CN113006925B - 一种汽车风扇的无极调速方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车风扇的无极调速方法、装置及系统。所述方法通过计算风扇当前转速和风扇需求转速并根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。所述装置包括风扇当前转速计算模块、风扇需求转速计算模块、风扇转速控制模块，从而通过风扇当前转速计算模块计算风扇当前转速、通过风扇需求转速计算模块计算风扇需求转速，最后通过风扇转速控制模块根据前述计算的风扇当前转速和风扇需求转速对风扇转速进行无极调速。所述系统包括所述装置、电磁阀和硅油腔，从而在所述装置计算得出风扇当前转速和风扇需求转速后通过电磁阀的换向和硅油腔的打开与关闭来对风扇当前转速进行无极调速。

Description

一种汽车风扇的无极调速方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及汽车风扇的无极调速领域，涉及一种汽车风扇的无极调速方法、装置及系统。

背景技术

目前，现有技术中的柴油发动机的风扇运行装置由数字量压力开关、发动机ECU(电控单元)、硅油腔、电磁阀等组成，该装置通过发动机ECU(电控单元)采集空调管路上的数字量压力开关信号的通断状态，并将其做为输入条件来判断发动机散热风扇是否需要开启或关闭，控制方式简单。该方案中的风扇通过硅油腔总成间接与发动机曲轴软相连，硅油腔室中充满了硅油，硅油具有很强的附着力，当电磁阀通电后，在发动机的高速运转下，硅油腔室中的硅油被“甩出”，实现风扇与发动机曲轴分离，硅油腔起到与离合器类似的作用；当电磁阀断电换向后，硅油逐渐回流到硅油腔内，当腔室充满硅油后，风扇转速与发动机转速趋于同步，实现“直连”全速控制。

然而，虽然现有技术方案能实现发动机风扇的控制，但仍存在许多不足，例如，首先，该方案无法长期非线性地控制风扇转速，当发动机的转速处于高转速区间时，风扇转速也高，从而使得发动机做部分无用功，导致功耗浪费；其次，该方案无法根据不同工况下的发动机散热需求进行精确控制；同时，该方案没有对相关输入信号进行故障诊断，故障排查难度大。

综上可知，现有的解决方案往往存在无法长期非线性地、安全地控制风扇转速、发动机功耗浪费并且故障难以排查的问题。因此，当前迫切地需求一种能够无极调速的、减少发动机功耗浪费且能方便地进行故障排查的汽车风扇的无极调速方法、装置及系统，以解决汽车风扇的无极调速领域普遍存在的上述问题。

发明内容

针对现存的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种汽车风扇的无极调速方法，该方法实现了汽车风扇的无极调速控制，解决了现有技术中普遍存在的发动机功耗浪费的问题，从而减少了发动机功耗浪费，提高了发动机的效率。

本发明提供了一种汽车风扇的无极调速方法，该方法包括：获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值,并根据风扇当前频率计算风扇当前转速；根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表,确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型,计算风扇需求转速；以及根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

在一个实施例中，该方法还包括：检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

在一个实施例中，在根据该风扇需求转速和该风扇当前转速之间的数量大小关，调整控制风扇转速控制占空比之后，还包括：在调整当前风扇转速过程中，根据风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与该第二预设值的第二关系，并根据该第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。

在一个实施例中，该方法还包括当检测到风扇驱动引脚或风扇当前转速的采集值异常时，向用户提示故障信息。

本发明还提供了一种汽车风扇的无极调速装置，该汽车风扇的无极调速装置包括风扇当前转速计算模块、风扇需求转速计算模块、风扇转速控制模块；其中，所述风扇当前转速计算模块用于获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值，并根据风扇当前频率计算风扇当前转速；所述风扇需求转速计算模块用于根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型，计算风扇需求转速；所述风扇转速控制模块用于根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

在一个实施例中，该汽车风扇的无极调速装置还包括风扇转速控制条件模块，所述风扇转速控制条件模块用于：检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

在一个实施例中，该汽车风扇的无极调速装置还包括风扇控制状态模块，该风扇控制状态模块用于在调整当前风扇转速过程中，根据该风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与该第二预设值的第二关系，并根据该第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。

在一个实施例中，该汽车风扇的无极调速装置还包括故障提示模块，该故障提示模块用于：当检测到风扇驱动引脚或风扇当前转速的采集值异常时，向用户提示故障信息。

本发明还提供了一种汽车风扇的无极调速系统，该系统包括：电磁阀、硅油腔以及如上所述的汽车风扇的无极调速装置。

在一个实施例中，根据该数量大小关系调整控制风扇转速控制占空比，具体为：当风扇需求转速低于风扇实际转速时，该风扇转速控制模块控制风扇电磁阀换向，硅油腔打开，在发动机的高速运转下，硅油腔中的硅油被“甩出”，从而使风扇处于“脱离”状态，使风扇转速控制占空比增大；当风扇需求转速高于风扇实际转速时，该风扇转速控制模块控制电磁阀断电换向恢复，硅油逐渐回流到硅油腔内，从而使风扇处于“直连”状态，使风扇转速控制占空比减小。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明提供了一种汽车风扇的无极调速方法、装置及系统，通过计算风扇当前转速和风扇需求转速并根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比，从而使得该方法、装置及系统不仅实现了汽车风扇的无极调速，还在能够长期地、安全地进行汽车风扇的无极调速的基础上，减少了发动机功耗的浪费。

进一步地，本发明提供的汽车风扇的无极调速方法、装置及系统还通过检测异常的采集值从而对相关信号进行故障诊断，降低故障排查难度。

进一步地，本发明提供的汽车风扇的无极调速装置还能进行可裁剪移植，从而缩短用于不同汽车的汽车风扇的无极调速装置二次开发周期，易于平台扩展。

附图说明

下文将结合说明书附图对本发明进行进一步的描述说明，其中：

图1示出了根据本发明的一种汽车风扇的无极调速方法的一个实施例的逻辑流程图；

图2示出了根据本发明的一种汽车风扇的无极调速方法的另一实施例的逻辑流程图；

图3示出了本发明的一种汽车风扇的无极调速装置的一个实施例的结构图；

图4示出了本发明的一种汽车风扇的无极调速装置的一个优选实施例的结构图；

图5示出了本发明的汽车风扇的无极调速系统的一个实施例的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1示出了根据本发明的一种汽车风扇的无极调速方法的一个实施例的逻辑流程图，该方法包括如下步骤：

S1:获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值,并根据风扇当前频率计算风扇当前转速。

其中，发动机转速可从发动机电控单元直接获取，空调压力值可由空调压力模拟量信号计算得出，风扇当前转速可由风扇当前频率计算得出。

S2:根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表,确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型,计算风扇需求转速。

其中，通过预设的风扇转速控制占空比查询表，查询与步骤S1中计算得出的空调压力值和发动机转速相对应的风扇转速控制占空比。在获取风扇控制占空比之后，可以根据预设的风扇需求转速计算模型计算出风扇需求转速。

S3:根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

其中，当风扇需求转速小于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比增大，从而控制风扇当前转速减小；当风扇需求转速大于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比减小，从而控制风扇当前转速增大。

相比现有技术而言，上述根据本发明的汽车风扇的无极调速方法通过对风扇转速控制占空比的控制以及对风扇控制使能状态的判断反馈，对汽车风扇实现了长期非线性的无极调速，同时减少了发动机功耗的浪费。

实施例二

图2示出了根据本发明的一种汽车风扇的无极调速方法的另一实施例的逻辑流程图，该方法包括如下步骤：

S1:检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

其中，需要通过检测点火开关挡位情况和发动机的启动状态判断是否开始进行风扇转速控制。例如，在点火开关挡位为ON，发动机启动状态为启动时，判断认为可以开始进行风扇转速控制。

S2:获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值,并根据风扇当前频率计算风扇当前转速。

其中，发动机转速可从发动机电控单元直接获取，空调压力值可由空调压力模拟量信号计算得出，风扇当前转速可由风扇当前频率计算得出。

S3:根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表,确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型,计算风扇需求转速。

其中，通过预设的风扇转速控制占空比查询表，查询与步骤S1中计算得出的空调压力值和发动机转速相对应的风扇转速控制占空比。在获取风扇控制占空比之后，可以根据预设的风扇需求转速计算模型计算出风扇需求转速。

S4:根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

其中，应先判断风扇需求转速和风扇当前转速之间的数量大小关系，当风扇需求转速小于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比增大，从而控制风扇当前转速减小；当风扇需求转速大于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比减小，从而控制风扇当前转速增大。

在调整控制风扇转速控制占空比的过程中，计算风扇控制频率，并在调整当前风扇转速过程中，根据该风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与该第二预设值的第二关系，并根据该第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。

其中，根据风扇控制频率对风扇转速控制占空比进行实时检测，从而判断风扇控制使能状态，进而根据风扇控制使能状态调控风扇转速控制过程。具体地，事先预设第一预设值和第二预设值，当风扇转速控制占空比高于第一预设值时，判断风扇已处于完全“脱离”状态，风扇使能状态为关闭，停止风扇转速控制；当风扇转速控制占空比低于第二预设值时，判断风扇已处于完全“直连”状态，风扇使能状态为打开，开始风扇转速控制；唯有当风扇转速控制占空比处于第一预设值和第二预设值之间时，判断认为风扇处于无极调速状态，风扇使能状态为控制调节状态，从而可以根据风扇当前转速和风扇需求转速进行风扇转速的无极调速。在上述过程中，当检测到风扇驱动引脚异常或者风扇转速值采集异常时，向用户提示故障信息，使得用户可以根据故障信息进行故障诊断。其中，故障信息可以是预设的故障显示码(不同的故障显示码预设用于对应不同的故障)也可以是预设的故障报警信息(可以是文字、声音或图标形式)；故障诊断的方式可以是用户主动使用诊断仪读取故障信息，也可以是被动地接收故障信息。

相比现有技术而言，上述根据本发明的汽车风扇的无极调速方法：通过对风扇转速控制占空比的控制以及对风扇控制使能状态的判断反馈，对汽车风扇实现了长期非线性的无极调速，同时减少了发动机功耗的浪费；故障提示功能能够使得用户方便地进行故障诊断，降低了故障排查的难度。

实施例三

图3示出了本发明的一种汽车风扇的无极调速装置101的一个实施例的结构图，该汽车风扇的无极调速装置101包括风扇当前转速计算模块1011、风扇需求转速计算模块1012、风扇转速控制模块1013。

风扇当前转速计算模块1011用于获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值，并根据风扇当前频率计算风扇当前转速。

风扇需求转速计算模块1012用于根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型，计算风扇需求转速。

风扇转速控制模块1013用于根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

当需要对汽车风扇进行无极调速时，汽车风扇的无极调速装置101先控制风扇当前转速计算模块1011获取发动机转速，并计算空调压力值和风扇当前转速，再控制风扇需求转速计算1012计算风扇需求转速，最后控制风扇转速控制模块1013判断风扇当前转速和风扇需求转速之间的数量大小关系，当风扇需求转速小于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比增大，从而控制风扇当前转速减小；当风扇需求转速大于风扇当前转速时，控制风扇转速控制占空比减小，从而控制风扇当前转速增大。

在一个优选实施例中，如图4所示，汽车风扇的无极调速装置101还包括风扇转速控制条件模块1014、风扇控制状态模块1015以及故障提示模块1016。

风扇转速控制条件模块1014检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

风扇控制状态模块1015用于在调整当前风扇转速过程中，根据风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与所述第二预设值的第二关系，并根据所述第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。其中，风扇控制使能状态可以是完全“脱离”状态、完全“直连”状态或控制调节状态，当且仅当风扇控制使能状态为无极调速状态时，可以根据风扇当前转速和风扇需求转速进行风扇转速的无极调速。

故障提示模块1016用于当检测到风扇驱动引脚或风扇当前转速的采集值异常时，向用户提示故障信息，使得用户可以根据故障信息进行故障诊断。其中，故障信息可以是预设的故障显示码(不同的故障显示码预设用于对应不同的故障)也可以是预设的故障报警信息(可以是文字、声音或图标形式)；故障诊断的方式可以是用户主动使用诊断仪读取故障信息，也可以是被动地接收故障信息。

相比现有技术而言，上述根据本发明的汽车风扇的无极调速装置：通过对风扇转速控制占空比的控制以及对风扇控制使能状态的判断反馈，对汽车风扇实现了长期非线性的无极调速，同时减少了发动机功耗的浪费；能够通过软件裁剪移植到不同的平台，容易推广应用，缩短软件二次开发周期；通过无极调速装置中包括的故障提示模块能够使得用户方便地进行故障诊断，从而降低了故障排查的难度。

实施例四

图5示出了本发明的汽车风扇的无极调速系统1的一个实施例的结构图，该系统1包括：如上所述的汽车风扇的无极调速装置、电磁阀102以及硅油腔103，硅油腔103中包含硅油1031。

其中，该汽车风扇的无极调速系统1的汽车风扇的无极调速装置按如上述实施例所述的方法计算风扇当前转速和风扇需求转速，并在风扇需求转速低于风扇当前转速时，通过风扇转速控制模块1013控制风扇的电磁阀102换向，使得硅油腔103随之打开，在发动机的高速运转下，硅油腔103中的硅油1031被“甩出”，从而使风扇处于“脱离”状态，使风扇转速控制占空比增大；当风扇需求转速高于风扇当前转速时，该风扇转速控制模块1013控制电磁阀103断电换向恢复，硅油1031逐渐回流到硅油腔内，从而使风扇处于“直连”状态，使风扇转速控制占空比减小。

在一个优选实施例中，如上所述的汽车风扇的无极调速装置可以是汽车风扇的无极调速装置101或汽车风扇的无极调速装置102。

相比现有技术而言，上述根据本发明的汽车风扇的无极调速系统具有许多有益效果，至少包括但不限于如下几点：

1.通过对风扇转速控制占空比的控制以及对风扇控制使能状态的判断反馈，所述汽车风扇的系统能对汽车风扇实现长期非线性的无极调速，同时减少了发动机功耗的浪费；

2.根据本发明的汽车风扇的无极调速系统的故障提示功能能够使得用户方便地进行故障诊断，从而降低了故障排查的难度；

3.能够通过软件裁剪移植到不同的平台，容易推广应用，缩短软件二次开发周期。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车风扇的无极调速方法，其特征在于，包括：

获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值,并根据风扇当前频率计算风扇当前转速；

根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表,确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型,计算风扇需求转速；以及

根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

2.根据权利要求1所述的汽车风扇的无极调速方法，其特征在于，还包括：

检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

3.根据权利要求2所述的汽车风扇的无极调速方法，其特征在于，在所述根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比之后，还包括：

在调整当前风扇转速过程中，根据风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与第二预设值的第二关系，并根据该第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。

4.根据权利要求3所述的汽车风扇的无极调速方法，其特征在于，还包括：

当检测到风扇驱动引脚或风扇当前转速的采集值异常时，向用户提示故障信息。

5.一种汽车风扇的无极调速装置，其特征在于，所述汽车风扇的无极调速装置包括风扇当前转速计算模块、风扇需求转速计算模块、风扇转速控制模块；其中，

所述风扇当前转速计算模块用于获取发动机转速、空调压力模拟量信号和风扇当前频率，根据所述空调压力模拟量信号计算空调压力值，并根据风扇当前频率计算风扇当前转速；

所述风扇需求转速计算模块用于根据所述空调压力值、所述发动机转速和预设的风扇转速控制占空比查询表确定风扇转速控制占空比，从而根据所述风扇转速控制占空比和预设的风扇需求转速计算模型，计算风扇需求转速；

所述风扇转速控制模块用于根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比。

6.根据权利要求5所述的汽车风扇的无极调速装置，其特征在于，所述汽车风扇的无极调速装置还包括风扇转速控制条件模块，所述风扇转速控制条件模块用于：

检测点火开关挡位情况和发动机启动状态，并判断所述点火开关挡位情况和发动机启动状态是否满足风扇转速控制的开始条件。

7.根据权利要求6所述的汽车风扇的无极调速装置，其特征在于，所述汽车风扇的无极调速装置还包括风扇控制状态模块，所述风扇控制状态模块用于：

在调整当前风扇转速过程中，根据风扇控制频率实时检测风扇转速控制占空比，并分别确定实时风扇转速控制占空比与第一预设值的第一关系，以及确定实时风扇转速控制占空比与第二预设值的第二关系，并根据所述第一关系和第二关系判断风扇控制使能状态。

8.根据权利要求7所述的汽车风扇的无极调速装置，其特征在于，所述汽车风扇的无极调速装置还包括故障提示模块，所述故障提示模块用于：

当检测到风扇驱动引脚或风扇当前转速的采集值异常时，向用户提示故障信息。

9.一种汽车风扇的无极调速系统，其特征在于，所述系统包括：电磁阀、硅油腔以及如权利要求5-8中任一项所述的汽车风扇的无极调速装置。

10.根据权利要求9所述的汽车风扇的无极调速系统，其特征在于，所述根据所述风扇需求转速和所述风扇当前转速之间的数量大小关系，调整控制风扇转速控制占空比，具体为：

当风扇需求转速低于风扇实际转速时，所述风扇转速控制模块控制风扇电磁阀换向，硅油腔打开，在发动机的高速运转下，硅油腔中的硅油被“甩出”，从而使风扇处于“脱离”状态，使风扇转速控制占空比增大；

当风扇需求转速高于风扇实际转速时，所述风扇转速控制模块控制电磁阀断电换向恢复，硅油逐渐回流到硅油腔内，从而使风扇处于“直连”状态，使风扇转速控制占空比减小。

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