CN114352563A - 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法 - Google Patents

一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114352563A
CN114352563A CN202111683270.3A CN202111683270A CN114352563A CN 114352563 A CN114352563 A CN 114352563A CN 202111683270 A CN202111683270 A CN 202111683270A CN 114352563 A CN114352563 A CN 114352563A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electronic fan
value
temperature sensor
fan
reverse rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111683270.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王超
牛东东
王顶
郏玲玲
郑桂凡
王禄
孙云飞
闫镜宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuzhou XCMG Excavator Machinery Co Ltd
Original Assignee
Xuzhou XCMG Excavator Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xuzhou XCMG Excavator Machinery Co Ltd filed Critical Xuzhou XCMG Excavator Machinery Co Ltd
Priority to CN202111683270.3A priority Critical patent/CN114352563A/zh
Publication of CN114352563A publication Critical patent/CN114352563A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

一种工程机械电子风扇正反转控制系统及方法，包括主控制器、电子风扇和温度传感器组，还包括用于控制电子风扇反转的仪表，所述的电子风扇包括失效模式反馈模组和断电延时组，所述的仪表通过CAN总线发送电子风扇的控制信号，正转需要先确保失效模式没有作用，然后根据不同被控对象的反馈信号，条件性的驱动电子风扇正向旋转，反转需要根据从仪表接收到的控制信号，驱动电子风扇反向旋转，反转结束加入延时断电逻辑，用于保护电动马达不受冲击导致的损坏。

Description

一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法
技术领域
本发明涉及工程机械控制技术领域，具体是一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法。
背景技术
工程机械的使用场景往往具有环境恶劣、工况复杂、灰尘污染大等特点，车辆的冷却性能和清灰效果对整车工作的可靠性及经济性存在重要影响。当前高端工程机械产品一般采用独立液压泵驱动的正转风扇冷却和反转风扇清灰系统，该系统在提高整机性能的同时，往往伴随较大噪声和较多功耗，而电子风扇的正反转控制系统能够最大限度的减小噪声，增加散热，降低油耗，减少灰尘积累，提高车辆的使用寿命和工作效率。而最初的风扇是直接安装在发动机上的，转速完全依靠发动机转速，且无法进行反转功能。
现有冷却系统主要分为发动机直驱和独立液压泵驱动两种形式。发动机直驱是将风扇直接安装在发动机上，再通过发动机曲轴驱动皮带实现风扇转动，转速完全与发动机转速相关，并不会参照散热系统的实际需求控制风扇转速，能源浪费较大；而独立液压泵驱动的控制策略为温度反馈控制方法，即风扇由液压泵、液压马达系统驱动，电磁比例溢流阀与马达并联，温度传感器采集水温和液压油温度信号，经控制器变换为电流信号，两者温度比较输出最小电流，并作用于电磁比例溢流阀，温度越高，输出电流越小，电磁阀开度越小，从而使风扇转速越高。
现有技术在实践中发现存在以下缺点：
(1)发动机直驱的风扇驱动形式不仅转速完全依靠发动机转速运转，能源浪费较大，而且无法进行风扇反转，功能性受到限制；
(2)独立液压泵驱动形式因其采用液压驱动，会产生溢流，以至于使液压系统发热，增加油耗，同时还会产生较大噪声；
(3)现有控制策略的初始化之后，未进行失效驱动模式的判定，不能有效避免因处于失效模式下运转对风扇性能造成的不利影响；
(4)因温控系统是具有时变性、非线性和纯滞后性的复杂大惯性系统，现有电磁阀反馈电流的常规PID调节控制效果不佳。
(5)现有技术的温控方案缺乏对温度传感器采集到温度的滤波处理，很容易导致因温度信号小范围快速变化引起目标电流的快速变化，造成风扇转速在短时间内不停切换，而产生不必要的动作冲击、转速转换不平稳、噪声增大等现象。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种工程机械风扇正反转控制系统和方法，先确定受控对象，然后根据不同受控对象的信号输入，用于条件性的驱动电子风扇正转，再根据从仪表接收到的反转信号，驱动电子风扇反转，反转结束加入延时断电逻辑，用于保护电动马达不受冲击导致的损坏。
本发明采用的技术方案：一种工程机械电子风扇正反转控制系统，包括主控制器、电子风扇和温度传感器组，还包括用于控制电子风扇反转的仪表，所述的电子风扇包括失效模式反馈模组；所述的仪表通过延时继电器连接电子风扇。
优选的，所述的温度传感器组包括水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器，所述的水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器通过CAN总线将信号传输给主控制器。
一种工程机械电子风扇正反转控制方法，包括正转控制方法和反转控制方法，所述的正转控制方法包括以下步骤：
A1：系统初始化，包括温度传感器组初始化，主程序初始化和驱动电机初始化；
A2：失效模式判断：电子风扇通过失效模式反馈模组向主控制器进行失效模式反馈；
A3：当电子风扇处于非失效模式时，主控制器控制电子风扇进入运行模式，并执行步骤A4；当电子风扇处于失效模式时，主控制器不控制电子风扇进入运行模式，并反馈电子风扇处于失效状态；
A4：温度传感器组采集温度数据，主控制器对温度数据进行滤波处理，计算目标电流，此过程采用增量式PID调节控制电子风扇转动；
A5：工作完成后断电，电子风扇在惯性作用下逐渐减速直至停止转动；
所述的反转控制方法包括以下步骤：
B1：仪表发出反转指令；
B2：正反转判断：通电后，电子风扇默认正转，控制器收到仪表的反转指令后，控制电子风扇进入反转状态；
B3：反转断电延时：电子风扇反转结束时，主控制器在接收到断线信号后延迟断电。
优选的，所述步骤A4中对温度数据进行滤波处理的方法为：
将本次采集到的温度值Tn与上次输出的温度值Tn-1做差值，将差值ΔT与所设定的最大差值ΔTmax(ΔTmax为正值)作比较，若|ΔT|＜ΔTmax，则输出温度值T＝Tn-1，否则输出温度值T＝Tn。
优选的，所述步骤A4中计算目标电流的方法为：
根据处理后的温度信号值，采用线性插值的方法计算相对应的电流大小，计算方式如下：
I＝Imin+(Imax-Imin)*(T-Tmin)/(Tmax-Tmin)
式中，I可表示为计算得出的电流值；Imax表示所设置的最大电流值；Imin表示所设置的最小电流值；Tmax表示为所设置温度范围的最大值；Tmin表示为所设置温度范围的最小值。
优选的，所述步骤A4中采用增量式PID调节控制电子风扇转动的方法为：以增量为输出，将目标电流值与反馈电流值作差，输出相应占空比的PWM/E值，如果目标电流值值与反馈电流值的差值为正，输出PWM占空比会变大，输出电流会增加；如果目标电流值与反馈电流值值的差值为负，输出PWM占空比会减小，输出电流会降低。
本发明的有益效果：本发明提供了一种不依靠发动机和独立泵实现电子风扇正转或反转的控制系统和方法。其中，反馈驱动模式和延时断电逻辑的加入起到了对电机的保护作用；增量式PID调节能减小反馈电流的稳态误差，降低滞后性，提高信号响应的准确性；温度的滤波处理避免了因风扇转速在短时间内不停切换，而造成的不必要动作冲击、转速转换不平稳、噪声增大等现象。这种电子风扇的正反转控制方法还使得被控对象的降温效果更明显，燃油损耗更低，并能清理机舱及扇叶上堆积的灰尘。
附图说明
图1是本发明方法流程图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术方案细节及其优点，现结合附图进行说明。
一种工程机械电子风扇正反转控制系统，包括主控制器、电子风扇和温度传感器组，还包括用于控制电子风扇反转的仪表，所述的电子风扇包括失效模式反馈模组；所述的仪表通过延时继电器连接电子风扇。
本实施例中，所述的温度传感器组包括水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器，所述的水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器通过CAN总线将信号传输给主控制器。
如图1所示，一种工程机械电子风扇正反转控制方法，包括正转控制方法和反转控制方法，所述的正转控制方法包括以下步骤：
A1：系统初始化，包括温度传感器组初始化，主程序初始化和驱动电机初始化；
A2：失效模式判断：电子风扇通过失效模式反馈模组向主控制器进行失效模式反馈；
A3：当电子风扇处于非失效模式时，主控制器控制电子风扇进入运行模式，并执行步骤A4；当电子风扇处于失效模式时，主控制器不控制电子风扇进入运行模式，并反馈电子风扇处于失效状态；
A4：温度传感器组采集温度数据，主控制器对温度数据进行滤波处理，计算目标电流，此过程采用增量式PID调节控制电子风扇转动；
A5：工作完成后断电，电子风扇在惯性作用下逐渐减速直至停止转动；
所述的反转控制方法包括以下步骤：
B1：仪表发出反转指令；
B2：正反转判断：通电后，电子风扇默认正转，控制器收到仪表的反转指令后，控制电子风扇进入反转状态；
B3：反转断电延时：电子风扇反转结束时，主控制器在接收到断线信号后延迟断电。风扇反转结束，需要对风扇进行断电延时，当钥匙断电时，主控制器电源由两个延时继电器控制。两个继电器闭合都可以为主控制器供电。其中，延时继电器1(常闭)为钥匙开启时有电，延时继电器2(常开)直接从蓄电池取电。正常工况下，钥匙开启延时继电器1闭合(设为FALSE)给控制器供电。当电子风扇反转时，主控制器突然断电会使风扇反转电磁阀突然切成正转，此时发动机仍有转速会造成风扇马达的冲击。为避免冲击，需要在接收到断电信号6s后再给主控制器断电，钥匙断电6s后发动机基本已自动减速停止。
本实施例中，所述步骤A4中对温度数据进行滤波处理的方法为：
将本次采集到的温度值Tn与上次输出的温度值Tn-1做差值，将差值ΔT与所设定的最大差值ΔTmax(ΔTmax为正值)作比较，若|ΔT|＜ΔTmax，则输出温度值T＝Tn-1，否则输出温度值T＝Tn。
优选的，所述步骤A4中计算目标电流的方法为：
根据处理后的温度信号值，采用线性插值的方法计算相对应的电流大小，计算方式如下：
I＝Imin+(Imax-Imin)*(T-Tmin)/(Tmax-Tmin)
式中，I可表示为计算得出的电流值；Imax表示所设置的最大电流值；Imin表示所设置的最小电流值；Tmax表示为所设置温度范围的最大值；Tmin表示为所设置温度范围的最小值。
所述步骤A4中采用增量式PID调节控制电子风扇转动的方法为：以增量为输出，将目标电流值与反馈电流值作差，输出相应占空比的PWM/E值，如果目标电流值值与反馈电流值的差值为正，输出PWM占空比会变大，输出电流会增加；如果目标电流值与反馈电流值值的差值为负，输出PWM占空比会减小，输出电流会降低。

Claims (6)

1.一种工程机械电子风扇正反转控制系统，包括主控制器、电子风扇和温度传感器组，其特征在于：还包括用于控制电子风扇反转的仪表，所述的电子风扇包括失效模式反馈模组；所述的仪表通过延时继电器连接电子风扇。
2.根据权利要求1所述的一种工程机械电子风扇正反转控制系统，其特征在于：所述的温度传感器组包括水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器，所述的水温传感器、液压油温传感器和进气管温度传感器通过CAN总线将信号传输给主控制器。
3.一种利用权利要求1中工程机械电子风扇正反转控制系统进行正反转控制的方法，包括正转控制方法和反转控制方法，其特征在于：
所述的正转控制方法包括以下步骤：
A1：系统初始化，包括温度传感器组初始化，主程序初始化和驱动电机初始化；
A2：失效模式判断：电子风扇通过失效模式反馈模组向主控制器进行失效模式反馈；
A3：当电子风扇处于非失效模式时，主控制器控制电子风扇进入运行模式，并执行步骤A4；当电子风扇处于失效模式时，主控制器不控制电子风扇进入运行模式，并反馈电子风扇处于失效状态；
A4：温度传感器组采集温度数据，主控制器对温度数据进行滤波处理，计算目标电流，此过程采用增量式PID调节控制电子风扇转动；
A5：工作完成后断电，电子风扇在惯性作用下逐渐减速直至停止转动；
所述的反转控制方法包括以下步骤：
B1：仪表发出反转指令；
B2：正反转判断：通电后，电子风扇默认正转，控制器收到仪表的反转指令后，控制电子风扇进入反转状态；
B3：反转断电延时：电子风扇反转结束时，主控制器在接收到断线信号后延迟断电。
4.根据权利要求3所述的一种工程机械电子风扇正反转控制方法，其特征在于：所述步骤A4中对温度数据进行滤波处理的方法为：
将本次采集到的温度值Tn与上次输出的温度值Tn-1做差值，将差值ΔT与所设定的最大差值ΔTmax(ΔTmax为正值)作比较，若|ΔT|＜ΔTmax，则输出温度值T＝Tn-1，否则输出温度值T＝Tn。
5.根据权利要求3所述的一种工程机械电子风扇正反转控制方法，其特征在于：所述步骤A4中计算目标电流的方法为：
根据处理后的温度信号值，采用线性插值的方法计算相对应的电流大小，计算方式如下：
I＝Imin+(Imax-Imin)*(T-Tmin)/(Tmax-Tmin)
式中，I可表示为计算得出的电流值；Imax表示所设置的最大电流值；Imin表示所设置的最小电流值；Tmax表示为所设置温度范围的最大值；Tmin表示为所设置温度范围的最小值。
6.根据权利要求3所述的一种工程机械电子风扇正反转控制方法，其特征在于：所述步骤A4中采用增量式PID调节控制电子风扇转动的方法为：以增量为输出，将目标电流值与反馈电流值作差，输出相应占空比的PWM/E值，如果目标电流值值与反馈电流值的差值为正，输出PWM占空比会变大，输出电流会增加；如果目标电流值与反馈电流值值的差值为负，输出PWM占空比会减小，输出电流会降低。
CN202111683270.3A 2021-12-31 2021-12-31 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法 Pending CN114352563A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111683270.3A CN114352563A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111683270.3A CN114352563A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114352563A true CN114352563A (zh) 2022-04-15

Family

ID=81105854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111683270.3A Pending CN114352563A (zh) 2021-12-31 2021-12-31 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114352563A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102322329A (zh) * 2011-08-17 2012-01-18 上海三一重机有限公司 一种工程机械用发动机冷却风扇的智能控制方法
CN102840158A (zh) * 2012-09-13 2012-12-26 浙江创亿光电设备有限公司 一种基于功率的设备温度调节方法
CN204024791U (zh) * 2014-08-15 2014-12-17 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 具有反转功能的装载机独立散热控制系统
CN205319858U (zh) * 2015-12-08 2016-06-15 江苏卡威汽车工业集团有限公司 一种纯电动汽车电机延迟下电冷却装置
CN108561220A (zh) * 2018-05-24 2018-09-21 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 工程车辆的冷却装置、冷却装置的控制方法及工程车辆
CN110295990A (zh) * 2019-06-29 2019-10-01 潍柴动力股份有限公司 电控发动机风扇控制方法及装置
CN112127413A (zh) * 2020-09-22 2020-12-25 徐州徐工挖掘机械有限公司 电气控制系统、方法、控制器和挖掘机
CN113503269A (zh) * 2021-05-27 2021-10-15 闻泰通讯股份有限公司 风扇调速方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102322329A (zh) * 2011-08-17 2012-01-18 上海三一重机有限公司 一种工程机械用发动机冷却风扇的智能控制方法
CN102840158A (zh) * 2012-09-13 2012-12-26 浙江创亿光电设备有限公司 一种基于功率的设备温度调节方法
CN204024791U (zh) * 2014-08-15 2014-12-17 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 具有反转功能的装载机独立散热控制系统
CN205319858U (zh) * 2015-12-08 2016-06-15 江苏卡威汽车工业集团有限公司 一种纯电动汽车电机延迟下电冷却装置
CN108561220A (zh) * 2018-05-24 2018-09-21 徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司 工程车辆的冷却装置、冷却装置的控制方法及工程车辆
CN110295990A (zh) * 2019-06-29 2019-10-01 潍柴动力股份有限公司 电控发动机风扇控制方法及装置
CN112127413A (zh) * 2020-09-22 2020-12-25 徐州徐工挖掘机械有限公司 电气控制系统、方法、控制器和挖掘机
CN113503269A (zh) * 2021-05-27 2021-10-15 闻泰通讯股份有限公司 风扇调速方法、装置、计算机设备和计算机可读存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李涛等: "测控系统原理与设计", vol. 4, 31 August 2020, 北京航空航天大学出版社, pages: 183 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106240328B (zh) 一种乘用车冷却系统及冷却控制方法
CN101813019B (zh) 电机驱动风扇热管理系统控制装置及其控制方法
CN108790938B (zh) 一种针对不同驾驶模式的电机转矩控制方法
CN102383454B (zh) 一种挖掘机电喷柴油机油门控制装置及方法
CN102493521B (zh) 一种挖掘机散热系统的节能控制方法
RU2009132423A (ru) Нагрузочное сервоустройство топливного двигателя и способ поиска его динамической оптимизации
CN108194187B (zh) 一种柴油发电机组用风扇调速装置及调速方法
CN205149502U (zh) 一种汽车进气格栅的机电双模控制装置
CN202718743U (zh) 一种新型发动机热管理系统
CN113931250B (zh) 挖掘机及其液压油散热风扇控制方法和装置、存储介质
CN110594004A (zh) 柴油发动机电控水泵的控制方法
CN114352563A (zh) 一种工程机械电子风扇正反转控制系统和方法
CN107201761B (zh) 挖掘机电控正流量控制方法
CN203373802U (zh) 基于硅油离合器的挖掘机散热控制系统
CN111120071A (zh) 一种内燃叉车智能冷却系统
CN110486117B (zh) 用于混合动力发动机的电动机油泵系统的控制方法
CN107061424A (zh) 一种收获机自动油液冷却系统及控制方法
CN114321046B (zh) 一种液压系统、设备及其流量控制方法
CN203270657U (zh) 液压挖掘机新型散热装置
CN210265308U (zh) 一种节能电机驱动液压系统
CN114370082B (zh) 一种电动装载机的自动怠速控制系统及方法
CN112829567A (zh) 一种电动汽车冷却系统控制方法
CN109291914B (zh) 一种混合动力汽车的电压保护方法
CN201407106Y (zh) 混凝土输送泵中柴油机自动怠速控制机构
CN203035326U (zh) 智能冷却系统控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination