專利名稱：一種應用于電動汽車的發(fā)動機水溫控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動汽車領(lǐng)域，特別涉及汽車發(fā)動機散熱風扇的自動化控制。
背景技術(shù)：
隨著國家大力推行節(jié)能減排政策，具有低能耗、高環(huán)保特點的新能源汽車 已成為汽車行業(yè)的一個重要發(fā)展方向，目前傳統(tǒng)公交車的發(fā)動機水冷控制是由發(fā)動機通過 機械結(jié)構(gòu)帶動水箱風扇電動機，電動機的扇葉對水箱實施散熱，從而實現(xiàn)對發(fā)動機工作溫 度的控制。在傳統(tǒng)公交車中，當發(fā)動機轉(zhuǎn)動時水箱風扇電動機根據(jù)一定傳動比隨發(fā)動機一起 轉(zhuǎn)動，如發(fā)動機的循環(huán)冷卻液溫低，此時無需對循環(huán)冷卻液進行降溫，水箱風扇電動機如果 隨發(fā)動機一起轉(zhuǎn)動，這必定會造成燃油的浪費并且發(fā)動機內(nèi)燃油使用性能變差 。其次目前 傳統(tǒng)公交車上應用的水箱風扇電動機大多為有霍爾無刷直流永磁電動機，在電機加工工藝 上對霍爾安裝有嚴格要求，并且霍爾器件也存在易損壞的現(xiàn)象，一旦霍爾器件損壞，電動機 就不能工作，這些因素必定會使生產(chǎn)成本、維護成本增加，可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于發(fā)動機冷卻的水箱風扇散熱系統(tǒng)， 所述系統(tǒng)由水箱風扇電機控制器、水箱風扇電動機、散熱風扇、水箱組成。采用無霍爾技術(shù)， 根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度，控制散熱風扇的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)發(fā)動機冷卻液溫度。本發(fā)明的技術(shù)方案為水箱風扇電機控制器通過通訊協(xié)議從車輛電子控制單元 (Electronic Control Unit, E⑶)獲得發(fā)動機冷卻液溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，水箱風扇電機 控制器根據(jù)獲得數(shù)據(jù)信息，通過一定控制方法將發(fā)動機冷卻液溫度控制轉(zhuǎn)換為水箱風扇電 動機轉(zhuǎn)速控制。本發(fā)明中，首先水箱風扇電機控制器1從ECU獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，當發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速高于水箱風扇電機控制器1設定的轉(zhuǎn)速閾值時，水箱風扇電動機2就會啟動，并以設定低 速運行；低于轉(zhuǎn)速閾值時，水箱風扇電動機2就會停止。然后水箱風扇電機控制器1從ECU再獲取當前發(fā)動機的冷卻液溫度，如果當前發(fā) 動機冷卻液溫度低于水箱風扇電機控制器1設定溫度閾值，水箱風扇電動機2會以設定低 轉(zhuǎn)速運行，目的是減少車本身總的油耗；若當前發(fā)動機冷卻液溫度高于水箱風扇電機控制 器1設定的溫度閾值，水箱風扇電機控制器1會根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度、當前水箱風扇電動 機2的供電電壓，實時調(diào)節(jié)水箱風扇電動機2的轉(zhuǎn)速，達到對發(fā)動機工作溫度的合理控制。此外，該系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有效率高、節(jié)能的特點。水箱風扇電機控制器主要由以下幾部分構(gòu)成電源系統(tǒng)、反電勢信號采集及處理 電路、功率驅(qū)動電路、電流處理電路、微控制單元、通訊電路。本發(fā)明有益效果是根據(jù)水箱冷卻液溫度變化，自動控制水箱風扇的轉(zhuǎn)速，保證發(fā) 動機工作在最佳溫度狀態(tài)下，有效地節(jié)省燃料，減少排放污染。采用無霍爾控制技術(shù)，達到免維護的目的，減少故障率，提高系統(tǒng)的可靠性。


圖1為本發(fā)明的原理框圖； 其中ι為水箱風扇電機控制器、2為水箱風扇電動機、3為散熱風扇、4為水箱。圖2為閉環(huán)控制方法的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述
控制系統(tǒng)由水箱風扇電機控制器1、水箱風扇電動機2、散熱風扇3、水箱4組成。水箱 風扇電機控制器1的作用是控制汽車發(fā)動機的工作溫度在某一范圍內(nèi)。本發(fā)明中，首先水箱風扇電機控制器1從ECU獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，當發(fā)動機的轉(zhuǎn) 速高于水箱風扇電機控制器1設定的轉(zhuǎn)速閾值時，水箱風扇電動機2就會啟動，并以設定低 速運行；低于轉(zhuǎn)速閾值時，水箱風扇電動機2就會停止。然后水箱風扇電機控制器1從ECU獲取當前發(fā)動機的冷卻液溫度，如果當前發(fā)動 機冷卻液溫度低于水箱風扇電機控制器1設定溫度閾值，水箱風扇電動機2會以設定低轉(zhuǎn) 速運行，目的是減少車本身總的油耗；若當前發(fā)動機冷卻液溫度高于水箱風扇電機控制器 1設定的溫度閾值，水箱風扇電機控制器1會根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度、當前水箱風扇電動機 2的供電電壓，實時調(diào)節(jié)水箱風扇電動機2的轉(zhuǎn)速，達到對發(fā)動機工作溫度的合理控制。由冷卻液溫度 水箱風扇電動機轉(zhuǎn)速 冷卻液溫度構(gòu)成閉環(huán)控制，見圖2。Τ 當前溫度數(shù)值，S:轉(zhuǎn)速信號，U:電壓信號?？刂骗h(huán)根據(jù)溫度信號T和轉(zhuǎn)速信號S計算電壓 信號U，執(zhí)行機構(gòu)將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)樗滹L扇電動機2的轉(zhuǎn)速信號，控制系統(tǒng)對轉(zhuǎn)速信號進 行負反饋。發(fā)明中，水箱風扇電機控制器1有水箱風扇電動機欠壓、過壓、過流、自身過溫保 護以及故障自診斷報警，當故障發(fā)生時水箱風扇電機控制器1會上報車輛控制系統(tǒng)并且自 身會采取相應保護措施，以使自身具有高的可靠性。水箱風扇電機控制器1采用無刷無霍爾技術(shù)，主要由以下幾部分構(gòu)成電源系統(tǒng) 11、反電勢信號采集及處理電路12、功率驅(qū)動電路13、電流處理電路14、微控制單元(Micro Control Unit, MCU) 15、通訊電路 16。電源系統(tǒng)11由控制電源和動力電源兩部分組成，控制電源由車載輔助電池提供， 動力電源由車載動力電源(超級電容模塊或動力電池組)提供?？刂齐娫礊镸CU及信號處理 電路提供電源，而動力電源直接用來驅(qū)動電機，使系統(tǒng)的工作電壓范圍變寬，適合于多種車 型。反電勢信號采集及處理電路12主要是當電機轉(zhuǎn)動起來后，采集電機的反電勢信號，經(jīng) 過處理電路獲得反電勢過零點，并將該過零點信號送給MCU，MCU在收到過零信號以后，力口 以處理來控制電機換相。功率驅(qū)動電路13由智能功率模塊(Smart Power Module, SPM)構(gòu)成，相比于傳統(tǒng) 分離式電路，該電路的故障率會大大降低。電流處理電路14主要是監(jiān)視及限制系統(tǒng)的工作電流，保護控制器不至于過流或 電流異常燒毀。
MCU 15是系統(tǒng)的核心，負責處理控制各部分。

通訊電路16可以實現(xiàn)與其他控制器之間通訊，或構(gòu)成控制器局域網(wǎng)。在本發(fā)明的水箱風扇電動機控制方法中，采用無霍爾控制技術(shù)，即無刷直流永磁 電動機運行時，永磁轉(zhuǎn)子磁極在定子每相電樞繞組內(nèi)感生呈梯形波的反電動勢；驅(qū)動電壓 是準矩形波，電樞電流是梯形波，在360°電角度范圍內(nèi)電樞繞組換相6次，每個導通狀態(tài) 持續(xù)60°電角度，從而在360°電角度的氣隙范圍內(nèi)形成六步跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場；對于星型 連接的三項電樞繞組而言，在運行過程中的任何時刻，只有兩相通電，一相不通電；每相的 反電動勢與相電流同相。在每一個狀態(tài)內(nèi)，一相電樞繞組被接至正電源電壓，另一相電樞 繞組被接至負電源電壓，第三相電樞繞組是不通電的懸空相，懸空相內(nèi)的反電動勢將出現(xiàn) 一個過零點，過零點出現(xiàn)在相鄰兩次換相的中間，當轉(zhuǎn)速恒定時，或在轉(zhuǎn)速緩慢變化的情況 下，從某一個換相點到過零點所經(jīng)過的時間等于從改過零點到下一個換相點所經(jīng)過的時 間，即在過零點的前后30°電角度處電樞繞組將前后分別進行兩次換相。過零點的檢測是 無霍爾無刷直流永磁電動機實現(xiàn)換相驅(qū)動的基礎。當檢測出懸空相內(nèi)反電動勢的過零點， 然后往后再經(jīng)過30°電角度位移量所對應的時間發(fā)出一個信號，并以此信號去實現(xiàn)電動機 的驅(qū)動。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機水溫控制系統(tǒng)，用于對電動汽車的水箱風扇進行控制，所述控制系統(tǒng)包 括水箱風扇電機控制器1、水箱風扇電動機2、散熱風扇3、水箱4。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的發(fā)動機水溫控制系統(tǒng)，其特征在于水箱風扇電機控制器 從車輛電子控制單元(Electronic Control Unit, ECU)獲得發(fā)動機冷卻液溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn) 速數(shù)據(jù)，水箱風扇電機控制器根據(jù)獲得數(shù)據(jù)信息，通過一定控制方法將發(fā)動機冷卻液溫度 控制轉(zhuǎn)換為水箱風扇電動機轉(zhuǎn)速控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的發(fā)動機水溫控制器，其特征在于水箱風扇電機控制器從 ECU獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速高于水箱風扇電機控制器設定的轉(zhuǎn)速閾值時，水 箱風扇電動機就會啟動，并以設定低速運行；低于轉(zhuǎn)速閾值時，水箱風扇電動機就會停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的發(fā)動機水溫控制器，其特征在于水箱風扇電機控制器獲 取當前發(fā)動機的冷卻液溫度，當前發(fā)動機冷卻液溫度低于水箱風扇電機控制器設定溫度閾 值，水箱風扇電動機會以設定低轉(zhuǎn)速運行；若當前發(fā)動機冷卻液溫度高于水箱風扇電機控 制器設定的溫度閾值，水箱風扇電機控制器會根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度、當前水箱風扇電動 機的供電電壓，實時調(diào)節(jié)水箱風扇電動機的轉(zhuǎn)速，達到對發(fā)動機工作溫度的合理控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的發(fā)動機水溫控制器，其特征在于主要由以下幾部分構(gòu)成 電源系統(tǒng)、反電勢信號采集及處理電路、功率驅(qū)動電路、電流處理電路、微控制單元、通訊電 路。
全文摘要
本發(fā)明是一種應用于電動汽車的發(fā)動機水溫控制系統(tǒng)。提供一種用于發(fā)動機冷卻的水箱風扇散熱系統(tǒng)，由水箱風扇電機控制器、水箱風扇電動機、散熱風扇、水箱組成。采用無霍爾技術(shù)，根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度，控制散熱風扇的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)發(fā)動機冷卻液溫度。水箱風扇電機控制器從車輛電子控制單元獲得發(fā)動機冷卻液溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，水箱風扇電機控制器根據(jù)獲得數(shù)據(jù)信息，通過一定控制方法將發(fā)動機冷卻液溫度控制轉(zhuǎn)換為水箱風扇電動機轉(zhuǎn)速控制。
文檔編號F01P7/08GK102102577SQ201110056069
公開日2011年6月22日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者王海秋, 高小二 申請人:天津市松正電動科技有限公司