CN111878440A - 一种车辆及其电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车辆及其电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统，通过获取空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及电控硅油风扇的实际运行转速；将目标控制压力和实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定电控硅油风扇的设定转速；将设定转速和实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。本发明实施例能够精确地、平稳地控制电控硅油风扇的运行转速。

Description

一种车辆及其电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统

技术领域

本发明实施例涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆及其电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统。

背景技术

电控硅油风扇因具有转速可控，且具有较高的控制精度和转速调节范围，以及具有较低的功耗和能良好的散热性能等优点，而被广泛应用于汽车行业，以对车辆的发动机、空调的冷凝器等进行冷却。

当前用于冷却车辆的发动机和空调的冷凝器的电控硅油风扇的转速通常与发动机的转速一致；或者，采用中压开关对空调的冷凝器进行检测，并根据中压开关的打开或关闭控制电控硅油风扇的转速进行控制；例如当冷凝器的压力大于一定压力时，中压开关就会打开，此时会控制电控硅油风扇以最大的转速运行；而当冷凝器的压力小于一定压力时，中压开关处于关闭状态，此时电控硅油风扇以一较小的转速运行；如此仅能控制电控硅油风扇以两种不同转速运行，无法根据实际需要控制电控硅油风扇的转速，致使电控硅油风扇的转速控制不够精确；同时，当中压开关突然打开时，电控硅油风扇的转速会随着发动机快速提高，使得该电控硅油风扇的转速上升不平稳，增加噪音，这不仅影响发动机的效率，同时也无法准确控制空调冷凝器的压力，影响空调的制冷效果。

发明内容

针对上述存在问题，本发明实施例提供一种车辆及其电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统，以能够准确、平稳地控制电控硅油风扇的运行转速。

第一方面，本发明实施例提供了一种电控硅油风扇的转速控制方法，所述电控硅油风扇至少用于冷却车辆的发动机和空调的冷凝器；所述转速控制方法包括：

获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、所述空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及所述电控硅油风扇的实际运行转速；

将所述目标控制压力和所述实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定所述电控硅油风扇的设定转速；

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

可选的，获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力，包括：

获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比；

将所述空压机的转速和所述空压机的压缩比作为输入量，通过所述空压机的MAP图，确定所述目标控制压力。

可选的，获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比，包括：

获取所述空调的启动信息和输入至所述空压机气态制冷剂的实际输入压力；所述启动信息包括设定温度和/或设定档位；

根据所述启动信息和所述实际输入压力确定所述空压机的压缩比，以及根据所述启动信息确定所述空压机的转速。

可选的，所述电控硅油风扇的转速由比例电磁阀的开度决定；

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速，包括：

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电磁阀开度的PWM信号；

根据所述PWM信号控制所述电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电控硅油风扇的转速控制装置，所述电控硅油风扇至少用于冷却车辆的发动机和空调的冷凝器；所述转速控制装置包括：

信息获取模块，用于获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、所述空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及所述电控硅油风扇的实际运行转速；

转速确定模块，用于将所述目标控制压力和所述实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定所述电控硅油风扇的设定转速；

信号确定模块，用于将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

可选的，所述信息获取模块包括：

空压机信息获取单元，用于获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比；

压力确定单元，用于将所述空压机的转速和所述空压机的压缩比作为输入量，通过所述空压机的MAP图，确定所述目标控制压力。

可选的，所述空压机信息获取单元具体用于：

获取所述空调的启动信息和输入至所述空压机气态制冷剂的实际输入压力；所述启动信息包括设定温度和/或设定档位；

根据所述启动信息和所述实际输入压力确定所述空压机的压缩比，以及根据所述启动信息确定所述空压机的转速。

可选的，所述电控硅油风扇的转速由比例电磁阀的开度决定；

所述信号确定模块包括：

PWM信号确定单元，用于将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电磁阀开度的PWM信号；

开度控制单元，用于根据所述PWM信号控制所述电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电控硅油风扇的转速控制系统，包括：空调控制器、主控制器、风扇转速传感器、空调压力传感器和比例电磁阀；

所述空调压力传感器用于实时采集空调空压机输出气态制冷剂的实际输出压力，或实时采集空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力和输入所述空压机的气态制冷剂的实际输入压力；

所述风扇转速传感器用于实时采集所述电控硅油风扇的实际运行转速；

所述空调控制器用于确定所述空压机输出气态制冷剂的目标控制压力；

所述主控制器用于接收所述空调压力传感器采集的所述实际输出压力、所述风扇转速传感器采集的所述实际运行转速以及所述空调控制器确定的目标控制压力，执行权力要求上述电控硅油风扇的转速控制方法，并输出PWM信号至所述比例电磁阀，控制所述比例电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

第四方面，本发明实施例还提供了一种车辆，包括：发动机、空调、电控硅油风扇和上述电控硅油风扇的转速控制系统；

所述电控硅油风扇的转速控制系统用于控制所述电控硅油风扇的当前运行转速；

所述电控硅油风扇用于冷却所述发动机和所述空调的冷凝器。

本发明实施例提供的车辆及电控硅油风扇的转速控制方法、装置和系统，通过空调空压机的运行状态，以空压机输出气态制冷剂的目标控制压力和实际输出压力作为输入量，采用PID控制算法确定电控硅油风扇的设定转速，并以电控硅油风扇的设定转速和实际转速作为输入量，采用PID控制算法确定控制电控硅油风扇运转的控制信号，达到控制电控硅油风扇的当前运行转速的目的；如此，根据空调中空压机的运行状态结合电控硅油风扇的实际运行转速，以闭环的PID控制算法控制电控硅油风扇的当前运行转速，能够准确、平稳地控制电控硅油风扇的运行转速，从而有利于提高空调的性能以及发动机的运行效率，进而提高车辆的舒适性和经济性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电控硅油风扇的转速控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种PID控制算法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种获取目标控制压力的方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的一种电控硅油的转速控制装置的结构框图；

图5是本发明实施例提供的又一种电控硅油风扇的控制装置的结构框图；

图6是本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种电控硅油风扇的转速控制方法，该电控硅油风扇至少能够对车辆的发动机和空调的冷凝器进行冷却，该电控硅油风扇的转速控制方法能够精确、稳定地控制电控硅油风扇的转速。本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法可采用本发明实施例提供的电控硅油的转速控制装置执行；本发明实施例提供的电控硅油的转速控制装置可由软件和/或硬件实现，该电控硅油的转速控制装置可集成于车辆的主控器中。图1是本发明实施例提供的一种电控硅油风扇的转速控制方法的流程图，如图1所示，该转速控制方法包括：

S110、获取空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及电控硅油风扇的实际运行转速。

其中，车辆上设置的空调可用来调整车辆内部空间的空气温度和湿度等。车辆上设置的空调通常包括空压机和冷凝器等，通常空压机能够将制冷剂由低温低压气体压缩成高温高压气体；冷凝器能够将空压机压缩的高温高压的气体冷凝成中温高压的液体，进而实现制冷功能。如此，冷凝器的制冷效果会影响空调的制冷性能。通过采用电控硅油风扇同时对空调的冷凝器和发动机进行冷却，能够提高发动机的运行效率和空调的性能。其中，空调的空压机输出的气态制冷剂的目标控制压力与所调整的空调的温度和/或档位相关，空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力可由空调压力传感器进行实时采集，而电控硅油风扇的实际运行转速可由相应的风扇转速传感器进行实时采集。

S120、将目标控制压力和实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定电控硅油风扇的设定转速；

S130、将设定转速和实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制电控硅油风扇运转的控制信号，以控制电控硅油风扇的当前运行转速。

具体的，图2是本发明实施例提供的一种PID控制算法的流程图，如图2所示，首先将空调中空气压缩机输出制冷剂的目标控制压力P'和通过空调压力传感器测得的空调中空气压缩机输出制冷剂的实际输出压力P作为前一PID控制算法的输入量，以采用PID控制算法计算出电控硅油风扇的设定转速V'；再以前一PID控制算法计算出的电控硅油风扇的设定转速和采用风扇转速传感器采集的电控硅油风扇的实际运行转速V作为后一PID控制算法的输入量，以采用PID控制算法确定出电控硅油风扇的控制信号PWM，并以该控制信号控制电控硅油风扇的当前运行转速。

其中，可选的，电控硅油风扇的当前运行转速可由比例电磁阀的开度决定。此时，可先将前一PID计算出的设定转速和所采集的实际运行转速作为后一PID控制算法的输入量，以采用PID控制算法，确定控制电磁阀开度的PWM信号，并根据该PWM信号控制电磁阀的开度，以达到控制电控硅油风扇的当前运行转速的目的。

本发明实施例根据空调中空压机的运行状态结合电控硅油风扇的实际运行转速，以闭环的PID控制算法控制电控硅油风扇的当前运行转速，能够准确、平稳地控制电控硅油风扇的运行转速，从而有利于提高空调的性能以及发动机的运行效率，进而提高车辆的舒适性和经济性。

可选的，图3是本发明实施例提供的一种获取目标控制压力的方法的流程图。如图3所示，获取空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力的方法具体包括：

S111、获取空压机的转速和空压机的压缩比。

其中，空压机的转速与空调的启动信息相关，该空调的启动信息例如可以为用户调节的设定温度和/或设定档位等，因此可在获得空调的启动信息后，由该启动信息即可确定出空压机的转速；同时，空压机的压缩比为空压机进气口的气体压力与其出气口的气体压力的比值，而在空压机进气口所输入的气态制冷剂的输入压力一定时，能够根据相应的启动信息根据设定规则获得空压机出气口所输出的气态制冷剂的输出压力，由此通过空调压力传感器实时采集空压机进气口所输入的气态制冷剂的实际输入压力并结合空调的启动信息，即可获得空压机出气口所输出的气态制冷剂的输出压力，从而计算出空压机的压缩比。

S112、将空压机的转速和空压机的压缩比作为输入量，通过空压机的MAP图，确定目标控制压力。

其中，空压机的MAP图为能够表示空压机性能的三维图，可以认为其X轴表示空压机的转速、Y轴表示空压机的压缩比以及Z轴表示空压机的目标控制压力。当将已知的空压机的转速和压缩比输入至空压机的MAP图时，即可相应获得空压机输出气态制冷剂的目标控制压力。

本实施例由空调的启动信息获得空压机的转速，以及由空调的启动信息和空压机出气口的实际压力获得压缩比，并根据空压机的转速、压缩比以及MAP图获得空压机的目标控制压力，以在将该目标控制压力作为PID控制算法的输入量，获得控制电控硅油风扇的转速控制信号时，能够依据空调的性能控制电控硅油风扇的转速，从而进一步提高电控硅油风扇转速控制的准确性和平稳性，进而提高空调的运行性能和发动机的效率，有利于降低车辆的运行成本。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电控硅油风扇的转速控制装置，该电控硅油风扇至少能够对车辆的发动机和空调的冷凝器进行冷却。该电控硅油风扇的转速控制装置能够精确、稳定地控制电控硅油风扇的转速。本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制装置可用于执行本发明实施例提供的电控硅油的转速控制方法；本发明实施例提供的电控硅油的转速控制装置可由软件和/或硬件实现，该电控硅油的转速控制装置可集成于车辆的主控器中。

图4是本发明实施例提供的一种电控硅油的转速控制装置的结构框图。如图4所示，电控硅油的转速控制装置包括信息获取模块41、转速确定模块42和信号确定模块43。

其中，信息获取模块41用于获取空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及电控硅油风扇的实际运行转速；转速确定模块42用于将目标控制压力和实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定电控硅油风扇的设定转速；信号确定模块43用于将设定转速和实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制电控硅油风扇运转的控制信号，以控制电控硅油风扇的当前运行转速。

本发明实施例根据空调中空压机的运行状态结合电控硅油风扇的实际运行转速，以闭环的PID控制算法控制电控硅油风扇的当前运行转速，能够准确、平稳地控制电控硅油风扇的运行转速，从而有利于提高空调的性能以及发动机的运行效率，进而提高车辆的舒适性和经济性。

可选的，图5是本发明实施例提供的又一种电控硅油风扇的控制装置的结构框图。如图5所示，信息获取模块41包括空压机信息获取单元411和压力确定单元412。

其中，空压机信息获取单元411用于获取空压机的转速和空压机的压缩比；压力确定单元412用于将空压机的转速和空压机的压缩比作为输入量，通过空压机的MAP图，确定目标控制压力。

可选的，空压机信息获取单元411具体用于：获取空调的启动信息和输入至空压机气态制冷剂的实际输入压力；其中，启动信息包括设定温度和/或设定档位；根据启动信息和实际输入压力确定空压机的压缩比，以及根据启动信息确定空压机的转速。

可选的，继续参考图5，当电控硅油风扇的转速由比例电磁阀的开度决定时，信号确定模块43包括PWM信号确定单元431和开度控制单元432。

其中，PWM信号确定单元431用于将设定转速和实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制电磁阀开度的PWM信号；开度控制单元432用于根据PWM信号控制电磁阀的开度，以控制电控硅油风扇的当前运行转速。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电控硅油风扇的转速控制系统，该电控硅油风扇的转速控制系统能够精确、稳定地控制电控硅油风扇的转速。图6是本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制系统的结构示意图。如图6所示，该电控硅油风扇的转速控制系统包括空调控制器61、主控制器62、风扇转速传感器63、空调压力传感器64和比例电磁阀65。

其中，空调压力传感器64用于实时采集空调空压机输出气态制冷剂的实际输出压力，或实时采集空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力和输入空压机的气态制冷剂的实际输入压力；风扇转速传感器63用于实时采集电控硅油风扇66的实际运行转速；空调控制器61用于确定空压机输出气态制冷剂的目标控制压力；主控制器62用于接收空调压力传感器64采集的实际输出压力、风扇转速传感器63采集的实际运行转速以及空调控制器61确定的目标控制压力，执行本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法，并输出PWM信号至比例电磁阀65，控制比例电磁阀65的开度，以控制电控硅油风扇66的当前运行转速。

本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制系统和电控硅油风扇的转速控制装置均能够用于执行本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法，使得本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制系统和电控硅油风扇的转速控制装置的技术原理均与本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法相同，因此本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制装置和电控硅油风扇的转速控制系统均可包括本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法的特征和有益效果，相同之处可参照上述对本发明实时例提供的电控硅油风扇的转速控制方法的描述，在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提供了一种车辆，该车辆例如可以为乘用或货运汽车，本发明实施例对此不做具体限定。其中，由于本发明实施例提供的车辆包括发动机、空调、电控硅油风扇以及本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制系统，且电控硅油风扇的转速控制系统用于控制电控硅油风扇的当前运行转速，电控硅油风扇用于冷却发动机和空调的冷凝器，因此本发明实施例提供的车辆也具备本发明实施例提供的电控硅油风扇的转速控制方法的特征和有益效果，相同之处可参照上述对本发明实时例提供的电控硅油风扇的转速控制方法的描述，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电控硅油风扇的转速控制方法，其特征在于，所述电控硅油风扇至少用于冷却车辆的发动机和空调的冷凝器；所述转速控制方法包括：

获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、所述空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及所述电控硅油风扇的实际运行转速；

将所述目标控制压力和所述实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定所述电控硅油风扇的设定转速；

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

2.根据权利要求1所述的转速控制方法，其特征在于，获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力，包括：

获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比；

将所述空压机的转速和所述空压机的压缩比作为输入量，通过所述空压机的MAP图，确定所述目标控制压力。

3.根据权利要求2所述的转速控制方法，其特征在于，获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比，包括：

获取所述空调的启动信息和输入至所述空压机气态制冷剂的实际输入压力；所述启动信息包括设定温度和/或设定档位；

根据所述启动信息和所述实际输入压力确定所述空压机的压缩比，以及根据所述启动信息确定所述空压机的转速。

4.根据权利要求1所述的转速控制方法，其特征在于，所述电控硅油风扇的转速由比例电磁阀的开度决定；

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速，包括：

将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电磁阀开度的PWM信号；

根据所述PWM信号控制所述电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

5.一种电控硅油风扇的转速控制装置，其特征在于，所述电控硅油风扇至少用于冷却车辆的发动机和空调的冷凝器；所述转速控制装置包括：

信息获取模块，用于获取所述空调的空压机输出气态制冷剂的目标控制压力、所述空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力以及所述电控硅油风扇的实际运行转速；

转速确定模块，用于将所述目标控制压力和所述实际输出压力作为输入量，通过PID控制算法，确定所述电控硅油风扇的设定转速；

信号确定模块，用于将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电控硅油风扇运转的控制信号，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

6.根据权利要求5所述的转速控制装置，其特征在于，所述信息获取模块包括：

空压机信息获取单元，用于获取所述空压机的转速和所述空压机的压缩比；

压力确定单元，用于将所述空压机的转速和所述空压机的压缩比作为输入量，通过所述空压机的MAP图，确定所述目标控制压力。

7.根据权利要求6所述的转速控制装置，其特征在于，所述空压机信息获取单元具体用于：

获取所述空调的启动信息和输入至所述空压机气态制冷剂的实际输入压力；所述启动信息包括设定温度和/或设定档位；

根据所述启动信息和所述实际输入压力确定所述空压机的压缩比，以及根据所述启动信息确定所述空压机的转速。

8.根据权利要求5所述的转速控制装置，其特征在于，所述电控硅油风扇的转速由比例电磁阀的开度决定；

所述信号确定模块包括：

PWM信号确定单元，用于将所述设定转速和所述实际运行转速作为输入量，通过PID控制算法，确定控制所述电磁阀开度的PWM信号；

开度控制单元，用于根据所述PWM信号控制所述电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

9.一种电控硅油风扇的转速控制系统，其特征在于，包括：空调控制器、主控制器、风扇转速传感器、空调压力传感器和比例电磁阀；

所述空调压力传感器用于实时采集空调空压机输出气态制冷剂的实际输出压力，或实时采集空调的空压机输出气态制冷剂的实际输出压力和输入所述空压机的气态制冷剂的实际输入压力；

所述风扇转速传感器用于实时采集所述电控硅油风扇的实际运行转速；

所述空调控制器用于确定所述空压机输出气态制冷剂的目标控制压力；

所述主控制器用于接收所述空调压力传感器采集的所述实际输出压力、所述风扇转速传感器采集的所述实际运行转速以及所述空调控制器确定的目标控制压力，执行权力要求1～4任一项所述的电控硅油风扇的转速控制方法，并输出PWM信号至所述比例电磁阀，控制所述比例电磁阀的开度，以控制所述电控硅油风扇的当前运行转速。

10.一种车辆，其特征在于，包括：发动机、空调、电控硅油风扇和权利要求9所述的电控硅油风扇的转速控制系统；

所述电控硅油风扇的转速控制系统用于控制所述电控硅油风扇的当前运行转速；

所述电控硅油风扇用于冷却所述发动机和所述空调的冷凝器。

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