CN114033544B - 一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，包括：车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器和油门踏板位置传感器均通过使用CAN总线与车辆的ECU连接，同时可以实现控制风扇转速的PWM控制器，接收来自ECU的命令信号后，对冷却风扇的工作状态进行可控调节。本发明还公开了一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，通过调节冷却风扇开合状态和转速，调整车辆机舱风冷系统的进风量，控制发动机出水温度、冷却系统的散热器和汽车空调系统的冷凝器始终保持在工作条件的允许范围，保证车辆的安全性、可靠性。

Description

一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及整车热管理系统技术领域，更具体的是，本发明涉及一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统及其控制方法。

背景技术

车辆运行过程中，机舱前端模块的换热性能会受到发动机负荷、发动机转速、机舱内部流场、环境温度、车辆行驶速度、冷却风扇转速以及空调运行时冷凝器对前端模块热负荷等方面的综合影响。上述影响因素导致无法实现前端模块风量的精确控制。当汽车行驶路况为高速路段时，产生较高的迎风风速，或当汽车行驶于高寒地区时，冷却风扇的工作特性随之发生显著变化，会产生“风车”现象或由于风温过低而导致过度制冷。若原车中的风扇在此时还要继续工作，大量的冷却空气经过前端模块，导致发动机水温降低，系统换热系数异常，致使发动机冷却液温度低于允许范围，影响发动机的正常工作；另外，在发动机停机之后，若冷却系统立即停止工作，发动机的热容和热惯性的影响将使机舱内的温度迅速上升，可能造成局部过热从而影响可靠性，即容易发生机舱内部塑料和橡胶管老化等热害问题，带来安全隐患。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，通过多个传感器和PWM控制器与车辆的ECU相配合，实现了冷却风扇工作状态的可控调节。

本发明还设计开发了一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，通过调节冷却风扇在多种车辆运行状态下的开合状态和转速，控制前端冷却模块保持在最佳工作范围，保证车辆的安全性和可靠性。

本发明提供的技术方案为：

一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，包括：

包括：

车速传感器，其设置在车辆的轮毂上；以及

第一温度传感器，其设置在车辆前端进气栅入口位置，用于监测环境温度；

第二温度传感器，其设置在发动机冷却水出水端，用于监测发动机冷却水温度；

第三温度传感器，其设置在空调冷凝器壁面上，用于监测空调冷凝器内换热工质的温度；

第一压力传感器，其设置在空调高压管路上；

第二压力传感器，其设置在所述空调低压管路上；

油门踏板位置传感器，其设置在所述油门踏板上；

PWM控制器，其与所述冷却风扇相连接，用于控制冷却风扇的转速；

其中，车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、油门踏板位置传感器和PWM控制器均与所述车辆的ECU相连接。

优选的是，还包括：

多个A/D转换器，其分别一一对应的设置在所述车辆的ECU与所述车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和压力传感器之间。

一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，使用所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，包括如下步骤：

步骤一、采集车速、环境温度、发动机冷却水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、空调高压管路压力、空调低压管路压力和油门踏板的位置；

步骤二、判断车辆运行状态：

若车辆行驶速度达到100km/h以上且发动机冷却水出水温度在正常范围时，PWM控制器控制冷却风扇的转速降低直至停机使发动机冷却水温度和空调冷凝器内换热工质的温度均在正常温度范围；

若车辆行驶速度达到100km/h以上且发动机冷却水出水温度超出正常温度范围时，所述PWM控制器控制冷却风扇以最高转速运转，同时ECU监测7s内发动机冷却水出水温度波动，若发动机冷却水出水温度回落，则保持当前冷却风扇的转速，直至发动机冷却水出水温度在600s内稳定在正常温度范围后，所述PWM控制器控制所述冷却风扇降低转速的同时维持发动机冷却水出水温度恒定；若发动机冷却水出水温度持续高出正常温度范围，则保持当前冷却风扇的转速，所述ECU利用语音控制系统对驾驶员进行发动机冷却系统故障提示；

若车辆处于爬坡状态或加速状态时，所述PWM控制器根据神经网络模型控制所述冷却风扇的转速使发动机冷却水出水温度和空调冷凝器内换热工质的温度维持在正常温度范围；

若车辆处于怠速状态或发动机熄火2s内的状态时，根据发动机冷却水换热需求量和空调冷凝器换热需求量，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速变化使发动机冷却水温度和空调冷凝器内换热工质的温度均在正常温度范围；

其中，所述发动机冷却水温度的正常温度范围为95℃±5℃，所述空调冷凝器内换热工质的温度的正常温度范围为110℃±5℃。

优选的是，所述神经网络模型的输入为：发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机冷却水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、车速、环境温度、空调高压管路压力和空调低压管路压力；

所述神经网络模型的输出为冷却风扇的估计转速。

优选的是，所述PWM控制器根据神经网络模型控制所述冷却风扇的转速具体包括：

所述PWM控制器以神经网络模型输出的冷却风扇的估计转速作为输入占空比的变化依据，对冷却风扇的转速进行调节；

其中，所述输入占空比与冷却风扇的电机电压满足：

U＝-0.1517S+15.01；

式中，U为冷却风扇的电机电压，S为输入占空比；

所述冷却风扇的电机电压与冷却风扇的转速满足：

U＝0.005387n+0.2205；

式中，n为冷却风扇的转速。

优选的是，所述发动机冷却水换热需求量满足：

Q₁＝M_P·C·(T₂-T₁)；

式中，Q₁为发动机冷却水换热需求量，M_P为发动机冷却水量，C为比热容，T₂为发动机冷却水温度，T₁为目标设定温度；

其中，在发动机停机后，所述目标设定温度为30±5℃；

在发动机稳定运转时，所述目标设定温度为90℃。

优选的是，所述空调冷凝器换热需求量满足：

Q₂＝M_J·L；

式中，Q₂为空调冷凝器换热需求量，M_J为空调冷凝器冷却工质质量，L为制冷剂相变潜热。

优选的是，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速变化具体包括：

若发动机怠速运转、空调运行且T₁≤T₂时，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速满足Q_Y≥Q₁+Q₂的最小值；

若发动机熄火时，所述PWM控制器控制所述冷却风扇以最高转速运转，直至所述发动机冷却水温度下降到正常温度范围时关闭所述冷却风扇；

其中，若当前冷却风扇的转速使Q_Y≥Q₁+Q₂，则保持所述冷却风扇的转速恒定；

若当前换热量不满足Q_Y≥Q₁+Q₂，则所述PWM控制器控制所述冷却风扇在当前转速的基础上以40n/min的变化频率进行转速的增加，直至Q_Y≥Q₁+Q₂时固定所述冷却风扇的转速；

式中，Q_Y为换热量。

优选的是，所述换热量满足：

Q_Y＝A·[0.65·(T_s-T_a)+4ω]·(T_s-T_a)；

式中，A为前端冷却模块的换热面积，T_s为前端冷却模块中冷却液温度，T_a为风温，ω为来流风速。

本发明所述的有益效果：

本发明设计开发的一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，通过多个传感器和车辆的ECU相配合，实现了车辆多种工作参数的全面监测，同时PWM控制器与车辆的ECU相配合，能够根据车辆的多种工作参数对冷却风扇的工作状态进行同步可控调节。

本发明设计开发的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，对车辆运行中迎风温度及迎风速度复合影响条件下前端模块的换热风量进行调节，充分考虑到不同的外界影响因素对前端模块性能造成的影响，通过调节冷却风扇在多种车辆运行状态下的开合状态和转速，控制发动机冷却水温度、冷却系统的散热器和车辆的冷凝器始终保持在工作条件的允许范围，满足车辆运行中的经济性需求、动力需求、可靠性与耐久性的综合性要求。

附图说明

图1为本发明所述按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法的流程示意图。

图2为本发明所述前端散热模块的装配示意图。

图3为本发明所述情况一的控制流程示意图。

图4为本发明所述情况二的控制流程示意图。

图5为本发明所述MATLAB中的神经网络模型的示意图。

图6为本发明所述占空比的原理示意图。

图7为本发明所述输入占空比与冷却风扇的电机电压的拟合曲线示意图。

图8为本发明所述冷却风扇的电机电压与冷却风扇的转速的拟合曲线示意图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供的一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统包括：车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、空调工作状态传感器(管路压力传感器)、转速传感器和PWM控制器。

其中，车速传感器设置在车辆的轮毂上；第一温度传感器设置在车辆前端进气栅入口位置，用于监测环境温度；第二温度传感器设置在发动机冷却水出水端，用于监测发动机冷却水温度；第三温度传感器设置设置在空调冷凝器壁面上，用于监测空调冷凝器内换热工质的温度；空调工作状态传感器包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器设置在空调高压管路上，第二压力传感器设置在所述空调低压管路上，且第一压力传感器和第二压力传感器用于监测空调的高低压管路的压力，所述第一压力传感器和第二压力传感器相结合获得空调的高低压管路差，用于判断空调是否开始工作；油门踏板位置传感器设置在所述油门踏板上；PWM控制器与所述冷却风扇相连接，用于控制冷却风扇的转速；并且，车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、油门踏板位置传感器和PWM控制器均通过CAN总线技术与车辆ECU联接，所述PWM风扇转速控制器接收来自车辆ECU的冷却风扇转速命令信号并对冷却风扇的工作状态进行变速调节，实现冷却风扇转速的灵活控制。

其中，所述车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、空调工作状态传感器均为现代商用汽车标准配置元件，其原理是传感器接收相应信号并通过A/D转换器将数字信号转换为电信号，进而传递给车辆ECU，待车辆ECU对各种信号进行处理；同时第三温度传感器也通过A/D转换器将数字信号转换为电信号，进而传递给车辆ECU。

所述车辆ECU接收CAN总线传递来的车辆行驶速度、发动机冷却水温度信号、空调工作状态信号后，判断当前发动机所处运行状态(包括转速、负荷、冷却水温度)与空调运行状态(开闭与热负荷)；

如图2所示，所述前端冷却模块包括：空调冷凝器、散热器和冷却风扇。

所述第三温度传感器固定在如图2中的前端散热模块的空调冷凝器壁面上，用于监测空调冷凝器内换热工质的温度，并同样传递给车辆ECU。

本发明设计开发的一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，通过多个传感器和车辆的ECU相配合，实现了车辆多种工作参数的全面监测，同时PWM控制器与车辆的ECU相配合，能够根据车辆的多种工作参数对冷却风扇的工作状态进行同步可控调节。

本发明还提供了一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，使用所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，包括如下步骤：

步骤一、采集车速、环境温度(即为风温)、发动机冷却水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、空调高压管路压力、空调低压管路压力和油门踏板的位置；

步骤二、所述的车辆ECU判断当前发动机及空调运行状态，主要包括三种车辆运行状况：

情况一、当车辆行驶速度达到100km/h以上时，车体前端进气栅口进入风量增多，舱体内对流换热能力增强，将直接导致发动机冷却水温下降，并且此时冷却风扇的吸风作用可以忽略，冷却风扇转速变化对整体吸风量影响几乎为0，若继续以较大转速使用冷却风扇将导致风扇的能量浪费；这时所述PWM控制器接收到来自ECU的命令指示，控制风扇降低风扇转速或彻底停止工作，由进气栅口进入的高速气流直接充当机舱内对冷却液的换热工质，使发动机水温及空调冷凝器都维持在正常温度范围；

其中，如图3所示，所述ECU接收车速信号：

若车速大于100km/h且发动机冷却水出水温度在正常温度范围时，此时ECU发送停机信号至所述PWM控制器，降低冷却风扇的转速直至停机，使发动机冷却水温度和空调冷凝器内换热工质的温度均在正常温度范围；

若车速大于100km/h且发动机冷却水温度超出正常范围并有持续升高趋势，此时将风扇转速开至最高，同时ECU监测7s内发动机冷却水出水温度波动，若水温回落，则继续保持当前状态，待水温长时间(600s)稳定在正常工作温度范围后，逐渐降低风扇转速并维持水温恒定；若水温一直高出正常工作范围，此时保持冷却风扇转速开至最大，ECU利用语音控制系统对驾驶员进行发动机冷却系统故障提示，提示驾驶员对车辆进行检修操作。

其中，所述发动机冷却水温度的正常温度范围为95℃±5℃，所述空调冷凝器温度的正常温度范围为110℃±5℃。

情况二、当车辆处于爬坡路段或加速状态时，发动机负荷比初始工况(对应水平路段或匀速行驶工况)增大，系统所需散热量相对增加，原来的冷却风扇在原初始工作转速基础上响应速度的变化不能迅速地满足散热量要求的增长，将导致发动机水温超过正常工作范围，此时所述PWM控制器接收到来自ECU的命令指示，通过预存在ECU中的神经网络模型计算当前所需风扇转速，控制冷却风扇转速控制吸风量与机舱内部冷却空气循环，使发动机冷却水温和空调冷凝器内换热工质的温度维持在正常工作范围；

其中，所述爬坡路段为油门踏板位置产生变化但车速基本不变；

所述加速状态为油门踏板位置与车速同时产生变化，同时车辆的加速度大于0。

如图4所示，根据发动机出水水温、空调压力等输入参数，经过ECU存储的神经网络模型计算，输出最佳转速估计值，发动机ECU输出此转速信号传递给PWM控制器，由PWM控制器内部的转速与电机占空比及电机电压对应关系决定对风扇电机转速的具体参数进行控制；

所述神经网络计算模型，其原理是利用实验数据找到输入与输出之间的近似权值关系，然后利用这种权值关系进行仿真预估计，利用输入与输出的关系训练出神经网络，然后利用此神经网络输出得到所需预测的结果。本发明中所涉及的前端冷却模块主要服务对象是发动机和空调冷凝器在机舱内部的换热冷却，其工作状态可由发动机转速和负荷率及空调高低压管压力作为表征，确定这几个参数即可确定前端模块换热量需求。在车辆实际行驶过程中，环境温度和车辆行驶速度组成了前端冷却模块工作的外部换热环境，因此将其作为输入参数；车辆行驶过程中，冷却风扇转速的调节是整个控制策略的最终执行机构，故将风扇转速作为控制系统的输出量。

因此，基于神经网络理论将发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机冷却水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、车辆行驶车速、环境温度、空调运行状态(空调高压管路压力和空调低压管路压力)8个维度的数据作为一个输入向量，将冷却风扇运行的转速作为一个输出向量，通过MATLAB(2021a)/Neural Fitting工具箱经过数据集的训练与检验生成基于Levenberg-Marquardt函数公式的神经网络控制模型，经过训练、验证及测试，最后输出此神经网络模型底层代码存入车辆ECU作为计算依据，完成所述车辆热管理控制策略的制定；

其中，基于Levenberg-Marquardt函数的神经网络控制模型，如图5所示：展示了算法工具箱的设置面板，1为“输入-隐藏层layer1-输出层layer2-输出”结构的神经网络；2为此神经网络所选用的数学算法，即Levenberg-Marquardt函数；3为算法工具箱将此神经网络训练所用数据集划分为了训练集Training、评估集Validation与测试集Testing，经过数据运算分别得出的神经网络模型可信度R；4为神经网络算法底层数学参数；在网络训练过程中，在得到数据并选定数学函数之后，采用数据量为训练集Training：评估集Validation：测试集Testing为70％：15％：15％的比例，计算结束后通过可信度R来判定模型可信度，当R大于0.8，认为此神经网络训练成功，可以应用；针对此网络的训练，重点在于得出关于layer1和layer2的权值矩阵与偏置矩阵，其结果如表一所示：

表一layer1和layer2的权值矩阵与偏置矩阵

其中，所述占空比是指，电控脉宽调制技术领域中，通过电子控制装置对加在工作执行元件上一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制，以实现对所控制的执行元件工作状态精确、连续的控制，其原理如图6所示，其中T为PWM信号周期，T1为高电平时间(有电压输出)，T2为低电平时间(电压输出为0)，PWM信号占空比值＝T1/T；

所述PWM控制器以神经网络模型输出的冷却风扇的估计转速作为输入其占空比的变化依据，进而根据脉冲信号的占空比控制电机电压，电机根据电压大小实现对风扇转速的控制，将水温控制在最佳温度；

详细地，依据大量标定数据得出，风扇电机的电压(U，V)大小与PWM输入占空比(S，％)的关系为：

U＝-0.1517S+15.01；

其拟合曲线(部分数据)如图7所示；

详细地，依据大量标定数据得出，风扇电机的电压(U，V)大小与风扇转速(n，n/min)的对应关系式近似为：

U＝0.005387n+0.2205；

其拟合曲线(部分数据)如图8所示；

所述PWM控制器通过改变直流电机电枢上电压“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制冷却风扇电机的转速，在原常用电动风扇总成的基础上将换档调速更改为PWM控制器调速且布置在电机上，实现在不同发动机工况散热要求下的冷却风扇无级变速。

其中，当情况一与情况二同时发生时，即当车辆在车速大于100km/h且加速度大于0时，由于较高车速下风扇吸风作用近似为0，故以情况一控制方式为准。

情况三、当车辆处于怠速(较低转速)状态或刚刚停机(发动机熄火2s内)状态时，车辆ECU通过读取油门踏板位置信号(得知此时发动机转速及负荷)、空调高低压管的压力信号(得知此时空调是否仍在工作及热负荷)、发动机冷却水温度信号、前端冷却模块冷却液温度信号，判断当前发动机与空调所处状态，计算发动机冷却水换热需求量和空调冷凝器换热需求量，预估前端冷却模块的冷却风量所能满足的换热量值，最后输出冷却风扇转速变化的命令信号，控制前端冷却模块冷却液温度，保证发动机冷却水与空调冷凝器的散热需求；

其中，机舱内冷却系统的总热负荷为发动机冷却水换热需求量与空调冷凝器换热需求量之和，并且依据传热学对流换热公式计算前端冷却模块的冷却风量所能满足的换热量值：

Q_Y＝A·h·(T_s-T_a)；

式中，Q_Y为换热量，A为前端冷却模块的换热面积，h为强制对流换热系数，T_s为前端冷却模块中冷却液温度(包括空调冷凝器温度及发动机冷却水温度)，K；T_a为风温，K；(T_s-T_a)为温差；

工程应用中强制对流换热系数经验公式为：

式中，w为来流风速，m/s；

将冷却水管路迎风面换热面简化为近似平面结构处理，将对流换热系数经验公式最终简化为：

h＝0.65·(T_s-T_a)+4w；

因此换热量满足：

Q_Y＝A·h·(T_s-T_a)＝A·[0.65·(T_s-T_a)+4ω]·(T_s-T_a)；

据此就可以得到当来流风速为w，风温T_a,前端冷却模块冷却液温度T_s，冷却模块换热面积为A时，前端散热模块的冷却风量所能满足的换热量值；

而机舱内的换热需求分为发动机冷却水换热需求与空调冷凝器换热需求，其中，所述发动机冷却水换热需求量满足：

Q₁＝M_P·C·(T₂-T₁)；

式中，Q₁为发动机冷却水换热需求量，M_P为发动机冷却水量，C为比热容，T₂为发动机冷却水温度，T₁为目标设定温度；

其中，在发动机停机后，所述目标设定温度为30±5℃；

在发动机稳定运转时，所述目标设定温度为90℃。

所述空调冷凝器换热需求量满足：

Q₂＝M_J·L；

式中，Q₂为空调冷凝器换热需求量，M_J为空调冷凝器冷却工质质量，L为制冷剂相变潜热(关于发动机循环冷却水量和空调器冷却工质质量采用车量出厂标准设置参数，以R134a制冷剂在理论制冷循环下工作为例，且不考虑制冷剂的过热蒸汽状态及过冷液体状态的换热换算，仅考虑相变换热)。

在正常车辆运行中，理论上希望Q_Y≥Q₁+Q₂；

若发动机怠速运转但空调正常运行时，当T₁≤T₂，保证风机转速取满足Q_Y≥Q₁+Q₂不等式关系的最小值；若发动机熄火，保证冷却风扇转速以最大功率输出，迅速降低发动机冷却水温度下降到正常温度范围内，随后关闭冷却风扇；

同时，考虑到工程上对于风机(即冷却风扇)而言，来流风速与风机转速的对应关系十分复杂，故此处对风机转速与对应风速关系的调节采用以下办法：

当经过运算发现当前冷却风扇转速可以满足Q_Y≥Q₁+Q₂的换热量需求，则保持冷却风扇的转速恒定；若当前转速不满足换热需求，则在当前转速基础上以每次增减风扇转速以40n/min变化进行转速调节，直至Q_Y≥Q₁+Q₂时固定所述冷却风扇的转速；

若当前换热量不满足Q_Y≥Q₁+Q₂，则在当前转速的基础上以40n/min的变化频率进行转速的增加，直至达到Q_Y≥Q₁+Q₂要求，固定冷却风扇的转速。

本发明设计开发的一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，通过调节冷却风扇开合状态和转速，调整车辆机舱风冷系统的进风量，充分考虑到不同的外界影响因素对前端模块性能造成的影响，控制发动机出水温度、冷却系统的散热器和汽车空调系统的冷凝器始终保持在工作条件的允许范围，保证车辆的安全性、可靠性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (7)

1.一种按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，使用按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、采集车速、环境温度、发动机冷却水出水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、空调高压管路压力、空调低压管路压力和油门踏板的位置；

步骤二、判断车辆运行状态：

若车辆行驶速度达到100km/h以上且发动机冷却水出水温度在正常范围时，PWM控制器控制冷却风扇的转速降低直至停机使发动机冷却水出水温度和空调冷凝器内换热工质的温度均在正常温度范围；

若车辆行驶速度达到100km/h以上且发动机冷却水出水温度超出正常温度范围时，所述PWM控制器控制冷却风扇以最高转速运转，同时ECU监测7s内发动机冷却水出水温度波动，若发动机冷却水出水温度回落，则保持当前冷却风扇的转速，直至发动机冷却水出水温度在600s内稳定在正常温度范围后，所述PWM控制器控制所述冷却风扇降低转速的同时维持发动机冷却水出水温度恒定；若发动机冷却水出水温度持续高出正常温度范围，则保持当前冷却风扇的转速，所述ECU利用语音控制系统对驾驶员进行发动机冷却系统故障提示；

若车辆处于爬坡状态或加速状态时，所述PWM控制器根据神经网络模型控制所述冷却风扇的转速使发动机冷却水出水温度和空调冷凝器内换热工质的温度维持在正常温度范围；

若车辆处于怠速状态或发动机熄火2s内的状态时，根据发动机冷却水换热需求量和空调冷凝器换热需求量，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速变化使发动机冷却水出水温度和空调冷凝器内换热工质的温度均在正常温度范围；

其中，所述发动机冷却水出水温度的正常温度范围为95℃±5℃，所述空调冷凝器内换热工质的温度的正常温度范围为110℃±5℃；

所述按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统包括：

车速传感器，其设置在车辆的轮毂上；以及

第一温度传感器，其设置在车辆前端进气栅入口位置，用于监测环境温度；

第二温度传感器，其设置在发动机冷却水出水端，用于监测发动机冷却水出水温度；

第三温度传感器，其设置在空调冷凝器壁面上，用于监测空调冷凝器内换热工质的温度；

第一压力传感器，其设置在空调高压管路上；

第二压力传感器，其设置在空调低压管路上；

油门踏板位置传感器，其设置在所述油门踏板上；

PWM控制器，其与所述冷却风扇相连接，用于控制冷却风扇的转速；

其中，车速传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一压力传感器、第二压力传感器、油门踏板位置传感器和PWM控制器均与所述车辆的ECU相连接。

2.如权利要求1所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述神经网络模型的输入为：发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机冷却水出水温度、空调冷凝器内换热工质的温度、车速、环境温度、空调高压管路压力和空调低压管路压力；

所述神经网络模型的输出为冷却风扇的估计转速。

3.如权利要求2所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述PWM控制器根据神经网络模型控制所述冷却风扇的转速具体包括：

所述PWM控制器以神经网络模型输出的冷却风扇的估计转速作为输入占空比的变化依据，对冷却风扇的转速进行调节；

其中，所述输入占空比与冷却风扇的电机电压满足：

U＝-0.1517S+15.01；

式中，U为冷却风扇的电机电压，单位为V，S为输入占空比，单位为％；

所述冷却风扇的电机电压与冷却风扇的转速满足：

U＝0.005387n+0.2205；

式中，n为冷却风扇的转速，单位为rpm。

4.如权利要求1所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述发动机冷却水换热需求量满足：

Q₁＝M_P·C·(T₂-T₁)；

式中，Q₁为发动机冷却水换热需求量，M_P为发动机冷却水量，C为比热容，T₂为发动机冷却水出水温度，T₁为目标设定温度；

其中，在发动机停机后，所述目标设定温度为30±5℃；

在发动机稳定运转时，所述目标设定温度为90℃。

5.如权利要求4所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述空调冷凝器换热需求量满足：

Q₂＝M_J·L；

式中，Q₂为空调冷凝器换热需求量，M_J为空调冷凝器冷却工质质量，L为制冷剂相变潜热。

6.如权利要求5所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速变化具体包括：

若发动机怠速运转、空调运行且T₁≤T₂时，所述PWM控制器控制所述冷却风扇的转速为满足Q_Y≥Q₁+Q₂的最小值时的转速；

若发动机熄火时，所述PWM控制器控制所述冷却风扇以最高转速运转，直至所述发动机冷却水出水温度下降到正常温度范围时关闭所述冷却风扇；

其中，若发动机怠速运转、空调运行且T₁≤T₂时，当前冷却风扇的转速使Q_Y≥Q₁+Q₂，则保持所述冷却风扇的转速恒定；

若当前换热量不满足Q_Y≥Q₁+Q₂，则所述PWM控制器控制所述冷却风扇在当前转速的基础上以40rpm的变化频率进行转速的增加，直至Q_Y≥Q₁+Q₂时固定所述冷却风扇的转速；

式中，Q_Y为换热量。

7.如权利要求6所述的按需调节冷却风扇启停的整车热管理系统的控制方法，其特征在于，所述换热量满足：

Q_Y＝A·[0.65·(T_s-T_a)+4ω]·(T_s-T_a)；

式中，A为前端冷却模块的换热面积，T_s为前端冷却模块中冷却水温度，T_a为环境温度，ω为来流风速。

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