浅谈汽车冷却风扇控制系统的技术演进

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　　摘  要：冷却风险控制系统是汽车中重要的子系统之一，对于汽车的性能会产生直接影响。该文从多个角度入手，探究汽车冷却风扇控制系统的演进，主要包括系统的发展、新型控制系统分析、新能源汽车的需求。基于此，可以加深相关人员对于冷却风扇控制系统的认识，同时指引该系统未来的发展方向。
　　关键词：汽车  冷却风扇  控制系统  技术演进
　　中图分类号：U464    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（c）-0090-02
　　冷却风扇控制系统主要包含两个部分，即风扇控制器、冷却风扇。其中，冷却风险的功能是空调散热、发动机散热，所以运行效果会对发动机性能产生直接影响。如果选择的型号与汽车不匹配，则会出現冷却过度或者不足的问题，无法为发动机提供良好的运行环境。另外，风扇在运行期间会消耗功率，通常占发动机输出功率的6%左右。而在新时期背景下，应该将节能降耗的思想渗透在其中，强化冷却风扇控制系统的效果。
　　1  汽车冷却风扇的控制系统发展
　　自从应用发动机液冷系统以后，双速型发动机冷却风扇控制系统凭借实用性、成本低的优势，一直处于该行业的垄断地位。对于双速型发动机冷却风扇控制系统的原理而言，主要是在空调打开以后或者冷却液温度超过规定标准时，便会直接接通空调压力开关或者温度开关。在这一状态下，系统中的机电会得到有效控制，驱动风扇处于运行状态，并发挥其冷却作用。其中，第一个继电器在吸合的过程中，风扇会处于慢档状态;当第二个继电器处于吸合状态时，风扇则会进入全速档位输出状态。在以上的冷却系统中，风扇的档位只有两种，其工作速度差异较大，无法对汽车水箱的温度予以更加精准的控制。不仅如此，风扇在低速运行的过程中，主要采用串联的电阻分压实现降速，因此会损失掉大量的热量、能量。简而言之，双速降冷却风扇控制系统的优点、缺点十分明显。具体而言，优点主要包括成本低廉、系统稳定、实用性强;缺点则是控制性低、热损耗较高[1]。
　　2  新型汽车冷却风扇控制系统的分析
　　2.1 PWM控制方式的保护功能
　　在微电子技术高速发展的背景下，各个行业的工艺技术均有显著提升。此时大功率PWM风扇控制系统，以低成本的优势得到广泛应用。对于PWM控制方式而言，分为有刷电机、无刷电机两种。无论是哪一种方式，在运行的过程中均需要发动机的性质作为标准。在现代汽车中，PWM冷却风扇控制系统发挥着重要作用，其运行的机理为：正常控制器为VCU或者发动机ECU，会对当前汽车的诸多传感器数据进行收集。在这一基础上，可以计算出在当前工况下汽车的散热需求。然后以PWM信号为基础，实现对需求的传输。此时，风扇控制器在得到指令后，能够通过针对性的方式实现对散热性能的调整，从而可以有效满足汽车散热的需求。当风扇控制器收到散热需求以后，会采用大功率的方式实现对电机的驱动，并调整其运行转速。另外，PWM风扇控制器还会对诸多传感器实现集成，因此具备软、启动过热保护、风扇短路保护等功能。在检测以后，如果发现故障将会通过PWM信号线将数据直接反馈给发动机ECU，强化汽车冷却风扇控制系统的可靠性。
　　2.2 PWM控制方式的无极调速功能
　　除了上述功能之外，PWM控制系统还能够实现无极调速，所以可以对风扇进行更加针对性的调整。在这一前提下，确保风扇的转速能够满足发动机水温的需求，可以有效强化冷却控制的精准性。正因如此，即使在不同工况下，也能够确保发动机水温的温度稳定在90℃左右，确保发动机处于最佳的工作状态。结合实际情况，能够发现PWM冷却风扇控制系统在应用过程中，实现对发动机性能的改善与优化，弥补传统双速型控制系统的缺陷。对于应用PWM控制风扇的汽车而言，每100km能够减少0.4L左右的汽油，实现节能降耗的目的。
　　2.3 有刷电机与无刷电机的比较
　　在当前的经济发展中，汽车具有市场化的特点，因此需要对所有零部件的成本进行控制。目前，紧凑型车型依然采用双速型冷却风扇控制系统，但是在国六排放标准的背景下，对于汽车排放以及节能标准有了全新要求。也就是说，传统的双塑型控制系统基本上会被市场淘汰。此时，PWM控制系统将会得到广泛应用。其中，有刷电机PWM系统应用的过程中，仅仅需要将以往双速型的控制器调整为PWM控制器即可。也就是说，此种电机结构只需要实现微调，便可以满足汽车的需求。
　　因此，当前市场中有刷电机控制系统的应用更加广泛。在运行的过程中，由于转向器、电刷之间会产生摩擦，会对电刷的寿命产生影响。这一背景下，无刷电机PWM风扇控制系统应运而生。对于无刷电机而言，主要采用电子转向器完成冷却，因此具备寿命长、无火花、声音小、可靠性、高效率高的优势。还需要注意的是，此种控制系统具有相对复杂的电路结构，同时价格相对较高，限制了无刷电机的应用与发展。目前无刷电机通常只应用在高端性能的汽车中，未能实现大范围的应用。相信在电子技术不断发展的过程中，无刷电机的成本将会得到有效控制，不久的将来很可能会应用在更多的汽车中[2]。
　　3  新能源汽车对于冷却风险控制系统的需求
　　3.1 需求分析
　　对于新能源汽车而言，传统的发动机被电动机所取代，因此整车对于冷却系统的需求也得到了根本性改变。由于此种类型汽车的电量影响着行驶状态，而整车中的用电器电量消耗也会对续航产生直接影响。由于锂电池自身的特点，其温度区间的范围相对较窄，对冷却风扇控制系统的要求更高。如果不能对温度进行有效控制，很可能会对电池产生威胁，甚至会增加汽车运行的风险。对此，技术人员必须结合新能源汽车的实际需求，明确冷却风扇控制系统的研究方向，结合实际情况将温度控制在合理范围内，最大程度上满足更多新能源汽车的需求。
　　3.2 节能降耗
　　虽然车辆环境已经显出改变，但是汽车冷却风扇控制系统依然是其中重要的构成部分，能够有效提高新能源汽车运行的稳定性。对此，必须将PWM控制系统应用在其中。新能源汽车在运行期间，空调、电池组会产生大量的功率消耗，但是与传统的燃油发动机相比，所产生的热量相对较小，可以将风冷系统应用在汽车中，实现对热量的有效控制。从当前情况来看，新能源汽车所采用的冷却风扇，运行期间不会消耗大量功率，可结合汽车运行的状态实现对功率的调整。只有在需要打开系统的工况下，才会进入运行状态，深化了该系统节能降耗的意义。总体而言，新能源汽车的应用是顺应新时期环境保护的需求，更是人们环保意识不断强化的产物。因此，在选择冷却风扇控制系统的过程中，也需要将节能降耗等环保思想渗透在其中，实现对电量的有效控制。这一前提下，不仅可以有效冷却风扇控制系统的性能水平，还能够在发挥其作用的同时提高新能源汽车的稳定性，为电动机营造一个良好的环境。长此以往，可以实现对锂电池的保护，增强电池的续航性、安全性。
　　4  结语
　　综上所述，经过长时间的发展能够发现，汽车冷却风扇控制系统的性能相对稳定，同时也逐渐成熟，可以满足汽车发动机运行的需求。但是，在技术水平不断提高的背景下，冷却风扇控制系统也得到优化，并且被广泛应用在实际中。未来一段时间内，新能源汽车将会成为主流，所以冷却风扇控制系统的设计、优化应该顺应时代的发展，考虑新型汽车的实际需求，确保系统能够得到针对性的升级、调整。
　　参考文献
　　[1] 封进，杜常清.混合动力汽车冷却风扇的模糊逻辑优化控制[J].制造业自动化，2018，40（6）：60-63.
　　[2] 余海洋，曹志良，刘绍波.汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统设计[J].电子器件，2017，39（6）：1512-1515.
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