CN114909311B - 一种风扇及发动机冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机冷却技术领域，公开了一种风扇及发动机冷却系统，所述风扇包括：风扇组件、控制器、电压传感器、温度传感器和反电动势传感器；所述电压传感器用于检测风扇组件的工作电压；所述温度传感器用于检测所述控制器内的温度；所述反电动势传感器用于检测风扇组件运行时的反电动势；所述控制器被配置成：当所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求，且当所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内，控制所述风扇组件正常启动；当所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内，生成所述风扇组件运行异常信号，根据异常情况执行相应的处理程序。本发明提供一种调速、诊断、反馈、应急处理四合一的智能风扇。

Description

一种风扇及发动机冷却系统
技术领域
本发明涉及发动机冷却技术领域，特别是涉及一种风扇及发动机冷却系统。
背景技术
一般自动挡燃油车的变速箱油冷器采用装配在散热器水室内的或者装配在发动机散热器前的风冷两种形式，前者无法应对高负荷工况或者高扭矩增压发动机，后者有变速箱暖机不利和加大发动机散热器风扇的负荷等缺点。此外，这两种形式的变速箱冷却管路一般成本较高，并且多采用金属管进行过渡和串联。管路多数连接暖风系统或者发动机机油冷却系统，前者容易导致采暖不足，后者容易造成发动机机油某些工况超温。针对后者的情况，现有技术中并没有公开相关的解决方案。
发明内容
本发明的目的是：提供一种风扇，不仅能实现无极调速，还可以将自身故障进行反馈，并作出应急措施，适用性广，可应用于车辆的发动机冷却系统。
为了实现上述目的，本发明提供了一种风扇，包括：风扇组件、控制器、电压传感器、温度传感器和反电动势传感器；
所述控制器安装于所述风扇组件上；
所述电压传感器与所述控制器电连接，用于检测风扇组件的工作电压；
所述温度传感器与所述控制器电连接，用于检测所述控制器内的温度；
所述反电动势传感器与所述控制器电连接，检测所述风扇组件运行时的反电动势；
所述控制器被配置成：当所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求，且当所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内，控制所述风扇组件正常启动；当所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内，生成所述风扇组件运行异常信号，控制器根据不同的异常情况执行相应的处理程序。
在一些实施例中，所述控制器接收外部发送的脉宽信号PWM，根据脉宽信号PWM转换成相应的预设电压值、预设温度值及预设反电动势值，当检测到的实际电压值等于所述预设电压值，则表明所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求；当检测到的温度值小于预设温度值，则表明所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内；当检测到的反电动势值小于所述预设反电动势值，则表明所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内。
在一些实施例中，所述控制器还被配置成：当所述风扇组件运行异常时，检测脉宽信号PWM的拉低时间，根据所述拉低时间判断所述风扇组件的故障类型。
在一些实施例中，所述拉低时间越短，表示所述风扇组件的故障类型越严重。
在一些实施例中，当所述拉低时间为T1时，表示所述风扇组件的温度过高；当所述拉低时间为T2时，表示所述风扇组件的电路存在短路故障；当所述拉低时间为T3时，表示所述风扇组件的电路存在开路故障；当所述拉低时间为T4时，表示所述风扇组件的电路存在堵转故障；当所述拉低时间为T5时，表示所述风扇组件的输入信号异常；其中T1、T2、T3、T4、T5均为预设常数值，且T1＜T2＜T3＜T4＜T5。
在一些实施例中，所述风扇组件包括若干个电机，以及与所述电机对应设置的风叶，所述控制器根据不同的异常情况执行相应的处理程序包括：当所述风扇组件的温度过高时，控制所有电机停止运行；当所述风扇组件的电路存在短路、开路或堵转故障时，控制故障电机停止运行，非故障电机以最大功率运行；当所述风扇组件的输入信号异常时，控制所有电机均以最大功率运行。
在一些实施例中，所述风扇组件的转速与所述脉宽信号PWM成正比，所述脉宽信号PWM越高，所述风扇组件的转速越大。
在一些实施例中，还包括电机续流模块，所述电机续流模块分别与所述控制器、所述风扇组件连接，用于控制通过所述控制器和所述风扇组件的电流一致。
在一些实施例中，所述控制器与外部的控制模块电连接，所述控制模块发送脉宽信号PWM至所述控制器，所述控制器与所述控制模块连接电路上还连接有接地电路，所述接地电路上设有开关。
一种发动机冷却系统，包括发动机，所述发动机上安装有如以上任一项所述的风扇。
本发明提出的一种风扇及发动机冷却系统与现有技术相比，其有益效果在于：通过检测风扇组件的反电动势来判断是否存在异常，进而将存在危险的故障进行反馈，并及时做出应急处理，保证了风扇在使用过程中的安全性；另外可以根据外部的脉宽信号PWM来调节风扇组件的功率和转速，应用于车辆上时，根据车辆的行驶速度来调节风扇组件的转速，保持低能耗，同时可以保证发动机冷却的需求；
附图说明
图1是本发明的控制器功能框图；
图2是本发明的控制模块和控制器连接示意图；
图3是本发明的占空比信号线性调速图；
图4是本发明的风扇结构示意图。
图中，1、单片机；2、电源管理模块；3、信号调理模块；4、电压传感器；5、温度传感器；6、反电动势传感器；7、A电机；8、B电机；9、电机续流模块；10、驱动电路；11、电荷池；12、控制模块；13、控制器；14、风扇组件；15、风叶。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图1、图2所示，根据本申请一些实施例中一种风扇，包括：风扇组件14、控制器13、电压传感器4、温度传感器5和反电动势传感器6；所述控制器13安装于所述风扇组件14上；所述电压传感器4与所述控制器13电连接，用于检测风扇组件14的工作电压；所述温度传感器5与所述控制器13电连接，用于检测所述控制器13内的温度；所述反电动势传感器6与所述控制器13电连接，检测所述风扇组件14运行时的反电动势；所述控制器13被配置成：当所述电压传感器4检测的工作电压满足所述风扇组件14的工作电压要求，且当所述温度传感器5检测的温度在预设温度范围内，控制所述风扇组件14正常启动；当所述反电动势传感器6检测的反电动势不在预设的范围值内，生成所述风扇组件14运行异常信号，根据不同的异常情况执行相应的处理程序。
基于上述方案，在风扇组件启动前，通过电压传感器4检测其输入电压，通过温度传感器5检测控制器13内的实际温度，当输入电压满足风扇组件14的工作电压要求，而且同时实际温度满足控制器13的温度要求后，控制器13才控制风扇组件14启动工作；在风扇组件14运行过程中，通过反电动势传感器6检测其反电动势，当检测到的反电动势存在异常，异常指与预设的反电动势值不匹配，判断风扇组件14可能存在异常，进而进一步检测其故障类型，并针对不同的故障类型采取相应的应急处理，以确保风扇组件使用安全稳定。
在本申请一些实施例中，所述控制器被配置成：所述控制器13接收外部发送的脉宽信号PWM，根据脉宽信号PWM转换成相应的预设电压值、预设温度值及预设反电动势值，当检测到的实际电压值等于所述预设电压值，则表明所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求；当检测到的温度值小于预设温度值，则表明所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内；当检测到的反电动势值小于所述预设反电动势值，则表明所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内。
在本申请一些实施例中，所述控制器还被配置成：当所述风扇组件运行异常时，检测脉宽信号PWM的拉低时间，根据所述拉低时间判断所述风扇组件的故障类型；所述拉低时间越短，表示所述风扇组件的故障类型越严重。这里设定的关系是拉低时间越短，故障类型越严重，根据不同的情况也可以设定成拉低时间越长，故障类型越严重，同样的可以设定一个特定的拉低时间与一个特定的故障类型匹配，以确保检测准确。
在本申请一些实施例中，当所述拉低时间为T1时，表示所述风扇组件的温度过高；当所述拉低时间为T2时，表示所述风扇组件的电路存在短路故障；当所述拉低时间为T3时，表示所述风扇组件的电路存在开路故障；当所述拉低时间为T4时，表示所述风扇组件的电路存在堵转故障；当所述拉低时间为T5时，表示所述风扇组件的输入信号异常；其中T1、T2、T3、T4、T5均为预设常数值，且T1＜T2＜T3＜T4＜T5。
在本申请一些实施例中，所述风扇组件14包括若干个电机，以及与所述电机对应设置的风叶15，所述控制器被配置成：当所述风扇组件的温度过高时，控制所有电机停止运行；当所述风扇组件的电路存在短路、开路或堵转故障时，控制故障电机停止运行，非故障电机以最大功率运行；当所述风扇组件的输入信号异常时，控制所有电机均以最大功率运行。上面所述的应急处理可以设置成控制器自动控制处理，也可以通过人工干预处理。
在本申请一些实施例中，所述风扇组件的转速与所述脉宽信号PWM成正比，所述脉宽信号PWM越高，PWM占空比越大，所述风扇组件的转速越大。通过脉宽信号PWM的高低来控制风扇组件的转速，突破了风速等级的限制，实现了无极调速，如图3所示。
在本申请一些实施例中，还包括电机续流模块10，所述电机续流模块10分别与所述控制器13、所述风扇组件连接。电机续流模块10在这里的作用是保证风扇组件的工作状态与控制器13的输入相同。
在本申请一些实施例中，所述控制器13与外部的控制模块12电连接，所述控制模块12发送脉宽信号PWM至所述控制器13，所述控制器与所述控制模块12连接电路上还连接有接地电路，所述接地电路上设有开关Q3，如图2所示。通过控制开关Q3关闭，使得控制模块12与控制器13的连接电路接地，可以使得输入的脉宽信号PWM拉低，开关关闭的时间即拉低时间。具体的，控制模块12信号输入正常时，控制器13内部检测到电源端、负载端故障，即风扇组件上的反电动势传感器将风扇组件当前的反电动势反馈到控制器13。若存在故障(反电动势异常)，通过图2中的开关Q3改变A点电平，间隔若干秒拉低PWM信号、2秒保持当前PWM信号，对控制模块12进行故障反馈，直至故障解除后恢复正常。
在本申请一些实施例中，控制器13包括单片机1和电荷池11，风扇组件包括A电机7、B电机8，风扇应用于汽车的发动机冷却系统上，风扇设置于发动机上，如图1所示，车辆上电后，电源管理模块2通电后将信号输入给单片机1，单片机1判断出当前状态后启动电荷池11(电容)储能。电荷池11可以减少局部的干扰通过电源耦合，与驱动电路10形成功率驱动器。整车的控制模块12发过来的脉宽信号PWM通过信号调理模块3转化并输入到单片机1中。单片机1根据转化后的脉宽信号进行电压采集、温度采集以及A、B电机反电动势采集。电压采集判断整车电压是否符合风扇组件工作，温度采集判断控制器内环境是否正常。电压采集和温度采集正常后，单片机1通过功率驱动器(电荷池11+驱动电路10)启动A、B电机，同时采集A/B电机的反电动势反馈到单片机1。
综上所示，本申请提供了一种调速、诊断、反馈、应急处理四合一的智能风扇；拆装方便，尺寸和接口常规，适用于几乎所有车型；所有功能通过软件改动，不需要改动硬件调速功能有效降低大多数情况下的电耗从而实现降低油耗；诊断、反馈功能提升了售后维修性，降低客户抱怨；应急处理功能可以在大多数情况下有效维持车辆的正常使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种风扇，其特征在于，包括：
风扇组件；
控制器，所述控制器安装于所述风扇组件上；
电压传感器，所述电压传感器与所述控制器电连接，用于检测所述风扇组件的工作电压；
温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接，用于检测所述控制器内的温度；
反电动势传感器，所述反电动势传感器与所述控制器电连接，用于检测所述风扇组件运行时的反电动势；
所述控制器被配置成：当所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求，且当所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内，控制所述风扇组件正常启动；当所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内，生成所述风扇组件运行异常信号，控制器根据不同的异常情况执行相应的处理程序；
其中，所述控制器接收外部发送的脉宽信号PWM，根据脉宽信号PWM转换成相应的预设电压值、预设温度值及预设反电动势值，当检测到的实际电压值等于所述预设电压值，则表明所述电压传感器检测的工作电压满足所述风扇组件的工作电压要求；当检测到的温度值小于预设温度值，则表明所述温度传感器检测的温度在预设温度范围内；当检测到的反电动势值小于所述预设反电动势值，则表明所述反电动势传感器检测的反电动势不在预设的范围值内；
所述控制器还被配置成：当所述风扇组件运行异常时，检测脉宽信号PWM的拉低时间，根据所述拉低时间判断所述风扇组件的故障类型；
当所述拉低时间为T1时，表示所述风扇组件的温度过高；当所述拉低时间为T2时，表示所述风扇组件的电路存在短路故障；当所述拉低时间为T3时，表示所述风扇组件的电路存在开路故障；当所述拉低时间为T4时，表示所述风扇组件的电路存在堵转故障；当所述拉低时间为T5时，表示所述风扇组件的输入信号异常；其中T1、T2、T3、T4、T5均为预设常数值，且T1＜T2＜T3＜T4＜T5。
2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述拉低时间越短，表示所述风扇组件的故障类型越严重。
3.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇组件包括若干个电机，以及与所述电机对应设置的风叶，所述控制器根据不同的异常情况执行相应的处理程序包括：当所述风扇组件的温度过高时，控制所有电机停止运行；当所述风扇组件的电路存在短路、开路或堵转故障时，控制故障电机停止运行，非故障电机以最大功率运行；当所述风扇组件的输入信号异常时，控制所有电机均以最大功率运行。
4.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇组件的转速与所述脉宽信号PWM成正比，所述脉宽信号PWM越高，所述风扇组件的转速越大。
5.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，还包括电机续流模块，所述电机续流模块分别与所述控制器、所述风扇组件连接，用于控制通过所述控制器和所述风扇组件的电流一致。
6.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述控制器与外部的控制模块电连接，所述控制模块发送脉宽信号PWM至所述控制器，所述控制器与所述控制模块连接电路上还连接有接地电路，所述接地电路上设有开关。
7.一种发动机冷却系统，其特征在于，包括发动机，所述发动机上安装有如权利要求1－6任一项所述的风扇。
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