CN106194384A

CN106194384A - 用于控制冷却风扇转速的装置和方法

Info

Publication number: CN106194384A
Application number: CN201510385793.8A
Authority: CN
Inventors: 金炅兑
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: CN106194384B; US20160146090A1; US10054031B2; KR20160060362A; KR101628535B1

Abstract

本申请公开了一种用于控制冷却风扇转速的装置和方法，其中，用于控制冷却风扇转速的装置包括：冷却风扇电机，其运行冷却风扇；泵，其串联连接至冷却风扇电机；继电器，其一侧连接至所述冷却风扇电机或所述泵，而其另一侧连接至电池，从而使电池的电能可以供应至冷却风扇电机或泵中的任意一个。

Description

用于控制冷却风扇转速的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月20日提交的韩国专利申请第10-2014-0162535号的优先权权益，将该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于控制冷却风扇转速的装置和方法，更具体地，涉及一种通过使用泵的用于控制冷却风扇转速的装置和方法。

背景技术

车辆的内燃机的温度随着车辆的行驶而升高，通常通过空气冷却方法或水冷却方法对热的发动机进行冷却。空气冷却方法允许发动机接触大气而没有额外的辅助，这可以避免冷却水冻结和泄漏等。但是，当外部空气的温度较高或车辆临时停车时，冷却效率较低。

因此，很多车辆采用通过使用冷却水对发动机进行冷却的水冷却方法。水冷却方法中，将水套安装为包围发动机的汽缸以通过循环储存在散热器中的冷却水而冷却发动机。另外，为了改进发动机的冷却效率，在散热器处设置有用于对冷却水进行冷却的冷却风扇。

根据电机的数量，冷却风扇可以为单风扇和双风扇。单风扇只使用单一电机进行冷却，从而降低生产成本，图1A和图1B为显示了根据现有技术的单风扇的形状的视图。参考图1A和图1B，单风扇包括用于产生旋转动力的电机以及通过电机的旋转而产生气流的叶片。另外，单风扇包括护罩，该护罩固定电机和叶片，并且防止通过叶片产生的气流向后流动。电阻附接至护罩的一侧并且控制电机转速。

电阻辐射由引导向电机的电流转换的热能，并且只将必要量的电流提供至电机，从而降低电机转速。在此情况下，辐射的热能是不可用的，因此，其能量效率降低。另外，电阻的温度最高升至555℃，从而由于电阻的过热会导致车辆起火风险的增加。

发明内容

本申请为解决上述问题进行了努力。本发明概念的一个方面提供了一种用于控制冷却风扇转速的装置和方法，相对于使用电阻而控制冷却风扇的转速，所述装置和方法通过使用泵而控制冷却风扇的转速。

根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置可以包括运行冷却风扇的冷却风扇电机。泵串联连接至冷却风扇电机。继电器的一侧连接至所述冷却风扇电机或所述泵，而继电器的另一侧连接至电池，从而使电池的电能可以供应至冷却风扇电机或泵中的任意一个。

用于控制冷却风扇转速的装置可以进一步包括电子控制单元(ECU)，电子控制单元配置为控制所述继电器，从而使所述电池的电能可以根据发动机的冷却水温度而供应至冷却风扇电机或泵中的任意一个。

用于控制冷却风扇转速的装置可以进一步包括冷却水温度传感器，冷却水温度传感器测量发动机的冷却水温度并且将冷却水温度提供至ECU。

泵可以包括泵壳体，泵壳体为圆柱形，并且其两端与散热器软管连接。

泵壳体可以包括突出部分，该突出部分为半圆柱形，该半圆柱形轴线垂直于冷却水的流动方向。

泵可以直接地连接至继电器，并且包括叶轮电机，所述叶轮电机垂直地设置于泵壳体的纵向方向。

泵可以包括旋转轴和叶轮，所述旋转轴连接至叶轮电机，而所述叶轮根据叶轮电机的旋转而循环冷却水。

叶轮的旋转轴可以从泵壳体的中心偏离向突出部分，并且垂直于泵壳体的纵向方向。

根据本发明概念的另一个实施方案的用于控制冷却风扇转速的方法可以包括：冷却水温度测量步骤，通过冷却水温度传感器而测量发动机的冷却水温度；在第一确定步骤中，确定在冷却水温度测量步骤所测量的冷却水温度是否大于第一参考温度；当确定测量的冷却水温度大于第一参考温度时，在第二确定步骤中确定在冷却水温度测量步骤所测量的冷却水温度是否大于第二参考温度；当确定所测量的冷却水温度大于第二参考温度时，在冷却风扇电机高速运行步骤中运行冷却风扇电机。

本方法可以进一步包括泵运行步骤，其中，当确定测量的冷却水温度小于第二参考温度时运行泵。

本方法可以进一步包括冷却风扇电机低速运行步骤，在泵运行步骤之后，在电压在泵处下降的情况下，运行串联连接至泵的冷却风扇电机。

根据如上所述的本申请，通过使用泵而控制冷却风扇转速，从而降低车辆的起火风险并且防止能量效率由于转换自电能的热能的辐射而降低。另外，本申请可以增加冷却水的流动速度，从而可以提高冷却性能。

附图说明

图1A和图1B为显示了根据现有技术的单风扇的视图。

图2为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的框图。

图3为解释了根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的安装位置的视图。

图4为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的立体视图。

图5为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的前视图。

图6为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的侧视图。

图7为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的方法的流程图。

具体实施方式

基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式解释其发明的原则，用于该说明书和权利要求范围中的词语和术语不限制于一般的或字典中的意思，而应解释为与本发明的技术思想相一致的意思和概念。由于在该说明书中记载的实施方案和在附图中显示的构造只是本发明概念中最理想的实施方案，并且没有呈现出本发明概念中所有的技术思想，所以应当理解，在本申请进行的时刻，可以存在各种等价形式和转换示例代替本发明的这些实施方案。另外，可能会省略会不必要地模糊本申请的要点的、关于公知的功能和构造的具体描述。在下文中，将参照所附附图来详细描述本发明概念的示例性实施方案。

图2为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的框图。参考图2，根据本发明概念的用于控制制冷风扇转速的装置可以包括：冷却风扇电机100、泵200、电池300、继电器400、电子控制单元(ECU)500和冷却水温度传感器600。

冷却风扇电机100可以操作冷却风扇。即，冷却风扇电机100操作安装在散热器处的冷却风扇，从而对在冷却发动机后储存在散热器中的热冷却水进行冷却。但是，需要根据冷却水温度而改变冷却风扇电机100的旋转转速。在下文中会描述用于控制冷却风扇电机100的旋转转速的方法。

泵200可以串联地连接至冷却风扇电机。泵200可以为替代根据现有技术的电阻的元件，并且通过利用电能而增加冷却水的流动速度，以便控制冷却风扇电机的旋转转速，而根据现有技术，所述电能转换为热能并且随后通过电阻辐射。泵200的构造和运行会在下文中进行描述。

继电器400的一侧可以连接至冷却风扇电机100或泵200，继电器400的另一侧可以连接至电池300。所以，继电器400可以将电池300的电能供应至冷却风扇电机100或泵200中的任意一个。即，如果继电器400的所述一侧连接至冷却风扇电机100，则电池300的电能供应至冷却风扇电机100，从而使冷却风扇电机100以相应于供应电压的旋转转速旋转。如果继电器400的所述一侧连接至泵200，则电池300的电能供应至泵200，从而使泵200运行，并且随后，串联连接至泵200的冷却风扇电机100通过电池300的电能而旋转。所以，通过泵200的运行而产生电压下降，使得冷却风扇电机100需要以相应于下降了的电压的旋转转速而旋转，从而相比于继电器400的所述一侧连接至冷却风扇电机100的情况，冷却风扇电机以低速旋转。因此，可以将冷却风扇电机转速控制为低速或高速。

ECU500可以控制继电器400，以便根据发动机冷却水的温度而将电池300的电能供应至冷却风扇电机100或泵200中的任意一个。冷却水温度传感器600可以测量发动机的冷却水温度，以便将冷却水温度提供至ECU500。即，根据通过冷却水温度传感器600测量的发动机的冷却水温度，ECU500控制继电器400，从而可以将冷却风扇电机转速控制为低速或高速。用于控制冷却风扇电机转速的详细方法会在下文中进行描述。

图3为解释根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的安装位置的视图。图4为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的立体视图。图5为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的前视图。图6为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵的侧视图。参考图3至图6，根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的装置的泵可以包括泵壳体210、叶轮电机220和叶轮230。

泵壳体210可以为圆柱形，并且其两端可以与散热器软管连接(参见图3)。泵壳体210可以包括突出部分211，该突出部分为半圆柱形，其轴线垂直于冷却水的流动方向。叶轮电机220可以直接连接至继电器400并且设置为相对于泵壳体210的纵向垂直。叶轮230的旋转轴可以连接至叶轮电机220，而根据叶轮电机220的旋转而促进冷却水的循环。叶轮230的旋转轴可以设置为从泵壳体210的中心线偏离向突出部分211，垂直于泵壳体210的纵向方向。

当泵200没有运行时，叶轮230通过冷却水的流动而无负载地旋转。当泵200运行时，叶轮230旋转从而增加冷却水的流动速度。

叶轮230的旋转轴设置为从泵壳体210的中心线偏离向突出部分211，这是因为如果泵壳体210的中心线和叶轮230的旋转轴为共线的，那么叶轮230会极大地影响冷却水的流动。叶轮230可以设置在突出部分211内部，从而将冷却水通过叶轮230的向后流动量最小化。

图7为根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的方法的流程图。参考图7，根据本发明概念的实施方案的用于控制冷却风扇转速的方法可以包括冷却水温度测量步骤S100、第一确定步骤S200、第二确定步骤S300、冷却风扇电机高速运行步骤S400、泵运行步骤S500以及冷却风扇电机低速运行步骤S600。

在步骤S100中，使用冷却水温度传感器600测量发动机冷却水的温度，以基于所测量的发动机冷却水的温度而控制冷却风扇电机100的转速。

在步骤S200中确定测量的冷却水温度是否高于第一参考温度。可以通过ECU500执行步骤S200。根据冷却水温度，第一参考温度可以设定为60℃，但并不必须限于此，并且可以依据情况而不同地设定。第一参考温度可以存储在连接至ECU500的存储器中。当确定所测量的冷却水温度小于第一参考温度时，再次单独执行冷却水温度测量步骤S100而不运行冷却风扇电机100。

当确定测量的冷却水温度大于第一参考温度时，在步骤S300中确定测量的冷却水温度是否大于第二参考温度。在此情况下，可以通过ECU500执行第二确定步骤S300。根据冷却水温度，第二参考温度可以设定为100℃，但并不必须限于此，并且可以依据情况而不同地设定。第二参考温度可以存储在连接至ECU500的存储器中。

当确定测量的冷却水温度大于第二参考温度时，在步骤S400中运行冷却风扇电机100。即，当通过ECU500确定测量的冷却水温度大于第二参考温度时，ECU500控制使继电器400的一侧可以连接至冷却风扇电机100。因此，将电池300的电能供应至冷却风扇电机100，从而使冷却风扇电机100以与所供应的电压相应的转速旋转。相比于步骤S600中冷却风扇电机100的旋转转速，冷却风扇电机100可以高速旋转。

当确定测量的冷却水温度小于第二参考温度时，在步骤S500中运行泵200。由于在泵运行步骤S500中运行泵200，叶轮230旋转以增加冷却水的流动速度。在此情况下，从电池300经由继电器400供应至泵200的电压可以根据泵200的运行而下降。

在泵运行步骤S500之后，在电压在泵200处下降的情况下，在步骤S600中运行串联连接至泵200的冷却风扇电机100。因为从电池300经由继电器400供应的电压由于泵200的运行而下降，所以冷却风扇电机100以相应于下降了的电压的转速旋转，并且相比于冷却风扇电机高速运行步骤S400(其中继电器400的一侧连接至冷却风扇电机100)而以低速旋转。

上文讨论的实施方案仅仅是示例性实施方案，其可以使具有本发明所属的技术领域的常规知识的人(以下称为“相关领域技术人员”)能够容易地实行本发明概念，而不限于上述实施方案和所附附图，因此其不会导致对本发明权利范围的限制。因此，对相关领域的技术人员显而易见的是，在不偏离本公开的技术思想的范围内可以进行一些调整、转换和改变，并且显然可以通过相关领域的技术人员容易地改变的部分也包含在本申请的权利范围内。

Claims

1.一种用于控制冷却风扇转速的装置，包括：

冷却风扇电机，其配置为操作冷却风扇；

泵，其串联连接至所述冷却风扇电机；

继电器，其一侧连接至所述冷却风扇电机或所述泵，而其另一侧连接至电池，从而使所述电池的电能能够供应至所述冷却风扇电机或所述泵中的任意一个。

2.根据权利要求1所述的用于控制冷却风扇转速的装置，进一步包括电子控制单元，其配置为控制所述继电器，从而使电池的电能能够根据发动机的冷却水温度而供应至所述冷却风扇电机或所述泵中的任意一个。

3.根据权利要求2所述的用于控制冷却风扇转速的装置，进一步包括冷却水温度传感器，其配置为测量发动机的冷却水温度，并且将所述冷却水温度提供至所述电子控制单元。

4.根据权利要求1所述的用于控制冷却风扇转速的装置，其中所述泵包括泵壳体，所述泵壳体为圆柱形并且其两端与散热器软管连接。

5.根据权利要求4所述的用于控制冷却风扇转速的装置，其中所述泵壳体包括突出部分，所述突出部分为半圆柱形，所述半圆柱形的轴线垂直于冷却水的流动方向。

6.根据权利要求1所述的用于控制冷却风扇转速的装置，其中所述泵直接地连接至所述继电器并且包括叶轮电机，所述叶轮电机设置为与泵壳体的纵向方向垂直。

7.根据权利要求6所述的用于控制冷却风扇转速的装置，其中所述泵包括旋转轴和叶轮，所述旋转轴连接至所述叶轮电机，而所述叶轮根据所述叶轮电机的旋转而循环冷却水。

8.根据权利要求7所述的用于控制冷却风扇转速的装置，其中叶轮的旋转轴从泵壳体的中心偏离向突出部分，并且垂直于泵壳体的纵向方向。

9.一种用于控制冷却风扇转速的方法，包括：

冷却水温度测量步骤，通过冷却水温度传感器而测量发动机的冷却水温度；

第一确定步骤，确定在冷却水温度测量步骤所测量的冷却水温度是否大于第一参考温度；

第二确定步骤，当确定所测量的冷却水温度大于第一参考温度时，确定在冷却水温度测量步骤测量的冷却水温度是否大于第二参考温度；

冷却风扇电机高速运行步骤，当确定所测量的冷却水温度大于第二参考温度时，运行冷却风扇电机。

10.根据权利要求9所述的用于控制冷却风扇转速的方法，进一步包括：

泵运行步骤，当确定所测量的冷却水温度小于第二参考温度时运行泵。

11.根据权利要求10所述的用于控制冷却风扇转速的方法，进一步包括：

冷却风扇电机低速运行步骤，在泵运行步骤之后，在电压在泵处下降的情况下，运行串联连接至泵的冷却风扇电机。