CN112145278B - 混合动力型电机电控硅油风扇离合器 - Google Patents

混合动力型电机电控硅油风扇离合器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器，该离合器，包括前盖、主动盘、后盖、法兰轴、螺线管和无刷电机，后盖与风扇固定连接，前盖与后盖固定连接，主动盘设置在前盖和后盖之间，法兰轴穿过后盖与主动盘螺纹连接，法兰轴与发动机曲轴或皮带轮连接，螺线管设置在法兰轴上，与ECU连接，无刷电机包括定子部分和转子部分，转子部分与后盖固定连接，定子部分与发动机缸体固定。本发明优化了传统电控硅油风扇的结构，引入了无刷电机，将无刷电机和传统硅油风扇结合起来，实现了电控硅油风扇可综合利用电能、柴油、天然气和其他新能源，提高了能源利用率。

Description

混合动力型电机电控硅油风扇离合器
技术领域
本发明涉及商用车发动机冷却系统中的硅油风扇，尤其是涉及一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器。
背景技术
目前在商用车平台冷却系统中，发动机散热风扇，主要是通过电控硅油离合器进行控制，其工作原理：利用发动机的动力作为电控硅油离合器的动力输入端，在通过离合器内部的硅油粘滞力传递发动机的扭矩，从而带动冷却风扇工作，给发动机热系统零件散热器、中冷器、冷凝器等进行散热，保证发动机系统正常运转。
随着国六及国七排放要求日益严格，电控硅油风扇因其控制精确，响应快，油耗低，排放少，逐渐替代了传统温控硅油风扇，被广大商用车厂青睐，并主要应用在柴油或天然气车型平台上，随着混合动力型、新能源商用车的发展应用，电控硅油风扇也逐步开始在新平台上得到应用。传统电控硅油风扇通过发动机扭矩来驱动，消耗的是柴油与天然气能源，无法利用其他新能源，造成总能源利用率低，同时混动车型整车会有富裕的电能无法消耗产生浪费；另外，传统电控硅油风扇怠速在500rpm左右，转速较高，因而功率消耗较高；当整车驻车，发动机怠速时，空调系统无法正常开启，驾驶员使用体感不佳；目前电控硅油风扇冷启动特性不佳，表现为当车辆刚开始低速行驶时，风扇会全啮合运行，只有当整车高速运行一段时间后，才逐步开始分离，这样会导致发动机水温过低，造成发动机损害；传统电控硅油风扇仅通过硅油传递的扭矩进行转速调节，因而无法做到精确调速，一般转速会在设定转速±100rpm左右变化；传统硅油风扇工作时，当转速控制不稳定时，会有噪音出现，驾驶环境的舒适性较差，同时发动机寿命较低，维修养护的成本高。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器，该离合器通过结构优化，引入了无刷电机，将无刷电机和传统硅油风扇相结合，提高了能源利用率。
本发明采用的技术方案是：一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器，包括前盖、主动盘、后盖、法兰轴和螺线管，所述后盖与风扇固定连接，所述前盖与后盖固定连接，所述主动盘设置在前盖和后盖之间，所述法兰轴穿过后盖与主动盘螺纹连接，所述法兰轴与发动机曲轴或皮带轮连接，所述螺线管设置在法兰轴上，与ECU连接，其特征在于：还包括无刷电机，所述无刷电机包括定子部分和转子部分，所述转子部分与后盖固定连接，所述定子部分与发动机缸体固定。
作为优选，所述无刷电机通过CAN总线接受ECU的设定补偿转速，并以设定补偿转速为目标转速来驱动转子部分；所述无刷电机通过无刷电机控制电路，实现三相PWM控制，并驱动转子部分，转子部分产生转速补偿值，转速补偿值传递到离合器上，并修正离合器的实际转速，使离合器实际转速与设定转速相同。
作为优选，所述定子部分包括三相定子绕组、电枢和无刷电机控制电路，所述无刷电机控制电路一方面接收ECU中的设定补偿转速；另一方面通过三相定子绕组，调整转子部分的输出转速，同时反馈补偿转速给ECU，形成闭环控制。
进一步的，所述无刷电机控制电路包括磁场相位测量模块、MCU芯片、电源模块、保护模块和PWM驱动模块。
进一步的，所述MCU芯片以ECU发送的设定补偿转速为目标，通过PWM驱动模块来驱动转子部分旋转，进而传递给离合器，补偿离合器的实际转速，最终使实际转速与设定转速相等。
进一步的，所述相位测量模块通过反向电流闭环控制的方法，确认转子部分的转动环的实时相位，并将该相位信息发送给MCU芯片，MCU芯片驱动转动环无缝旋转。
进一步的，所述电源模块是是一个降压模块，将电池组供应的高压电转化为无刷电机电路中各低压模块所需的供电。
进一步的，所述保护模块能防止三相定子绕组的反向电压危害，以及过电压和过电流对于无刷电机的影响；当无刷电机堵转时，还会触发堵转保护。
作为优选，所述螺线管内设有线圈，ECU发送的设定转速信号在线圈中形成不同占空比的PWM电压信号，并通过电磁感应在离合器中形成变化磁场，从而改变离合器工作腔中的硅油量，从而调整风扇的转速。
作为优选，所述螺线管内设有霍尔传感器，当风扇旋转时，霍尔传感器的磁场强度会变化，并发送方波电压信号，方波电压信号被ECU接收，并计算成为实际转速。
本发明取得的有益效果是：
(1)一方面优化了传统电控硅油风扇的结构，另一方面引入了无刷电机，将无刷电机和传统硅油风扇结合起来，实现了电控硅油风扇可综合利用电能、柴油、天然气和其他新能源，提高了能源利用率；
(2)当风扇进入怠速后，整车电能较富裕，此时风扇将采用无刷电机驱动和发动机驱动共同配合方式，降低风扇怠速，此时怠速可近乎为0，可有效降低功耗，节能效果明显；
(3)当发动机熄火后，风扇仅通过无刷电机驱动，使风扇转速可达到700rpm以上，产生风量给空调系统的冷凝器散热，因此空调系统可正常开启；
(4)当车辆刚开始低速行驶时，风扇将采用无刷电机驱动和发动机驱动共同配合方式，迅速分离，改善风扇的冷启动特性，防止发动机水温过低造成的损害；
(5)当风扇运转时，风扇将采用无刷电机驱动和发动机机械驱动共同配合方式，精确的控制风扇转速，通过无刷电机驱动的扭矩帮助下，能更好地帮助传统硅油风扇稳定目标转速，使其控制精度达到±5rpm，从而提高风扇的控制精度；
(6)当风扇工作在设定转速时，因为转速比较精确，较少有波动，因此风扇波动噪声会比较小，提高整车舒适性，使整车水温控制更稳定，延长发动机使用寿命。减少商用车卡车的发动机维修成本支出。提高商用车驾驶员的驾驶环境舒适性；
(7)、混动离合器纯电驱动模块，与纯机械驱动模块独立设计考虑，如果摸个模块出现问题可以拆分维修，或由另一个模块提供驱动扭矩，保证离合器的正常工作，满足整车运转的基本性能要；
(8)、混动离合器，在匹配混动商用卡车时。在整车多余的电能驱动下，混动离合器电驱动功率达到最大，降低机械燃油功率。达到降低发动机驱动离合器功率节约油耗。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的爆炸图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明的工作原理图；
图5为本发明的各部分的连接示意图；
图6为本发明的硬件电路示意图；
图7为本发明的功耗计算图；
附图标记：1.1、硅油离合器；1.2、无刷电机；1.3、设定转速；1.4、机械扭矩；1.5、电池组供电；1.6、实际转速；1.7、设定补偿转速；1.8、转速补偿值；2.3、连接螺钉；2.4、法兰轴；2.5、螺线管；2.6、CAN总线；2.7、供电线；3.1、转子部分；3.2、连接轴承；3.3、定子部分；4.1、离合器线圈；4.2、霍尔传感器；4.3、磁场测量模块；4.4、MCU芯片；4.5、电源模块；4.6、保护模块；4.7、PWM驱动模块；6.1、前盖；6.2、主动盘；6.3、后盖；6.4、主轴承。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
结合图1-3所示，本发明的一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器，安装在发动机舱体内，体积约为：350mm×350mm×400mm，包括硅油离合器1.1和无刷电机1.2，两者通过连接螺钉2.3固定。硅油离合器1.1采用常规电控硅油风扇离合器(如专利CN201910586621.5)，包括前盖6.1、主动盘6.2、后盖6.3、法兰轴2.4和螺线管2.5，前盖6.1和后盖6.3通过螺栓固定连接，后盖6.3与风扇固定连接，主动盘6.2设置在前盖6.1和后盖6.3之间，法兰轴2.4穿过后盖6.3与主动盘6.2螺纹连接，法兰轴2.4与后盖6.3之间设有主轴承6.4，法兰轴2.4与发动机曲轴或皮带轮连接，螺线管2.5设置在法兰轴2.4上与ECU连接。
结合图4-6，硅油离合器1.1通过螺线管2.5来接受整车ECU的设定转速1.3指令，并依据1.3来调整硅油离合器1.1工作腔的硅油量，使风扇的转速逐步接近设定转速1.3，同时也通过螺线管2.5将风扇实时转速1.6反馈给ECU，已完成闭环控制。硅油离合器1.1通过法兰轴2.4与发动机连接，并接受发动机传递的机械扭矩1.4，通过内部不同量的硅油，从而产生不同剪切力，传递不同的扭矩给风扇，实现风扇的实际转速1.6不断接近设定转速1.3。
螺线管2.5内设有线圈4.1，ECU发送的设定转速信号在线圈4.1中形成不同占空比的PWM电压信号，并通过电磁感应在离合器中形成变化磁场，从而改变离合器工作腔中的硅油量，从而调整风扇的转速。螺线管2.5内设有霍尔传感器4.2，当风扇旋转时，霍尔传感器4.2的磁场强度会变化，并发送方波电压信号，方波电压信号被ECU接收，并计算成为实际转速1.6。
无刷电机1.2包括定子部分3.3和转子部分3.1，转子部分3.1通过连接螺钉2.3与后盖6.3固定连接，用于传递无刷电机1.2的扭矩，参与风扇及离合器的旋转运动，并调整离合器输出扭矩；定子部分3.3与发动机缸体固定，定子部分3.3和转子部分3.1之间设有连接轴承3.2。
设定转速1.3和实际转速1.6间的差值，一方面传递回硅油离合器1.1，从而形成闭环控制，可以更加精确的调整实际转速1.6从而使2差值不断减小，但由于硅油的粘滞力的天然存在，差值始终存在，无法消除。另一方面差值也会作为设定补偿转速1.7发给无刷电机1.2，这点可以通过CAN总线2.6得以实现。
无刷电机1.2通过CAN总线2.6接受ECU的设定补偿转速1.7，并以设定补偿转速1.7为目标转速来驱动转子部分3.1；无刷电机1.2通过无刷电机控制电路，实现三相PWM控制，并驱动转子部分3.1，转子部分3.1产生转速补偿值1.8，转速补偿值1.8传递到硅油离合器1.1上，并修正硅油离合器1.1的实际转速1.6，使实际转速1.6与设定转速1.3相等。无刷电机1.2通过供电线2.7与来实现电池组供电1.5。
定子部分3.3包括三相定子绕组、电枢和无刷电机控制电路，无刷电机控制电路一方面接收ECU中的设定补偿转速1.7；另一方面通过三相定子绕组，调整转子部分3.3的输出转速，同时反馈补偿转速给ECU，形成闭环控制。
无刷电机控制电路包括磁场相位测量模块4.3、MCU芯片4.4、电源模块4.5、保护模块4.6和PWM驱动模块4.7。MCU芯片4.4是核心控制部件，以ECU发送的设定补偿转速1.7为目标，通过PWM驱动模块4.7来驱动转子部分3.1旋转，进而传递给硅油离合器1.1，补偿离合器的实际转速1.6，最终使实际转速1.6与设定转速1.3相等。相位测量模块4.3通过反向电流闭环控制的方法，确认转子部分3.1的转动环的实时相位，并将该相位信息发送给MCU芯片，MCU芯片4.4将依据内部算法，驱动转动环无缝旋转。电源模块4.5是一个降压模块，将电池组供应的高压电转化为无刷电机1.2电路中各低压模块所需的供电。保护模块4.6能防止三相定子绕组的反向电压危害，以及过电压和过电流对于无刷电机1.2的影响；当无刷电机1.2堵转时，还会触发堵转保护。
本发明的工作原理：
整车ECU通过螺线管2.5，将设定转速1.3输入到螺线管线圈4.1中，根据电磁感应，硅油离合器1.1中将产生磁场强度不同的电磁场，引起硅油离合器1.1工作腔体中硅油量的数量变换，从而形成不同大小的硅油粘滞力；结合发动机通过法兰轴2.4传递的机械扭矩1.4，硅油离合器1.1可输出不同扭矩以驱动风扇。
硅油离合器1.1的输出扭矩会驱动扇叶，扇叶的实际转速1.6将通过螺线管2.5中的霍尔传感器4.2反馈给ECU，与输入的设定转速1.3形成闭环控制。由于硅油的粘滞力，传统离合器发送的扭矩始终无法精确控制风扇的转速，设定转速1.3和实际转速1.6间始终存在波动和差值。
ECU将依据设定转速1.3和实际转速1.6的差值设置设定补偿转速1.7，该转速信号会通过CAN总线2.6，发往无刷电机1.2中的MCU芯片4.4，MCU芯片4.4将按照设定补偿转速1.7，通过PWM驱动模块4.7发送PWM信号用于驱动转子部分3.1，转子部分3.1的转速一方面作为转速补偿值1.8反馈给ECU，形成闭环控制，提高补偿精度；另一方面转速将对离合器的实际转速1.6进行补偿，使设定转速1.3和实际转速1.6的差异极小，甚至完全一致。随着转子部分3.1的运动，磁场测量模块4.3会不断计算转子部分3.1运动的相位位置，并反馈给MCU芯片4.4，MCU芯片4.4会依据相位位置，发送合适的PWM信号。
当无刷电机1.2发生意外故障，比如输入电压超过安全值，电流超过安全值，电机堵转而无法运动或者无刷电机1.2高温时，保护模块4.6会发送相关信息给MCU芯片4.4，MCU芯片4.4会进行判断，并通过PWM驱动模块4.7输出合适信号，对无刷电机1.2进行保护驱动，同时故障代码将反馈ECU。
本发明的工作模式：
1、纯电动工作模式，适用于发动机待机时：
硅油离合器目标转速1.3为0rpm(转/每分钟)给电控硅油离合器1.1部分，故此时离合器其机械硅油驱动部分功能关闭，离合器不在消耗发动机的机械功率，离合器机械驱动部分也不输出驱动风扇的扭矩。同时ECU端通过内部需要转速的标定参数数据，来设定电机驱动设定补偿转速1.7给离合器电驱动部分无刷电机1.2，无刷电机1.2通过消耗整车电池组1.5的电能进行供电输入，无刷电机1.2根据整车电能以及ECU端电机补偿转速信号来输出电机扭矩传递给离合器输出部分，离合器输出部分与风扇扇叶固定，进而控制离合器输出的风扇转速。该纯电模式下，离合器仅仅消耗整车电能，不消耗燃油发动机的机械能。
2、纯机械模式，适用于无刷电机进入保护时或发生故障时：
该模式下，参考图1。整车电池组1.5断开对离合器的供电，同时ECU设定风扇转速补偿为0rpm(转/分钟)。离合器电驱动部分功能关闭。离合器不在消耗混合动力车型的电池组电能，离合器电驱动部分不输出驱动风扇的扭矩。同时参考图2，燃油发动机输出机械扭矩给离合器法兰轴2.4，法兰轴2.4传递发动机机械扭矩给离合器1.1，离合器通过内部电控硅油离合器的设计结构，结合ECU传递给离合器的设定目标转速信号，输出驱动风扇扭矩来驱动风扇运转。该纯机械驱动模式下，离合器仅仅消耗整车燃油发动机的机械能，不消耗燃油发动机的电能，来驱动新型混动离合器的运转及扭矩输出。
3、混动模式，此时发动机和无刷电机均正常工作：
该模式下，如上述两种模式同时参与扭矩输出。混合动力电机电控硅油离合器的动力源是燃油发动机的机械能，也可以是整车储存的电能。根据ECU不同的控制策略，来控制两种模式混动离合器扭矩的输出比例，来满足整车的不同使用工况。达到整车不同的特征功能。
混动模式如果电能输出扭矩100％，机械能消耗0％。则可以解决燃油发动机熄火后，离合器可以通过电能输出扭矩驱动风扇运转，给空调系统冷凝器散热，满足整车热系统散热功能。
本发明具有以下优点：
1、当风扇进入怠速后，整车电能较富裕，混合动力电机电控硅油离合器此时工作条件为：机械模式断开，离合器不在消耗燃油发动机机械能，纯电模式启动，同时无刷电机1.2提供风扇旋转反向扭矩遏制风扇怠速时扭矩，控制风扇转速为0转，降低因风扇怠速消耗的燃油发动机能源；
2、在整车熄火后，燃油发动机无法提供机械动力给离合器，离合器纯机械驱动模式无法启动。但是此时纯电模式可以介入提供离合器输入扭矩，离合器根据整车散热工况需要，输出对应扭矩，驱动风扇运转，满足空调系统冷凝器的散热；
3、整车刚启动时，发动机负载很低，内部冷却液温度较低，发动机不需要散热系统零件工作而需要快速暖机达到自己的最佳工作温度，此时在发动机怠速下，机械驱动模式的离合器分离时间较长，离合器无法快速降低输出扭矩。此时纯电模式介入，提供反向遏制扭矩快速降低离合器输入扭矩，降低风扇转速，减少不必要的冷却风量。为发动机提供快速暖机。
4、风扇正常运转时，电动驱动模式和机械驱动模式共同介入控制离合器输出扭矩，由于纯机械模式下，离合器虽然通过PID闭环控制输出扭矩，但是由于流体传递扭矩的受影响因素很多，导致风扇转速控制精度最高为±50rpm；此时纯电模式介入离合器扭矩精确输出，作为补偿机械驱动的不稳定扭矩，提高风扇的转速精度。
5、风扇工作在设定转速时，由于纯机械模式下离合器的输出扭矩不稳定，导致风扇转速出现固定评率型的震荡，产生噪声。经过纯电模式的扭矩补偿，提高新型离合器输出扭矩的稳定性。提高整车舒适性，使整车水温控制更稳定，延长发动机使用寿命。
6、通过设计模型计算，以混动车型400～600马力范围，匹配硅油风扇直径750mm。燃油发动机功率点转速1900rpm，风扇速比1.38下为例计算混动离合器的功率节省。混动离合器驱动风扇转速为1900*1.38＝2622rpm；驱动该风扇在2622rpm转速的功率至少35Kw。如附图7所示，负载时间在1～2min内。混动离合器电驱动消耗功率为0Kw，由于需要驱动风扇转速为2622rpm，功率35Kw，考虑混动离合器内部滑差热功率机械损失3～5Kw。故混动离合器消耗总功率在32～38Kw，加上驱动混动离合器皮带轮功率消耗在5～8Kw，则此时发动机驱动离合器的总功耗在43～45KW。而在负载时间3～4min内。在纯电功率驱动的辅助下，纯电功率提供11～13Kw的驱动功率，而混动离合器输出总功率不变(因为混动离合器驱动风扇转速仍在2622rpm)，离合器滑差热和皮带轮功率损失不变，故计算发动机驱动混动离合器总功耗降低到34～35Kw。此状态降低燃油发动机10Kw左右的机械消耗功率。节省发动机消耗功率，降低发动机油耗。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种混合动力型电机电控硅油风扇离合器，包括前盖、主动盘、后盖、法兰轴和螺线管，所述后盖与风扇固定连接，所述前盖与后盖固定连接，所述主动盘设置在前盖和后盖之间，所述法兰轴穿过后盖与主动盘螺纹连接，所述法兰轴与发动机曲轴或皮带轮连接，所述螺线管设置在法兰轴上，与ECU连接，其特征在于：还包括无刷电机，所述无刷电机包括定子部分和转子部分，所述转子部分与后盖固定连接，所述定子部分与发动机缸体固定；
整车ECU通过螺线管，将设定转速输入到螺线管线圈中，根据电磁感应，硅油离合器中将产生磁场强度不同的电磁场，引起硅油离合器工作腔体中硅油量的数量变化，从而形成不同大小的硅油粘滞力；结合发动机通过法兰轴传递的机械扭矩，硅油离合器可输出不同扭矩以驱动风扇；
硅油离合器的输出扭矩会驱动扇叶，扇叶的实际转速将通过螺线管中的霍尔传感器反馈给ECU，与输入的设定转速形成闭环控制；由于硅油的粘滞力，设定转速和实际转速间存在波动和差值；
ECU将依据设定转速和实际转速的差值设置设定补偿转速，设定补偿转速信号会通过CAN总线，发往无刷电机中的MCU芯片，MCU芯片将按照设定补偿转速，通过PWM驱动模块发送PWM信号用于驱动转子部分，转子部分的转速一方面作为转速补偿值反馈给ECU，形成闭环控制，提高补偿精度；另一方面转速将对离合器的实际转速进行补偿，使设定转速和实际转速趋于一致；随着转子部分的运动，磁场测量模块会不断计算转子部分运动的相位位置，并反馈给MCU芯片，MCU芯片会依据相位位置，发送PWM信号；
纯电动工作模式，适用于发动机待机时：
离合器的机械硅油驱动部分功能关闭，离合器机械驱动部分不输出驱动风扇的扭矩；同时ECU通过内部需求转速的标定参数数据，来设定电机驱动设定补偿转速给无刷电机，无刷电机通过消耗整车电池组的电能进行供电输入，无刷电机根据整车电能以及ECU电机补偿转速信号来输出电机扭矩传递给离合器输出部分，离合器输出部分与风扇扇叶固定，进而控制离合器输出的风扇转速；纯电模式下，离合器仅消耗整车电能，不消耗燃油发动机的机械能；
纯机械模式，适用于无刷电机进入保护时或发生故障时：
整车电池组断开对离合器的供电，离合器电驱动部分功能关闭，离合器电驱动部分不输出驱动风扇的扭矩；燃油发动机输出机械扭矩给离合器法兰轴，法兰轴传递发动机机械扭矩给离合器，离合器通过内部电控硅油离合器的设计结构，结合ECU传递给离合器的设定目标转速信号，输出驱动风扇扭矩来驱动风扇运转；纯机械驱动模式下，离合器仅消耗整车燃油发动机的机械能，不消耗整车的电能，来驱动混动离合器的运转及扭矩输出；
混动模式，此时发动机和无刷电机均正常工作，根据ECU不同的控制策略，控制纯电动工作模式和纯机械模式的混动离合器扭矩的输出比例，来满足整车的不同使用工况。
2.根据权利要求1所述的混合动力型电机电控硅油风扇离合器，其特征在于：所述螺线管内设有线圈，ECU发送的设定转速信号在线圈中形成不同占空比的PWM电压信号，并通过电磁感应在离合器中形成变化磁场，从而改变离合器工作腔中的硅油量，从而调整风扇的转速。
3.根据权利要求1所述的混合动力型电机电控硅油风扇离合器，其特征在于：所述螺线管内设有霍尔传感器，当风扇旋转时，霍尔传感器的磁场强度会变化，并发送方波电压信号，方波电压信号被ECU接收，并计算成为实际转速。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113530658B (zh) * 2021-07-09 2022-11-01 东风马勒热系统有限公司 无线束电控硅油离合器
CN113586223B (zh) * 2021-08-27 2022-11-29 潍柴动力股份有限公司 电控硅油风扇的转速控制方法及装置、车辆
CN114810317B (zh) * 2022-04-24 2023-05-12 一汽解放汽车有限公司 一种硅油风扇离合器控制方法及控制系统
CN115163279B (zh) * 2022-06-30 2024-04-19 东风马勒热系统有限公司 电控硅油离合器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874072A (en) * 1987-11-10 1989-10-17 Eaton Corporation Viscous fan drive control with integrated speed sensor
WO2010059596A2 (en) * 2008-11-23 2010-05-27 Borgwarner Inc. Fan drive system with lubrication flow system
CN103925062A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 徐州重型机械有限公司 发动机舱冷却散热装置
CN104302881A (zh) * 2014-05-16 2015-01-21 株式会社小松制作所 作业车辆及作业车辆的控制方法
CN104769246A (zh) * 2014-12-04 2015-07-08 株式会社小松制作所 作业车辆
CN205154364U (zh) * 2015-12-10 2016-04-13 广西玉柴机器股份有限公司 发动机的热稳定系统
CN205876473U (zh) * 2016-07-11 2017-01-11 东风贝洱热系统有限公司 一种新型电控硅油离合器
CN206129389U (zh) * 2016-11-03 2017-04-26 十堰赛弗思汽车部件有限公司 一种逆时针旋转电控柜硅油风扇离合器
WO2017110644A1 (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社クボタ 作業機の冷却制御システム及び作業機
CN110925073A (zh) * 2019-11-27 2020-03-27 东风商用车有限公司 一种发动机冷却风扇控制系统

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3345340C2 (de) * 1983-12-15 1985-11-28 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Antrieb für das Kühlluftgebläse einer Brennkraftmaschine
DE4418071C1 (de) * 1994-05-24 1995-08-03 Daimler Benz Ag Antriebseinheit mit einem Elektromotor
US20020163198A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-07 Gee Thomas Scott Fail-safe engine cooling control algorithm for hybrid electric vehicle
US6802283B2 (en) * 2002-07-22 2004-10-12 Visteon Global Technologies, Inc. Engine cooling system with variable speed fan
JP2006241990A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Toyota Motor Corp 冷却装置
CN101302959A (zh) * 2008-06-17 2008-11-12 叶舟 硅油风扇离合器
DE102009011347A1 (de) * 2008-11-20 2010-05-27 Licos Trucktec Gmbh Antriebseinheit für einen Lüfter und Anordnung mit einer Antriebseinheit
DE102008063702A1 (de) * 2008-12-19 2010-06-24 Behr Gmbh & Co. Kg Lüfterantrieb, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
WO2011047243A2 (en) * 2009-10-17 2011-04-21 Borgwarner Inc. Hybrid fan drive with cvt and electric motor
CN102575563B (zh) * 2009-10-17 2015-07-01 博格华纳公司 带有电动机的混合动力型风扇驱动器
CN103502670B (zh) * 2011-04-13 2017-10-20 博格华纳公司 压缩弹簧构件
CN102155424B (zh) * 2011-04-14 2012-05-30 江苏浩峰汽车附件有限公司 一种用于汽车发动机冷却风扇的pwm调速模块
CN202833738U (zh) * 2012-10-23 2013-03-27 温州车舟汽车部件有限公司 前置式电控硅油风扇离合器
DE102012022195B4 (de) * 2012-11-08 2017-08-10 Borgwarner Inc. Vorrichtung zum Antrieb eines Nebenaggregates einer Brennkraftmaschine
CN203146091U (zh) * 2013-04-22 2013-08-21 瑞安市日正汽车部件有限公司 一种智能无刷散热器风扇
US10594188B2 (en) * 2013-09-04 2020-03-17 Graco Minnesota Inc. Free wheeling motor fan
CN104728302A (zh) * 2013-12-19 2015-06-24 博格华纳公司 带有摩擦离合器和电动马达的附件驱动器
US20160017894A1 (en) * 2014-07-15 2016-01-21 Borgwarner Inc. Coolant pump with heat sinking to coolant
US20160252000A1 (en) * 2015-02-28 2016-09-01 Borgwarner Inc. Dual mode cooling pump with over-running clutch
US10030717B2 (en) * 2015-06-29 2018-07-24 Ford Global Technologies, Llc Liquid cooled fan clutch
CN106523145A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 博格华纳公司 辅助驱动装置
CN205532829U (zh) * 2016-04-26 2016-08-31 上海汽车集团股份有限公司 智能发动机冷却装置及车辆
JP6539629B2 (ja) * 2016-09-29 2019-07-03 日立建機株式会社 作業機械のクラッチ制御装置
CN207647598U (zh) * 2017-12-28 2018-07-24 温州车舟汽车部件有限公司 一种电控硅油风扇离合器
CN110242680A (zh) * 2019-07-01 2019-09-17 东风马勒热系统有限公司 一种螺线管前置式电控硅油离合器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874072A (en) * 1987-11-10 1989-10-17 Eaton Corporation Viscous fan drive control with integrated speed sensor
WO2010059596A2 (en) * 2008-11-23 2010-05-27 Borgwarner Inc. Fan drive system with lubrication flow system
CN103925062A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 徐州重型机械有限公司 发动机舱冷却散热装置
CN104302881A (zh) * 2014-05-16 2015-01-21 株式会社小松制作所 作业车辆及作业车辆的控制方法
CN104769246A (zh) * 2014-12-04 2015-07-08 株式会社小松制作所 作业车辆
CN205154364U (zh) * 2015-12-10 2016-04-13 广西玉柴机器股份有限公司 发动机的热稳定系统
WO2017110644A1 (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社クボタ 作業機の冷却制御システム及び作業機
CN205876473U (zh) * 2016-07-11 2017-01-11 东风贝洱热系统有限公司 一种新型电控硅油离合器
CN206129389U (zh) * 2016-11-03 2017-04-26 十堰赛弗思汽车部件有限公司 一种逆时针旋转电控柜硅油风扇离合器
CN110925073A (zh) * 2019-11-27 2020-03-27 东风商用车有限公司 一种发动机冷却风扇控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
车辆冷却风扇驱动调速技术的发展;杨延荣等;《拖拉机与农用运输车》;20090815;第3-5页 *

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