子风扇与可调电阻串联后再与第二电子风扇并联，实现中速控制；使第一电子风扇与第二电子风扇并联，实现高速控制。在某些特定工况下，在满足降温的同时，通过中速控制方式降低风扇运转的噪声值，同时降低风扇的使用功率。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机冷却技术领域，具体涉及一种汽车双风扇三级调速控制电路及控制方法。
背景技术
汽车发动机冷却系统的降温普遍采用电子风扇，即依靠电机来驱动风扇工作；随着发动机技术的不断提升，发动机功率不断增加，导致发动机的散热量越来越大，在机舱有限的布置空间下，依靠提高风扇风量来解决水温高的问题越来越普遍。
目前人们采用双电子风扇来进行降温，使双电子风扇根据实际需要工作在低速运转状态或者高速运转状态，在进行高低速调整（两级调速）时，可采用电阻调速或继电器串并联调速或PWM调速，其中PWM调速成本较高，在现在阶段还只是在高端车型上使用，还没有进行普及；而电阻调速和继电器串并联调速不能调节电子风扇在使用过程中的噪声值。随着消费者对整车舒适性的要求不断提高，对整车的噪声要求也越来越严格。
现有的公开号为CN201739001的专利公开了一种汽车双风扇高低速控制电路，其主要通过继电器的串并联来控制两级调速，通过继电器的开关，双风扇有串联和并联两种组合方式，双风扇串联，各风扇端电压根据风扇电机功率进行分配，双风扇工作在低速运转状态；
双风扇并联，各风扇端电压均为最高电压，双风扇工作在高速运转状态。两种方式均不能调节电压（即双风扇的工作电压不能变化），在某些特定工况（比如发动机温度不是特别高的情况）下，让双风扇都高速运转，会消耗较多的电能，同时风扇运转的噪声较大（风扇的噪声与风扇的转速有关，转速越高，噪声越大），会影响整车的舒适性。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车双风扇三级调速控制电路及控制方法，以实现低、中、高三级调速控制，某些特定工况下，在满足降温的同时，通过中速控制方式降低风扇运转的噪声值，同时降低风扇的使用功率。
本发明所述的汽车双风扇三级调速控制电路，包括继电器、第一、第二电子风扇、发动机ECU和可调电阻，所述发动机ECU的输入端实时获取发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号，发动机ECU的输出端通过CAN总线与继电器K1、K2、K3、K4的线圈连接，控制继电器K1、K2、K3、K4导通/断开；继电器K1的动触点接电源，常开触点接第一电子风扇的一端，第一电子风扇的另一端接继电器K3的动触点，继电器K3的常开触点接地，常闭触点接第二电子风扇的一端，第二电子风扇的另一端接地，继电器K4的动触点接电源，常开触点接继电器K3的常闭触点与第二电子风扇的连接点，继电器K2的动触点接电源，常开触点接可调电阻的一端，可调电阻的另一端接继电器K1的常开触点与第一电子风扇的连接点。
进一步，为了更直接的获取发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号，所述发动机ECU连接有发动机水温传感器、空调压力传感器、发动机转速传感器和车速传感器。
采用上述控制电路对汽车双风扇进行三级调速控制的方法为：发动机ECU根据发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号控制相应继电器导通或断开；使第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转，实现低速控制；使第一电子风扇与可调电阻串联后再与第二电子风扇并联，第一电子风扇中速运转，第二电子风扇高速运转，实现中速控制；使第一电子风扇与第二电子风扇并联，第一、第二电子风扇高速运转，实现高速控制。具体包括如下步骤：
步骤1：发动机ECU对发动机转速信号进行判断，在发动机转速n=0时，对发动机水温信号进行判断；如果发动机水温大于等于第一水温设定值，则控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转12s，并返回继续判断发动机水温；否则，控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一、第二电子风扇停止工作，并返回继续判断发动机水温；在发动机转速n>0时，执行步骤2；
步骤2：发动机ECU对车速信号进行判断；如果车速小于车速设定值，则执行步骤3；否则，控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转，并返回继续判断车速；
步骤3：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行判断；如果空调压力大于等于第一压力设定值或者发动机水温大于等于第二水温设定值，则执行步骤4；否则，控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一、第二电子风扇停止工作，并返回步骤2；
步骤4：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行继续判断；如果空调压力大于等于第二压力设定值或者发动机水温大于等于第三水温设定值，则执行步骤5；否则，控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转，并返回步骤2；
步骤5：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行继续判断；如果空调压力大于等于第三压力设定值或者发动机水温大于等于第四水温设定值，则控制继电器K1、K3、K4导通，继电器K2断开，第一电子风扇与第二电子风扇并联，第一、第二电子风扇高速运转，并返回步骤2；否则，控制继电器K1断开，继电器K2、K3、K4导通，第一电子风扇与可调电阻串联作为一整体与第二电子风扇并联，第一电子风扇中速运转，第二电子风扇高速运转，并返回步骤2。
进一步，所述第一水温设定值为99℃，所述第二水温设定值为101℃，所述第三水温设定值为104℃，所述第四水温设定值为107℃；所述第一压力设定值为1.25MPa，所述第二压力设定值为1.4MPa，所述第三压力设定值为1.8MPa。
本发明通过对采集的发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号进行判断，采用可调电阻加继电器串并联的方式控制双风扇（即第一电子风扇和第二电子风扇），实现了低、中、高三级调速控制，控制更加精准，降低了双风扇的使用功率；在某些特定工况（比如发动机温度不是特别高的情况）下，采用中速控制使其在较多的时间内工作在中速档，并根据不同的工况，调节可调电阻，使其以不同功率工作，在满足降温的同时，相比单纯使用继电器串并联控制方式，其降低了风扇噪声；与PWM调速相比，成本较低，容易普及使用。
附图说明
图1为本发明中不同控制状态下各继电器的状态图。
图2为本发明的电路原理图。
图3为本发明低速控制（即第一、第二电子风扇低速运转）时的电路示意图。
图4为本发明中速控制（即第一电子风扇中速运转、第二电子风扇高速运转）时的电路示意图。
图5为本发明高速控制（即第一、第二电子风扇高速运转）时的电路示意图。
图6为本发明中双风扇的结构示意图。
图7为本发明中发动机转速n=0时的控制流程图。
图8是本发明中发动机转速n>0时的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图6所示的汽车双风扇三级调速控制电路，包括继电器K1、K2、K3、K4，第一电子风扇10，第二电子风扇12，发动机ECU和可调电阻11，第一电子风扇10的功率大于第二电子风扇12的功率，发动机ECU的输入端连接有发动机水温传感器6、空调压力传感器7、发动机转速传感器8和车速传感器9，以实时获取发动机水温信号WS、空调压力信号DS、发动机转速信号RS和车速信号VS，发动机ECU的输出端通过CAN总线与继电器K1、K2、K3、K4的线圈连接，控制继电器K1、K2、K3、K4导通/断开；继电器K1的动触点1′通过保险丝盒S1接DC12v（即12V直流电）电源，常开触点1接第一电子风扇10的一端，第一电子风扇10的另一端接继电器K3的动触点3，继电器K3的常开触点3′接地，常闭触点3″接第二电子风扇12的一端，第二电子风扇12的另一端接地，继电器K4的动触点4′通过保险丝盒S2接DC12v电源，常开触点4接继电器K3的常闭触点3″与第二电子风扇12的连接点，继电器K2的动触点2′通过保险丝盒S1接DC12v电源，常开触点2接可调电阻11的一端，可调电阻11的另一端接继电器K1的常开触点1与第一电子风扇10的连接点。保险丝盒S1、S2为位于发动机舱盖下的保险丝盒，12V直流电为电源线5取自蓄电池的电压。发动机ECU内具有驱动各继电器导通的驱动器，每个驱动器中具有一个连接至电压的反馈电路，发动机ECU监测反馈电压，以确定是否有开路或短路情况。
如图7、图8所示，采用上述控制电路对汽车双风扇进行三级调速控制的方法为：发动机ECU根据发动机水温信号WS、空调压力信号DS、发动机转速信号RS和车速信号VS的实测值与设定值进行比较判断，控制相应继电器导通或断开；使第一电子风扇10与第二电子风扇12串联，第一、第二电子风扇低速运转，实现低速控制；使第一电子风扇10与可调电阻11串联后再与第二电子风扇12并联，第一电子风扇10的端电压被降低，第一电子风扇10中速运转，第二电子风扇12高速运转，实现中速控制；使第一电子风扇10与第二电子风扇12并联，第一、第二电子风扇高速运转，实现高速控制。
具体包括如下步骤：
步骤1：发动机ECU对发动机转速信号RS进行判断，在发动机转速n=0时，对发动机水温信号WS进行判断；如果发动机水温大于等于99℃，则发动机ECU控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇10与第二电子风扇12串联，按照功率大小分配12V电压，第一电子风扇10和第二电子风扇12低速运转12s，并返回继续判断发动机水温；否则，发动机ECU控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一电子风扇10和第二电子风扇12停止工作，并返回继续判断发动机水温；在发动机转速n>0时，执行步骤2。
步骤2：发动机ECU对车速信号VS进行判断；如果车速小于120km/h，则执行步骤3；否则，发动机ECU控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇10与第二电子风扇12串联，按照功率大小分配12V电压，第一电子风扇10和第二电子风扇12低速运转，并返回继续判断车速。
步骤3：发动机ECU对空调压力信号DS和发动机水温信号WS进行判断；如果空调压力大于等于1.25MPa或者发动机水温大于等于101℃，则执行步骤4；否则，发动机ECU控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一电子风扇10和第二电子风扇12停止工作，并返回步骤2。
步骤4：发动机ECU对空调压力信号DS和发动机水温信号WS进行继续判断；如果空调压力大于等于1.4MPa或者发动机水温大于等于104℃，则执行步骤5；否则，发动机ECU控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇10与第二电子风扇12串联，按照功率大小分配12V电压，第一电子风扇10和第二电子风扇12低速运转，并返回步骤2。
步骤5：发动机ECU对空调压力信号DS和发动机水温信号WS进行继续判断；如果空调压力大于等于1.8MPa或者发动机水温大于等于107℃，则发动机ECU控制继电器K1、K3、K4导通，继电器K2断开，第一电子风扇10与第二电子风扇12并联，两电子风扇的端电压均为12V，第一电子风扇10和第二电子风扇12高速运转，并返回步骤2；否则，发动机ECU控制继电器K1断开，继电器K2、K3、K4导通，第一电子风扇10与可调电阻11串联作为一整体与第二电子风扇12并联，第一电子风扇10与可调电阻11分配12V电压（调节可调电阻11的大小，可改变第一电子风扇10的转速），第二电子风扇12的端电压为12V，第一电子风扇10中速运转，第二电子风扇12高速运转，并返回步骤2。
本实施例中的各设定值还可以为其它数值，具体根据车型状态、传感器类型等确定。
Claims (5)
1.一种汽车双风扇三级调速控制电路，包括继电器、第一、第二电子风扇（10、12）和发动机ECU，其特征是：还包括可调电阻（11），所述发动机ECU的输入端实时获取发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号，发动机ECU的输出端通过CAN总线与继电器K1、K2、K3、K4的线圈连接，控制继电器K1、K2、K3、K4导通/断开；继电器K1的动触点（1′）接电源，常开触点（1）接第一电子风扇（10）的一端，第一电子风扇的另一端接继电器K3的动触点（3），继电器K3的常开触点（3′）接地，常闭触点（3″）接第二电子风扇（12）的一端，第二电子风扇的另一端接地，继电器K4的动触点（4′）接电源，常开触点（4）接继电器K3的常闭触点（3″）与第二电子风扇的连接点，继电器K2的动触点（2′）接电源，常开触点（2）接可调电阻（11）的一端，可调电阻的另一端接继电器K1的常开触点（1）与第一电子风扇的连接点。
2.根据权利要求1所述的汽车双风扇三级调速控制电路，其特征是：所述发动机ECU连接有发动机水温传感器（6）、空调压力传感器（7）、发动机转速传感器（8）和车速传感器（9）。
3.采用权利要求1或2所述的汽车双风扇三级调速控制电路对汽车双风扇进行三级调速控制的方法为：发动机ECU根据发动机水温信号、空调压力信号、发动机转速信号和车速信号控制相应继电器导通或断开；使第一电子风扇（10）与第二电子风扇（12）串联，第一、第二电子风扇低速运转，实现低速控制；使第一电子风扇与可调电阻（11）串联后再与第二电子风扇并联，第一电子风扇中速运转，第二电子风扇高速运转，实现中速控制；使第一电子风扇与第二电子风扇并联，第一、第二电子风扇高速运转，实现高速控制。
4.根据权利要求3所述的对汽车双风扇进行三级调速控制的方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1：发动机ECU对发动机转速信号进行判断，在发动机转速n=0时，对发动机水温信号进行判断；如果发动机水温大于等于第一水温设定值，则控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇（10）与第二电子风扇（12）串联，第一、第二电子风扇低速运转12s，并返回继续判断发动机水温；否则，控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一、第二电子风扇停止工作，并返回继续判断发动机水温；在发动机转速n>0时，执行步骤2；
步骤2：发动机ECU对车速信号进行判断；如果车速小于车速设定值，则执行步骤3；否则，控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转，并返回继续判断车速；
步骤3：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行判断；如果空调压力大于等于第一压力设定值或者发动机水温大于等于第二水温设定值，则执行步骤4；否则，控制继电器K1、K2、K3、K4断开，第一、第二电子风扇停止工作，并返回步骤2；
步骤4：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行继续判断；如果空调压力大于等于第二压力设定值或者发动机水温大于等于第三水温设定值，则执行步骤5；否则，控制继电器K1导通，继电器K2、K3、K4断开，第一电子风扇与第二电子风扇串联，第一、第二电子风扇低速运转，并返回步骤2；
步骤5：发动机ECU对空调压力信号和发动机水温信号进行继续判断；如果空调压力大于等于第三压力设定值或者发动机水温大于等于第四水温设定值，则控制继电器K1、K3、K4导通，继电器K2断开，第一电子风扇与第二电子风扇并联，第一、第二电子风扇高速运转，并返回步骤2；否则，控制继电器K1断开，继电器K2、K3、K4导通，第一电子风扇与可调电阻（11）串联作为一整体与第二电子风扇并联，第一电子风扇中速运转，第二电子风扇高速运转，并返回步骤2。
5.根据权利要求4所述的对汽车双风扇进行三级调速控制的方法，其特征是：所述第一水温设定值为99℃，所述第二水温设定值为101℃，所述第三水温设定值为104℃，所述第四水温设定值为107℃；所述第一压力设定值为1.25MPa，所述第二压力设定值为1.4MPa，所述第三压力设定值为1.8MPa。
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| CN103775186B (zh) | 2016-04-27 |
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