CN109424573B - 冷却风扇转速控制装置、控制系统及其转速控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冷却风扇转速控制装置、控制系统及其转速控制方法，控制系统包括控制装置和冷却风扇，控制装置包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，空调压力检测模块和控制模块。检测车内环境温度，计算车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小，若车内舒适温度差不满足要求，则空气压缩机启动，并检测空调冷媒压力，若空调冷媒压力处于一个设定数值范围，则对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的转速。因此，通过检测到的相关数据能够相应调节冷却风扇的转速，实现转速的多级控制和精准控制，即做到满足冷却散热要求，又做到不浪费不必要的能源。

Description

冷却风扇转速控制装置、控制系统及其转速控制方法

技术领域

本发明涉及冷却风扇转速控制装置、控制系统及其转速控制方法，属于冷却风扇转速控制技术领域。

背景技术

机动车中的冷却风扇的作用十分重要，用于对相关设备进行冷却，保证这些设备的正常运行。不同的机动车，内部的冷却风扇的作用对象可能不同，由于通常情况下，机动车中需要冷却风扇进行冷却散热的设备有：车载空调冷凝散热器(简称为空调冷凝器)、中冷散热器(简称为中冷器)和防冻液冷却散热器(即冷却液散热器)，因此，有些机动车中的冷却风扇只对上述三个设备中的一个进行冷却散热，比如空调冷凝器或者中冷器，有些机动车中的冷却风扇对上述三个设备中的任意两个进行冷却散热，更有的机动车中的冷却风扇的作用十分重要，能够对这三种设备同时进行散热，如图1所示。

现有的冷却风扇为空调冷凝器进行冷却散热时，冷却风扇的转速控制较为简单，在冷却风扇启动时即以最高转速运行，但是，在非极限情况下是不需以最高转速运行，长时间以最高转速运行能够持续产生噪声污染，影响乘员和路边人对车的感受，影响车辆制造公司形象；而且，长时间最高转速运行能够持续高电量消耗，间接增加油耗，同时影响风机使用寿命。并且，现有的转速控制通常只有高低两级控制，无法实现根据实际需要进行转速多级控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷却风扇转速控制系统及其转速控制方法，用以解决现有的冷却风扇转速控制方法无法实现多级调节的问题。本发明同时提供一种冷却风扇转速控制装置。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种冷却风扇转速控制系统，包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，用于设置在空调冷媒管道上、以检测空调冷媒压力的空调压力检测模块，控制模块以及冷却风扇，所述控制模块采样连接所述车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块和空调压力检测模块，控制连接所述冷却风扇。

所述控制系统还包括用于检测输入给发动机的防冻液温度的防冻液温度检测模块和/或用于检测经过中冷器之后发动机的进气温度的中冷器进气温度检测模块，所述控制模块采样连接所述防冻液温度检测模块和/或中冷器进气温度检测模块。

本发明还提供一种冷却风扇转速控制装置，包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，用于设置在空调冷媒管道上、以检测空调冷媒压力的空调压力检测模块以及控制模块，所述控制模块采样连接所述车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块和空调压力检测模块，所述控制模块上有用于向冷却风扇输出控制信号的控制信号输出端口。

所述控制装置还包括用于检测输入给发动机的防冻液温度的防冻液温度检测模块和/或用于检测经过中冷器之后发动机的进气温度的中冷器进气温度检测模块，所述控制模块采样连接所述防冻液温度检测模块和/或中冷器进气温度检测模块。

本发明还提供一种专用于上述冷却风扇转速控制系统的冷却风扇转速控制方法，包括以下步骤：

(1)检测车内环境温度，计算车内环境温度与设定的舒适度温度值的误差值，为车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小；

(2)若车内舒适温度差大于或者等于设定温度差限值，则空气压缩机启动，并检测空调冷媒压力，比较空调冷媒压力与设定的风扇启动低压阈值和风扇全速启动高压阈值的大小关系；

(3)若空调冷媒压力大于或者等于风扇启动低压阈值、且小于风扇全速启动高压阈值，则对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第一需求风量数值，然后求取冷却风扇的转速，根据得到的冷却风扇转速控制冷却风扇运行。

所述控制方法还包括以下步骤：

检测防冻液温度，若防冻液温度大于或者等于设定的防冻液下限温度值、且小于或者等于设定的防冻液上限温度值，则对防冻液温度和车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第二需求风量数值。

所述控制方法还包括以下步骤：

检测经过中冷器之后发动机的进气温度，若所述进气温度大于或者等于设定的下限气体温度值、且小于或者等于设定的上限气体温度值，则对所述进气温度和车外环境温度进行相应的处理，得到冷却风扇的第三需求风量数值，然后根据第一需求风量数值、第二需求风量数值和第三需求风量数值中的最大值得到冷却风扇的转速。

若空调冷媒压力小于所述风扇启动低压阈值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第一默认模式；若空调冷媒压力大于所述风扇全速启动高压阈值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第一全速模式；

若防冻液温度小于所述防冻液下限温度值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第二默认模式，若防冻液温度大于所述防冻液上限温度值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第二全速模式；

若所述进气温度小于所述下限气体温度值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第三默认模式；若所述进气温度大于所述上限气体温度值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第三全速模式；

通过判断，若得到：冷却风扇的运行模式为第一全速模式和/或冷却风扇的运行模式为第二全速模式和/或冷却风扇的运行模式为第三全速模式，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量；通过判断，若得到：冷却风扇的运行模式是第一默认模式、冷却风扇的运行模式是第二默认模式、且冷却风扇的运行模式是第三默认模式，则冷却风扇的需求风量为0。

所述第一需求风量数值Q₁的计算公式为：

其中，G₁为空调冷媒质量流量，设定检测到的空调冷媒压力为

为冷媒压力为

时的焓值，H_P2为冷媒压力为P₂时的焓值，P₂为空调正常运行下的冷媒压力值；设定

为冷媒压力为

时对应的冷媒温度，

为冷媒温度为

时的焓值；

为车外环境温度为

时的焓值，μ₁为空调冷凝器换热量因子，η₁为空调冷凝器风速流阻因子，ω₁为冷媒压力密度因子，k₁为常量；

所述第二需求风量数值Q₂的计算公式为：

其中，G₂为防冻液质量流量，

为防冻液温度为

时的焓值；H_T2为防冻液在温度为T₂时的焓值，T₂为发动机正常运行时的防冻液温度值；μ₂为冷却散热器换热量因子，η₂为冷却散热器风速流阻因子，ω₂为防冻液压力密度因子，k₂为常量；

所述第三需求风量数值Q₃的计算公式为：

其中，G₃为中冷空气质量流量，

为进气温度为

时的焓值，H_T3为进气温度为T₃时的焓值，T₃为发动机高效工作需求进气温度值，μ₃为中冷器换热量因子，η₃为中冷器风速流阻因子，ω₃为中冷器内空气压力密度因子，k₃为常量；

冷却风扇的转速R的计算公式为：

其中，Q为需求风量数值，ρ为相应压强下的空气密度，V为冷却风扇体积流量。

在检测车内环境温度、空调冷媒压力、防冻液温度、发动机的进气温度或者车外环境温度时，先检测一个时间段内的数据离散点值，然后去除其中的无效数据离散点值，并计算有效的数据离散点值的平均值，得到的平均值即为所需的相关数据。

本发明提供的冷却风扇转速控制系统中，车内环境温度检测模块检测车内环境温度，车外环境温度检测模块检测车外环境温度，空调压力检测模块设置在空调冷媒管道上，用来检测空调冷媒压力。在转速控制时，首先检测车内环境温度，计算车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小，若车内舒适温度差大于或者等于设定温度差限值，表示车内的温度给人不舒适的感觉，那么，空气压缩机启动，然后检测空调冷媒压力，比较空调冷媒压力与设定的风扇启动低压阈值和风扇全速启动高压阈值的大小关系，若空调冷媒压力大于或者等于风扇启动低压阈值、且小于风扇全速启动高压阈值，表示需要对空调冷凝器进行冷却散热，那么，就控制冷却风扇启动，并且，对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的需求风量数值，然后根据求得的需求风量数值得到冷却风扇的转速。也就是说，得到的冷却风扇的需求风量数值与车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据相关，不同的车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据就对应有不同的冷却风扇的需求风量数值，也就对应着不同的风扇转速。那么，根据车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度的实际数据确定冷却风扇的转速，并且，当这些数据发生变化时，冷却风扇的需求风量数值也就会发生变化，即冷却风扇的转速也就发生相应的变化，因此，当相关数据发生变化时，冷却风扇的转速就会相应被调整，使冷却风扇的转速满足要求，所以，该转速控制方式能够实现转速的多级控制和精准控制，即做到满足冷却散热要求，又做到不浪费不必要的能源。

附图说明

图1是冷却风扇与作用对象的关系示意图；

图2是冷却风扇转速控制系统的组成框图；

图3是冷却风扇转速控制系统的控制原理图；

图4是冷却风扇转速控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

本实施例提供一种冷却风扇转速控制系统，包括两大部分，一部分是控制装置，另一部分是控制对象——冷却风扇。本实施例中的冷却风扇用于同时为车载空调冷凝散热器(简称为空调冷凝器)、中冷散热器(简称为中冷器)和防冻液冷却散热器(即冷却液散热器)进行冷却散热，那么，冷却风扇与这三种设备之间的关系就如图1所示。

控制装置可以作为一个独立的设备单独保护。如图2所示，控制装置包括车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块、空调压力检测模块、防冻液温度检测模块、中冷器进气温度检测模块和控制模块，控制模块采样连接上述各检测模块，控制连接冷却风扇，用于对各检测模块检测的数据进行处理和分析，以对冷却风扇的转速进行控制。上述各检测模块均可以是现有的相关器件。

本实施例中，将控制装置分为两个子系统，分别是空调系统和冷却系统，那么，就将控制模块分为两部分，分别是空调控制器和风扇控制器，通过这两个控制器的配合作用实现转速控制。而且，车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块、空调压力检测模块和空调控制器属于空调系统，防冻液温度检测模块、中冷器进气温度检测模块和风扇控制器属于冷却系统。

车内环境温度检测模块用于检测车内的环境温度，本实施例中，安装在驾驶员附近或空调回风栅处，将采集到的车内温度信号实时传递给空调控制器。

车外环境温度检测模块用于检测车外的环境温度，本实施例中，安装在不受整车因素温度干扰的通风处，如整车前迎风格栅、后视镜、车顶等部位，将采集到的车外环境温度信号实时传递给空调控制器，同时通过整车CAN网络将车外环境温度信号同步给风扇控制器。

空调压力检测模块用于检测空调冷媒压力，设置在空调冷媒管道上，将采集到的冷媒压力信号实时传递给空调控制器。

空调控制器对接收到的车内环境温度、空调冷媒压力和车外环境温度进行逻辑运算，并且，空调控制器与风扇控制器通信连接，向风扇控制器输出一定的信号，即转速请求信号。

防冻液温度检测模块用于检测输入给发动机的防冻液温度，本实施例中，安装在防冻液输入发动机的管路上，将检测到的防冻液温度实时传递给风扇控制器。

中冷器进气温度检测模块用于检测经过中冷器之后发动机的进气温度，即中冷后发动机进气温度，简称中冷后进气温度，本实施例中，中冷器与发动机连接，空气经过中冷器之后通过空气流通管道输入给发动机，那么，该中冷器进气温度检测模块可以安装在发动机端的空气流通管道上，将中冷后进气温度实时传递给风扇控制器。

风扇控制器根据接收到的相关数据，比如：车外环境温度、防冻液温度、中冷后进气温度、空调控制器输出的转速请求信号等进行逻辑运算，并向冷却风扇输出相应的控制信号，进行转速控制。

本实施例中，冷却风扇上安装有风扇转速传感器，用于检测冷却风扇的实时转速，并将检测到的信息实时反馈给风扇控制器。

启动车辆，各元件开始工作。如果车辆是传统动力车辆，启动发动机，各元件开始工作；如果车辆是新能源车辆或者混合动力车辆，启动供电电源，各元件开始工作。

基于上述冷却风扇转速控制系统，本实施例还提供一种冷却风扇转速控制策略，如图3所示，由于控制模块分为空调控制器和风扇控制器，因此，该控制策略中的一部分加载在空调控制器中，另一部分加载在风扇控制器中。该控制策略的具体包括以下步骤：

检测车内环境温度，为了保证采集数据更加接近实际数值，本实施例采用检测一段时间内的数据离散点值，然后去除其中的无效数据离散点值，并计算有效的数据离散点值的平均值，得到的平均值即为所需的数据。那么，设定一个时间段t，检测时间段t内的车内环境温度离散点值，则采集的数值个数n_n就是时间段t与采集周期的比值。接着，对时间段t内的各车内环境温度离散点值进行有效性判断，具体为：设定一个误差范围，该误差范围的边界分别设定为测量误差上限值Tmax和测量误差下限值Tmin，对于任意一个车内环境温度离散点值，如果该离散点值处于上述误差范围内，表示该离散点值有效，否则无效。以下给出有效性判据：

Tmin＜Tni＜Tmax

其中，Tni为任意一个车内环境温度离散点值。

然后，不满足上述条件，即满足：Tni≥Tmax或Tni≤Tmin的车内环境温度离散点值为无效值，那么，剔除这些无效的车内环境温度离散点值，并求取所有有效的车内环境温度离散点值的和值，然后除以有效离散点值的个数以得到有效车内环境温度离散点值的平均值，该平均值即为进行后续判断的车内环境温度均值

则车内环境温度均值

的计算公式为：

其中，∑Tn为所有有效的车内环境温度离散点值的和值，n_n1为无效的车内环境温度离散点值的个数。

然后，计算车内舒适温度差△T，本实施例给出一种计算方式，为：

其中，Ts为设定的舒适度温度值。

那么，设定一个车内舒适温度差限值Tm，作车内舒适温度差△T和车内舒适温度差限值Tm的大小关系判断，如果当△T＜Tm，表示车内舒适温度差较小，代表车内环境温度比较舒适，此时无需开启空调，空调冷凝器不工作，那么，也就无需为空调冷凝器进行冷却散热，冷却风扇的需求风量为0，空调控制器输出风扇转速请求信号默认值0rpm，此时冷却风扇的运行模式为第一默认模式。

如果△T≥Tm，表示车内环境温度不舒适，那么，控制空调压缩机启动，然后检测空调冷媒压力，与上述车内环境温度的数据处理相同，先采集一个时间段内的空调冷媒压力离散点值，设定一个误差范围，该误差范围为[P-Pmin，P+Pmin]，P为该时间段内所有的空调冷媒压力离散点值的平均值，Pmin为设定的压力测试偏差值，对于某一个空调冷媒压力离散点值，如果该空调冷媒压力离散点值处于上述误差范围内，则该空调冷媒压力离散点值为有效离散点值，否则，为无效离散点值。然后去除其中的无效离散点值，并计算有效离散点值的平均值，然后除以有效离散点值的个数以得到有效空调冷媒压力离散点值的平均值，该平均值即为进行后续判断的空调冷媒压力均值

则空调冷媒压力均值

的计算公式为：

其中，∑Pm为所有有效的空调冷媒压力离散点值的和值，m为该时间段内所有的空调冷媒压力离散点值的个数，m1为无效的空调冷媒压力离散点值的个数。

然后，对空调冷媒压力均值

进行判断，在判断时，设定两个阈值，分别是风扇启动低压阈值P1和风扇全速启动高压阈值Pmax。

那么，如果

表示空调运行功率很低，无需为空调冷凝器进行冷却散热，冷却风扇的需求风量为0，空调控制器输出风扇转速请求信号默认值0rpm，此时冷却风扇的运行模式也设定为第一默认模式。如果

进入冷却风扇启动请求，其中，如果

表示空调运行功率很高，空调冷凝器需要进行冷却散热，并且，空调控制器输出的冷却风扇的请求风扇转速为全速(100％)，冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式设定为第一全速模式。

如果

冷却风扇的需求风量数值，将其称为第一需求风量数值，与车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据相关。由于其中涉及到车外环境温度，那么，根据上述车内环境温度的计算过程得到车外环境温度均值

对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度进行处理能够得到冷却风扇的第一需求风量数值，因此，第一需求风量数值与车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据相关，本发明给出第一需求风量数值的一种具体的计算公式：

其中，Q₁为第一需求风量数值，G₁为空调冷媒质量流量，

为冷媒压力为

时的焓值，H_P2为冷媒压力为P₂时的焓值，P₂为空调正常运行下的冷媒压力值，在1.2MPa至1.9MPa之间根据实际要求进行取值；

为冷媒压力为

时对应的冷媒温度，由于冷媒压力与冷媒温度存在着一定的对应关系，那么，通过查询现有的对应关系表能够得到冷媒压力为

时对应的冷媒温度

为冷媒温度为

时的焓值；

为车外环境温度为

时的焓值，μ₁为空调冷凝器换热量因子，η₁为空调冷凝器风速流阻因子，ω₁为冷媒压力密度因子，k₁为常量，单位KG/H，100KG/H≤k₁≤300KG/H，由实际需要或者由经验进行具体取值。上述各参量均为已知量，其中，根据温度或者压力，并结合与焓值的对应关系能够得到相应的焓值，而诸如空调冷媒质量流量、空调冷凝器换热量因子、空调冷凝器风速流阻因子、冷媒压力密度因子等属于空调上的已知参数。

空调控制器将需求风量数据(0、全速或者第一需求风量数值)输出给风扇控制器。

以下的控制策略为风扇控制器中的转速控制策略：

检测防冻液温度，通过采用上述车内环境温度的计算过程，能够得到有效的防冻液温度均值

在对防冻液温度均值

进行比较时，设定两个数值，分别是防冻液下限温度值T_fmin和防冻液上限温度值T_fmax。如果

表示防冻液温度很低，防冻液冷却散热器无需冷却散热，冷却风扇无需启动，风扇控制器输出风量需求为默认值0rpm，此时冷却风扇的运行模式设定为第二默认模式。如果

请求风扇启动，其中，如果

风扇风量需求全速(100％)，冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式设定为第二全速模式。

如果

则对防冻液温度和车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第二需求风量数值，因此，第二需求风量数值与防冻液温度和车外环境温度相关，本发明给出第二需求风量数值的一种具体的计算公式：

其中，Q₂为第二需求风量数值，G₂为防冻液质量流量，

为防冻液温度为

时的焓值；H_T2为防冻液温度为T₂时的焓值，T₂为发动机正常运行时的防冻液温度值，在65℃～105℃之间根据实际要求取值；μ₂为冷却散热器换热量因子，η₂为冷却散热器风速流阻因子，ω₂为防冻液压力密度因子，k₂为常量，单位为KG/H，200KG/H≤k₂≤500KG/H，由实际需要或者由经验进行取值。上述各参量均为已知量，其中，冷却散热器换热量因子、冷却散热器风速流阻因子、防冻液压力密度因子等属于冷却散热器和防冻液的相关已知参量。

检测中冷后进气温度，通过采用上述车内环境温度的计算过程，能够得到有效的中冷后进气温度均值

在对中冷后进气温度均值

进行判断时，设定两个数值，分别是中冷器出口下限气体温度值T_zmin和中冷器出口上限气体温度值T_zmax。如果

表示进气温度很低，中冷器无需冷却散热，冷却风扇无需启动，风扇控制器输出风量需求为默认值0rpm，此时冷却风扇的运行模式设定为第三默认模式。如果

请求风扇启动，其中，如果

风扇风量需求全速(100％)，冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式设定为第三全速模式。

如果

则对进气温度和车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第三需求风量数值，因此，第三需求风量数值与中冷后进气温度和车外环境温度相关，本发明给出第三需求风量数值的一种具体的计算公式：

其中，Q₃为第三需求风量数值，G₃为中冷空气质量流量，

为进气温度为

时的焓值，H_T3为进气温度为T₃时的焓值，T₃为发动机高效工作需求进气温度值，在65℃～95℃之间根据实际要求进行取值；μ₃为中冷器换热量因子，η₃为中冷器风速流阻因子，ω₃为中冷器内空气压力密度因子；k₃为常量，单位为KG/H，100KG/H≤k₃≤200KG/H，由实际需要或者由经验进行具体取值。上述各参量均为已知量，其中，中冷器换热量因子、中冷器风速流阻因子、中冷器内空气压力密度因子为中冷器的已知参数。

上述中，根据防冻液温度得到冷却风扇的需求风量以及根据中冷后进气温度得到冷却风扇的需求风量，这两个处理过程并没有先后顺序，可以按照设定的先后顺序进行数据处理，也可以同时在风扇控制器中进行处理。

因此，通过上述三个数据处理过程，能够得到三个数据：1、第一默认模式、第一全速模式和第一需求风量数值中的其中一个，2、第二默认模式、第二全速模式和第二需求风量数值中的其中一个，3、第三默认模式、第三全速模式和第三需求风量数值中的其中一个。那么，通过判断：如果得到至少有一个数据处理过程得到的结论是冷却风扇的运行模式为全速模式，即得到冷却风扇的运行模式为第一全速模式和/或第二全速模式和/或第三全速模式，那么，确定冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，风扇控制器输出冷却风扇全速运行指令；通过上述三个数据处理过程均得到冷却风扇的运行模式为默认模式，即分别得到冷却风扇的运行模式是第一默认模式、第二默认模式和第三默认模式，则确定冷却风扇的需求风量为0，风扇控制器不输出冷却风扇运行指令。还有一种情况，该情况比较常见，即没有全速模式，那么，如果没有得到默认模式，而是得到第一需求风量数值、第二需求风量数值和第三需求风量数值，则根据第一需求风量数值、第二需求风量数值和第三需求风量数值确定冷却风扇的最终需求风量，当然，选取这三个需求风量数值中的最大值作为冷却风扇的最终需求风量；如果得到：一个默认模式和两个需求风量数值，那么，选取这两个需求风量数值中的较大值作为冷却风扇的最终需求风量；如果得到：两个默认模式和一个需求风量数值，那么，选取该需求风量数值作为冷却风扇的最终需求风量。

得到冷却风扇的需求风量之后，根据需求风量得到冷却风扇的转速，由于由需求风量计算冷却风扇的转速属于常规技术，本实施例给出冷却风扇转速R的一种计算公式：

其中，Q为需求风量数值，ρ为相应压强下的空气密度，V为冷却风扇体积流量。

风扇控制器根据得到的转速输出风扇转速控制指令，实现对冷却风扇的转速控制。

另外，在上述技术的基础上，还可以增加补充车速信号，联合车速信号控制风扇的转速；还可以将上述转速控制过程植入到发动机控制系统内，通过发动机控制系统控制冷却风扇的转速；还可以将上述涉及质量流量的计算方式转换为体积流量计算方式，衍生出新的计算方法；上述转速控制为连续多级转速模式，还可以通过对连续转速间断取值，衍生为间断式多级转速模式；还可以通过改变风扇的运行数量，衍生为多风扇控制模式。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于根据车内环境温度、车外环境温度和空调冷媒压力进行需求风量数值的计算。如果冷却风扇只对空调冷凝器进行冷却散热，则控制系统中就无需设置防冻液温度检测模块和中冷器进气温度检测模块，相应地，就无需设置与防冻液温度和中冷器进气温度相关的转速控制策略，那么，在根据车内环境温度、车外环境温度和空调冷媒压力得到需求风量数值之后，直接根据该需求风量数值得到风扇转速。或者，控制系统还可以只包括防冻液温度检测模块和中冷器进气温度检测模块中的任意一个，相应地，就需要保留与防冻液温度或者中冷器进气温度相关的转速控制策略，需求风量数值的选取与上述技术方案中的选取原理相同。

Claims (10)

1.一种冷却风扇转速控制系统，其特征在于，包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，用于设置在空调冷媒管道上、以检测空调冷媒压力的空调压力检测模块，控制模块以及冷却风扇，所述控制模块采样连接所述车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块和空调压力检测模块，控制连接所述冷却风扇；

所述冷却风扇转速控制系统用于实现一种冷却风扇转速控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)检测车内环境温度，计算车内环境温度与设定的舒适度温度值的误差值，为车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小；

(2)若车内舒适温度差大于或者等于设定温度差限值，则空气压缩机启动，并检测空调冷媒压力，比较空调冷媒压力与设定的风扇启动低压阈值和风扇全速启动高压阈值的大小关系；

(3)若空调冷媒压力大于或者等于风扇启动低压阈值、且小于风扇全速启动高压阈值，则对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第一需求风量数值，然后求取冷却风扇的转速，根据得到的冷却风扇转速控制冷却风扇运行。

2.根据权利要求1所述的冷却风扇转速控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括用于检测输入给发动机的防冻液温度的防冻液温度检测模块和/或用于检测经过中冷器之后发动机的进气温度的中冷器进气温度检测模块，所述控制模块采样连接所述防冻液温度检测模块和/或中冷器进气温度检测模块。

3.一种冷却风扇转速控制装置，其特征在于，包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，用于设置在空调冷媒管道上、以检测空调冷媒压力的空调压力检测模块以及控制模块，所述控制模块采样连接所述车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块和空调压力检测模块，所述控制模块上有用于向冷却风扇输出控制信号的控制信号输出端口；

所述冷却风扇转速控制装置用于实现一种冷却风扇转速控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)检测车内环境温度，计算车内环境温度与设定的舒适度温度值的误差值，为车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小；

(2)若车内舒适温度差大于或者等于设定温度差限值，则空气压缩机启动，并检测空调冷媒压力，比较空调冷媒压力与设定的风扇启动低压阈值和风扇全速启动高压阈值的大小关系；

(3)若空调冷媒压力大于或者等于风扇启动低压阈值、且小于风扇全速启动高压阈值，则对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第一需求风量数值，然后求取冷却风扇的转速，根据得到的冷却风扇转速控制冷却风扇运行。

4.根据权利要求3所述的冷却风扇转速控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括用于检测输入给发动机的防冻液温度的防冻液温度检测模块和/或用于检测经过中冷器之后发动机的进气温度的中冷器进气温度检测模块，所述控制模块采样连接所述防冻液温度检测模块和/或中冷器进气温度检测模块。

5.一种冷却风扇转速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)检测车内环境温度，计算车内环境温度与设定的舒适度温度值的误差值，为车内舒适温度差，比较车内舒适温度差与设定温度差限值的大小；

(2)若车内舒适温度差大于或者等于设定温度差限值，则空气压缩机启动，并检测空调冷媒压力，比较空调冷媒压力与设定的风扇启动低压阈值和风扇全速启动高压阈值的大小关系；

(3)若空调冷媒压力大于或者等于风扇启动低压阈值、且小于风扇全速启动高压阈值，则对车内环境温度，空调冷媒压力以及车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第一需求风量数值，然后求取冷却风扇的转速，根据得到的冷却风扇转速控制冷却风扇运行；

所述冷却风扇转速控制方法基于一种冷却风扇转速控制系统实现，所述冷却风扇转速控制系统包括车内环境温度检测模块，车外环境温度检测模块，用于设置在空调冷媒管道上、以检测空调冷媒压力的空调压力检测模块，控制模块以及冷却风扇，所述控制模块采样连接所述车内环境温度检测模块、车外环境温度检测模块和空调压力检测模块，控制连接所述冷却风扇。

6.根据权利要求5所述的冷却风扇转速控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：

检测防冻液温度，若防冻液温度大于或者等于设定的防冻液下限温度值、且小于或者等于设定的防冻液上限温度值，则对防冻液温度和车外环境温度数据进行相应的处理，得到冷却风扇的第二需求风量数值。

7.根据权利要求6所述的冷却风扇转速控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：

检测经过中冷器之后发动机的进气温度，若所述进气温度大于或者等于设定的下限气体温度值、且小于或者等于设定的上限气体温度值，则对所述进气温度和车外环境温度进行相应的处理，得到冷却风扇的第三需求风量数值，然后根据第一需求风量数值、第二需求风量数值和第三需求风量数值中的最大值得到冷却风扇的转速。

8.根据权利要求7所述的冷却风扇转速控制方法，其特征在于，

若空调冷媒压力小于所述风扇启动低压阈值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第一默认模式；若空调冷媒压力大于所述风扇全速启动高压阈值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第一全速模式；

若防冻液温度小于所述防冻液下限温度值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第二默认模式，若防冻液温度大于所述防冻液上限温度值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第二全速模式；

若所述进气温度小于所述下限气体温度值，则冷却风扇的需求风量为0，冷却风扇的运行模式为第三默认模式；若所述进气温度大于所述上限气体温度值，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量，冷却风扇的运行模式为第三全速模式；

通过判断，若得到：冷却风扇的运行模式为第一全速模式和/或冷却风扇的运行模式为第二全速模式和/或冷却风扇的运行模式为第三全速模式，则冷却风扇的需求风量为冷却风扇的最大输出风量；通过判断，若得到：冷却风扇的运行模式是第一默认模式、冷却风扇的运行模式是第二默认模式、且冷却风扇的运行模式是第三默认模式，则冷却风扇的需求风量为0。

9.根据权利要求7或8所述的冷却风扇转速控制方法，其特征在于，所述第一需求风量数值Q₁的计算公式为：

其中，G₁为空调冷媒质量流量，设定检测到的空调冷媒压力为

为冷媒压力为

时的焓值，H_P2为冷媒压力为P₂时的焓值，P₂为空调正常运行下的冷媒压力值；设定

为冷媒压力为

时对应的冷媒温度，

为冷媒温度为

时的焓值；

为车外环境温度为

时的焓值，μ₁为空调冷凝器换热量因子，η₁为空调冷凝器风速流阻因子，ω₁为冷媒压力密度因子，k₁为常量；

所述第二需求风量数值Q₂的计算公式为：

其中，G₂为防冻液质量流量，

为防冻液温度为

时的焓值；H_T2为防冻液在温度为T₂时的焓值，T₂为发动机正常运行时的防冻液温度值；μ₂为冷却散热器换热量因子，η₂为冷却散热器风速流阻因子，ω₂为防冻液压力密度因子，k₂为常量；

所述第三需求风量数值Q₃的计算公式为：

其中，G₃为中冷空气质量流量，

为进气温度为

时的焓值，H_T3为进气温度为T₃时的焓值，T₃为发动机高效工作需求进气温度值，μ₃为中冷器换热量因子，η₃为中冷器风速流阻因子，ω₃为中冷器内空气压力密度因子，k₃为常量；

冷却风扇的转速R的计算公式为：

其中，Q为需求风量数值，ρ为相应压强下的空气密度，V为冷却风扇体积流量。

10.根据权利要求7或8所述的冷却风扇转速控制方法，其特征在于，在检测车内环境温度、空调冷媒压力、防冻液温度、发动机的进气温度或者车外环境温度时，先检测一个时间段内的数据离散点值，然后去除其中的无效数据离散点值，并计算有效的数据离散点值的平均值，得到的平均值即为所需的相关数据。

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