淺談汽車冷卻風扇控制系統的技術演進

王臻

摘? 要：冷卻風險控制系統是汽車中重要的子系統之一，對于汽車的性能會產生直接影響。該文從多個角度入手，探究汽車冷卻風扇控制系統的演進，主要包括系統的發展、新型控制系統分析、新能源汽車的需求?；诖?，可以加深相關人員對于冷卻風扇控制系統的認識，同時指引該系統未來的發展方向。

關鍵詞：汽車? 冷卻風扇? 控制系統? 技術演進

中圖分類號：U464 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（c）-0090-02

冷卻風扇控制系統主要包含兩個部分，即風扇控制器、冷卻風扇。其中，冷卻風險的功能是空調散熱、發動機散熱，所以運行效果會對發動機性能產生直接影響。如果選擇的型號與汽車不匹配，則會出現冷卻過度或者不足的問題，無法為發動機提供良好的運行環境。另外，風扇在運行期間會消耗功率，通常占發動機輸出功率的6%左右。而在新時期背景下，應該將節能降耗的思想滲透在其中，強化冷卻風扇控制系統的效果。

1? 汽車冷卻風扇的控制系統發展

自從應用發動機液冷系統以后，雙速型發動機冷卻風扇控制系統憑借實用性、成本低的優勢，一直處于該行業的壟斷地位。對于雙速型發動機冷卻風扇控制系統的原理而言，主要是在空調打開以后或者冷卻液溫度超過規定標準時，便會直接接通空調壓力開關或者溫度開關。在這一狀態下，系統中的機電會得到有效控制，驅動風扇處于運行狀態，并發揮其冷卻作用。其中，第一個繼電器在吸合的過程中，風扇會處于慢檔狀態;當第二個繼電器處于吸合狀態時，風扇則會進入全速檔位輸出狀態。在以上的冷卻系統中，風扇的檔位只有兩種，其工作速度差異較大，無法對汽車水箱的溫度予以更加精準的控制。不僅如此，風扇在低速運行的過程中，主要采用串聯的電阻分壓實現降速，因此會損失掉大量的熱量、能量。簡而言之，雙速降冷卻風扇控制系統的優點、缺點十分明顯。具體而言，優點主要包括成本低廉、系統穩定、實用性強;缺點則是控制性低、熱損耗較高[1]。

2? 新型汽車冷卻風扇控制系統的分析

2.1 PWM控制方式的保護功能

在微電子技術高速發展的背景下，各個行業的工藝技術均有顯著提升。此時大功率PWM風扇控制系統，以低成本的優勢得到廣泛應用。對于PWM控制方式而言，分為有刷電機、無刷電機兩種。無論是哪一種方式，在運行的過程中均需要發動機的性質作為標準。在現代汽車中，PWM冷卻風扇控制系統發揮著重要作用，其運行的機理為：正常控制器為VCU或者發動機ECU，會對當前汽車的諸多傳感器數據進行收集。在這一基礎上，可以計算出在當前工況下汽車的散熱需求。然后以PWM信號為基礎，實現對需求的傳輸。此時，風扇控制器在得到指令后，能夠通過針對性的方式實現對散熱性能的調整，從而可以有效滿足汽車散熱的需求。當風扇控制器收到散熱需求以后，會采用大功率的方式實現對電機的驅動，并調整其運行轉速。另外，PWM風扇控制器還會對諸多傳感器實現集成，因此具備軟、啟動過熱保護、風扇短路保護等功能。在檢測以后，如果發現故障將會通過PWM信號線將數據直接反饋給發動機ECU，強化汽車冷卻風扇控制系統的可靠性。

2.2 PWM控制方式的無極調速功能

除了上述功能之外，PWM控制系統還能夠實現無極調速，所以可以對風扇進行更加針對性的調整。在這一前提下，確保風扇的轉速能夠滿足發動機水溫的需求，可以有效強化冷卻控制的精準性。正因如此，即使在不同工況下，也能夠確保發動機水溫的溫度穩定在90℃左右，確保發動機處于最佳的工作狀態。結合實際情況，能夠發現PWM冷卻風扇控制系統在應用過程中，實現對發動機性能的改善與優化，彌補傳統雙速型控制系統的缺陷。對于應用PWM控制風扇的汽車而言，每100km能夠減少0.4L左右的汽油，實現節能降耗的目的。

2.3 有刷電機與無刷電機的比較

在當前的經濟發展中，汽車具有市場化的特點，因此需要對所有零部件的成本進行控制。目前，緊湊型車型依然采用雙速型冷卻風扇控制系統，但是在國六排放標準的背景下，對于汽車排放以及節能標準有了全新要求。也就是說，傳統的雙塑型控制系統基本上會被市場淘汰。此時，PWM控制系統將會得到廣泛應用。其中，有刷電機PWM系統應用的過程中，僅僅需要將以往雙速型的控制器調整為PWM控制器即可。也就是說，此種電機結構只需要實現微調，便可以滿足汽車的需求。

因此，當前市場中有刷電機控制系統的應用更加廣泛。在運行的過程中，由于轉向器、電刷之間會產生摩擦，會對電刷的壽命產生影響。這一背景下，無刷電機PWM風扇控制系統應運而生。對于無刷電機而言，主要采用電子轉向器完成冷卻，因此具備壽命長、無火花、聲音小、可靠性、高效率高的優勢。還需要注意的是，此種控制系統具有相對復雜的電路結構，同時價格相對較高，限制了無刷電機的應用與發展。目前無刷電機通常只應用在高端性能的汽車中，未能實現大范圍的應用。相信在電子技術不斷發展的過程中，無刷電機的成本將會得到有效控制，不久的將來很可能會應用在更多的汽車中[2]。

3? 新能源汽車對于冷卻風險控制系統的需求

3.1 需求分析

對于新能源汽車而言，傳統的發動機被電動機所取代，因此整車對于冷卻系統的需求也得到了根本性改變。由于此種類型汽車的電量影響著行駛狀態，而整車中的用電器電量消耗也會對續航產生直接影響。由于鋰電池自身的特點，其溫度區間的范圍相對較窄，對冷卻風扇控制系統的要求更高。如果不能對溫度進行有效控制，很可能會對電池產生威脅，甚至會增加汽車運行的風險。對此，技術人員必須結合新能源汽車的實際需求，明確冷卻風扇控制系統的研究方向，結合實際情況將溫度控制在合理范圍內，最大程度上滿足更多新能源汽車的需求。

3.2 節能降耗

雖然車輛環境已經顯出改變，但是汽車冷卻風扇控制系統依然是其中重要的構成部分，能夠有效提高新能源汽車運行的穩定性。對此，必須將PWM控制系統應用在其中。新能源汽車在運行期間，空調、電池組會產生大量的功率消耗，但是與傳統的燃油發動機相比，所產生的熱量相對較小，可以將風冷系統應用在汽車中，實現對熱量的有效控制。從當前情況來看，新能源汽車所采用的冷卻風扇，運行期間不會消耗大量功率，可結合汽車運行的狀態實現對功率的調整。只有在需要打開系統的工況下，才會進入運行狀態，深化了該系統節能降耗的意義?？傮w而言，新能源汽車的應用是順應新時期環境保護的需求，更是人們環保意識不斷強化的產物。因此，在選擇冷卻風扇控制系統的過程中，也需要將節能降耗等環保思想滲透在其中，實現對電量的有效控制。這一前提下，不僅可以有效冷卻風扇控制系統的性能水平，還能夠在發揮其作用的同時提高新能源汽車的穩定性，為電動機營造一個良好的環境。長此以往，可以實現對鋰電池的保護，增強電池的續航性、安全性。

4? 結語

綜上所述，經過長時間的發展能夠發現，汽車冷卻風扇控制系統的性能相對穩定，同時也逐漸成熟，可以滿足汽車發動機運行的需求。但是，在技術水平不斷提高的背景下，冷卻風扇控制系統也得到優化，并且被廣泛應用在實際中。未來一段時間內，新能源汽車將會成為主流，所以冷卻風扇控制系統的設計、優化應該順應時代的發展，考慮新型汽車的實際需求，確保系統能夠得到針對性的升級、調整。

參考文獻

[1] 封進，杜常清.混合動力汽車冷卻風扇的模糊邏輯優化控制[J].制造業自動化，2018，40（6）：60-63.

[2] 余海洋，曹志良，劉紹波.汽車發動機電動冷卻風扇智能控制系統設計[J].電子器件，2017，39（6）：1512-1515.