一种车辆的冷却风扇的控制系统、控制方法及车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆的冷却风扇的控制系统、控制方法及车辆。


背景技术：

2.目前汽车行业中，所有车辆都配置有冷却风扇，冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分，用于散发动力系统、传动系统、空调系统中不需要的废热。
3.常用的冷却风扇有两种，一种是有刷电机冷却风扇，简称有刷风扇，采用两档控制风扇电机转速从而控制风量；另一种是无刷电机冷却风扇，简称无刷风扇，主要采用pwm控制，可以实现无级控制风扇电机转速从而控制风量。
4.现有技术中，有刷风扇使用寿命有限，碳刷磨损到一定程度后，风扇便停止工作，需要更换新的风扇，并且有刷风扇受限于电机功率和转速，无法在较小的布置空间内开发出高性能，也就是大风量的风扇。另外，有刷风扇无法直接适配于无刷风扇控制方法的车辆。无刷风扇主要采用pwm控制，整车开发及标定周期长、成本，并且无法直接适配于两档有刷风扇控制方法的车辆。


技术实现要素：

5.本发明第一方面的一个目的是要提供一种车辆的冷却风扇的控制系统，解决现有技术中无刷电机开发成本高且周期较长的技术问题。
6.本发明第一方面的进一步目的是要进一步减少开发成本。
7.根据本发明的第一方面的目的，本发明还提供了一种车辆的冷却风扇的控制系统，包括：
8.无刷电机；
9.电机控制器，与所述无刷电机连接，且具有第一管脚和第二管脚；
10.控制模块，与所述第一管脚和所述第二管脚连接，以向所述第一管脚输入高电平信号和/或向所述第二管脚输入低电平信号；
11.所述电机控制器配置成根据接收到的所述高电平信号和/或所述低电平信号控制所述无刷电机以不同的转速挡位运行。
12.可选地，所述控制模块包括：
13.整车控制器，具有第一端口和与所述第二管脚连接的第二端口，所述第一端口和所述第二端口均用于输出低电平信号；
14.信号转换器，具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一端口连接，所述第二连接端与所述电机控制器的第一管脚连接，用于将所述整车控制器的所述第一端口输出的低电平信号改变成高电平信号。
15.可选地，所述信号转换器为继电器或电阻。
16.可选地，还包括具有正极和负极的电源，所述电机控制器还包括第三管脚和第四
管脚，所述第三管脚与所述电源的正极连接，所述第四管脚与所述电源的负极连接。
17.可选地，若所述信号转换器为继电器，所述信号转换器还包括第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述电源的正极连接，所述第四连接端与所述电源的负极连接。
18.根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种车辆，包括上述的控制系统。
19.根据本发明第三方面的目的，本发明还提供了一种应用于上述的控制系统的控制方法，包括以下步骤：
20.获取车辆的冷却系统和/或空调系统的传感器信息；
21.根据所述传感器信息确定无刷电机的目标转速挡位；
22.根据所述无刷电机的目标转速挡位向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位。
23.可选地，根据所述无刷电机的目标转速挡位向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位的步骤，具体包括以下步骤：
24.在确定所述无刷电机的目标转速挡位为低速挡位时，控制第一端口输出低电平信号，并经过信号转换器转换为高电平信号输入至所述第一管脚，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述低速挡位；
25.在确定所述无刷电机的目标转速挡位为高速挡位时，控制第一端口输出低电平信号，并经过所述信号转换器转换为高电平信号输入至所述第一管脚，并控制第二端口向所述第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述高速挡位。
26.可选地，根据所述无刷电机的目标转速挡位控制向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位的步骤，还包括以下步骤：
27.在确定所述无刷电机的目标转速挡位为中速挡位时，控制所述第二端口向所述第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述中速挡位。
28.可选地，获取车辆的冷却系统和空调系统的传感器信息的步骤，之后还包括以下步骤：
29.根据所述传感器信息判断所述无刷电机是否需要休眠；
30.若是，则控制所述第一端口和所述第二端口均无信号输出，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于休眠状态。
31.本发明中控制模块向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述第二管脚输入低电平信号，电机控制器能够根据接收到的所述高电平信号和/或所述低电平信号控制所述无刷电机以不同的转速挡位运行，该技术方案仅通过高低电平信号的控制，能够实现无刷电机的两个或三个转速挡位的控制，与现有技术中增加电阻改变电压或控制不同挡位组合来调节风扇转速的控制方式相比，开发成本较低，研发周期较短。
32.进一步地，本发明在整车控制器的第一端口和电机控制器的第一管脚之间增加了信号转换器，实现了将第一端口输出的低电平信号改变成高电平信号，避免对整车控制器进行改动，进一步减少了开发成本，且容易实现，结构简单。
33.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
34.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
35.图1是根据本发明一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统的示意性结构图；
36.图2是根据本发明另一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统的示意性结构图；
37.图3是根据本发明又一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统的示意性结构图；
38.图4是根据本发明一个实施例的车辆的冷却风扇的控制方法的示意性流程图；
39.图5是根据本发明另一个实施例的车辆的冷却风扇的控制方法的示意性流程图。
40.附图标记：
41.100-控制系统，10-无刷电机，20-电机控制器，30-控制模块，40-电源，21-第一管脚，22-第二管脚，23-第三管脚，24-第四管脚，31-整车控制器，32-第一端口，33-第二端口，34-信号转换器，35-第一连接端，36-第二连接端，37-第三连接端，38-第四连接端，41-正极，42-负极。
具体实施方式
42.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
43.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至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。
44.除非另有明确的规定和限定，术语“连接”术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。本领域的普通技术人员，应该可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
45.除非另有限定，本实施例的描述中所使用的全部术语(包含技术术语与科学术语)具有与本技术所属的技术领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。
46.图1是根据本发明一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统100的示意性结构图。如图1所示，在一个具体的实施例中，车辆的冷却风扇的控制系统100包括无刷电机10、电机控制器20和控制模块30。其中，电机控制器20与无刷电机10连接，且具有第一管脚21和第二管脚22。控制模块30与第一管脚21和第二管脚22连接，以向第一管脚21输入高电平信号和/
或向第二管脚22输入低电平信号。电机控制器20配置成根据接收到的高电平信号和/或低电平信号控制无刷电机10以不同的转速挡位运行。在该实施例中，不同的转速挡位包括两个或三个转速挡位。可以理解为，该实施例最多仅能实现三个转速挡位的控制。
47.该实施例仅通过高低电平信号的控制，能够实现无刷电机10的两个或三个转速挡位的控制，与现有技术中增加电阻改变电压或控制不同挡位组合来调节风扇转速的控制方式相比，开发成本较低，研发周期较短。
48.现有技术中，对于无刷电机10的挡位设置，本领域技术人员公知的是，通过增加电阻来改变电压值，或控制不同挡位的组合来调节无刷电机10的转速，使得无刷电机10具有多个挡位的选择，此种方式对于无刷电机10的开发成本较高，且研发周期较长。而该实施例创新性地打破了行业传统常规的通过增加电阻改变电压或控制不同挡位组合来调节风扇转速的控制方式，利用控制模块30给电机控制器20输入高电平信号和低电平信号即可实现无刷电机10的挡位控制，不需要研究其他逻辑控制，开发周期较短，比较容易实现。
49.图2是根据本发明另一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统100的示意性结构图。如图2所示，在该实施例中，控制模块30包括整车控制器31和信号转换器34，其中，整车控制器31具有第一端口32和与第二管脚22连接的第二端口33，第一端口32和第二端口33均用于输出低电平信号。信号转换器34具有第一连接端35和第二连接端36，第一连接端35与第一端口32连接，第二连接端36与电机控制器20的第一管脚21连接，用于将整车控制器31的第一端口32输出的低电平信号改变成高电平信号。这里，整车控制器31具有很多端口，该实施例中仅示意出与该实施例相关的端口。电机控制器20的第一管脚21的导通信号为高电平有效，第二管脚22的导通信号为低电平有效，也就是说，第一管脚21只有接收到高电平信号才会导通，第二管脚22只有接收到低电平信号才会导通。
50.该实施例相当于在整车控制器31的第一端口32和电机控制器20的第一管脚21之间增加了信号转换器34，实现了将第一端口32输出的低电平信号改变成高电平信号，避免对整车控制器31进行改动，进一步减少了开发成本，且容易实现，结构简单。
51.在该实施例中，信号转换器34为继电器或电阻。当信号转换器34为电阻时，只需要将电阻连接在整车控制器31的第一端口32和电机控制器20的第一管脚21之间，用于将整车控制器31的第一端口32输出的低电平信号转换成高电平信号。在其他实施例中，也可以将信号转换器34设置在电机控制器20的内部。
52.在该实施例中，控制系统100还包括具有正极41和负极42的电源40，电机控制器20还包括第三管脚23和第四管脚24，第三管脚23与电源40的正极41连接，第四管脚24与电源40的负极42连接。
53.图3是根据本发明又一个实施例的车辆的冷却风扇的控制系统100的示意性结构图。如图3所示，若信号转换器34为继电器，信号转换器34还包括第三连接端37和第四连接端38，第三连接端37与电源40的正极41连接，第四连接端38与电源40的负极42连接。
54.该实施例还提供了一种车辆，车辆包括上述的控制系统100。对于控制系统100，这里不一一赘述。
55.该实施例的创新点在于利用无刷电机10与两挡或三挡控制逻辑进行结合，通过改变电机控制器20内部的控制原理，结合整车上冷却风扇控制线路的创新，实现技术创新的突破，可解决有刷风扇和无刷风扇在控制上遇到的问题。
56.该实施例中，冷却风扇采用无刷电机10，冷却风扇的电机控制器20具有四个接线管脚，包括两个控制管脚和两个电源管脚。冷却风扇的电机控制器20的内部预留转速刷写端口，可通过外接设备对无刷电机10的转速进行定义和刷写。无刷电机10可以完全解决有刷电机使用寿命有限，碳刷磨损后需要更换冷却风扇，导致售后及维修成本高和客户抱怨大的问题。无刷电机10可以在有限的空间尺寸下开发出更高性能的冷却风扇，从而更广泛地满足地区使用及性能提升的需求。
57.在改款车型时该实施例可解决在整车控制器31的程序不修改的情况下，适配更多类型的冷却风扇，实现两挡或三挡的电机控制器20去适配无刷电机10，从而达到改款车型开发成本低、周期短、风量要求高的效果。
58.在其他实施例中，也可以通过对整车控制器31进行修改，使得整车控制器31的第一端口32直接发出高电平信号，第二端口33维持低电平信号不变，同样可以实现对无刷电机10的转速挡位进行控制。但是这种方法需要对整车控制器31进行改进，从而会提高开发成本。
59.图4是根据本发明一个实施例的车辆的冷却风扇的控制方法的示意性流程图。如图4所示，在该实施例中，一种应用于上述的控制系统100的控制方法，包括以下步骤：
60.步骤s100，获取车辆的冷却系统和/或空调系统的传感器信息；
61.步骤s200，根据传感器信息确定无刷电机10的目标转速挡位，这里，传感器信息包括温度传感器和压力传感器等信息；
62.步骤s300，根据无刷电机10的目标转速挡位向电机控制器20的第一管脚21输入高电平信号和/或向电机控制器20的第二管脚22输入低电平信号，以使得电机控制器20控制无刷电机10处于目标转速挡位。
63.这里，传感器信息包括冷却系统内的传感器信息和/或空调系统内的传感器信息，整车控制器31接收到冷却系统和/或空调系统内各个传感器的信号后，根据各个传感器的信号判断冷却风扇的无刷电机10的目标转速挡位，可以理解为，根据冷却系统和/或空调系统的冷却需求确定无刷电机10的目标转速挡位。
64.图5是根据本发明另一个实施例的车辆的冷却风扇的控制方法的示意性流程图。如图5所示，在该实施例中，步骤s300具体包括以下步骤：
65.步骤s310，在确定无刷电机10的目标转速挡位为低速挡位时，控制第一端口32输出低电平信号，并经过信号转换器34转换为高电平信号输入至第一管脚21，以使得电机控制器20控制无刷电机10处于低速挡位；
66.步骤s330，在确定无刷电机10的目标转速挡位为高速挡位时，控制第一端口32输出低电平信号，并经过信号转换器34转换为高电平信号输入至第一管脚21，并控制第二端口33向第二管脚22输入低电平信号，以使得电机控制器20控制无刷电机10处于高速挡位。这里，需要说明的是步骤s330和步骤s310之间没有先后顺序关系。
67.在该实施例中，步骤s300还包括以下步骤：
68.步骤s320，在确定无刷电机10的目标转速挡位为中速挡位时，控制第二端口33向第二管脚22输入低电平信号，以使得电机控制器20控制无刷电机10处于中速挡位。这里，需要说明的是，步骤s320与步骤s310、步骤s330之间没有先后顺序关系。
69.在该实施例中，步骤s100之后还包括以下步骤：
70.步骤s110，根据传感器信息判断无刷电机10是否需要休眠，若是，则执行步骤s120；
71.步骤s120，控制第一端口32和第二端口33均无信号输出，以使得电机控制器20控制无刷电机10处于休眠状态。
72.该实施例中，整车控制器31接收冷却系统和/或空调系统的各个传感器的信息，当判断出冷却风扇的无刷电机10需要进入低速挡位时，整车控制器31的第一端口32得电接通继电器的第一连接端35和第四连接端38，进而接通继电器的第二连接端36和第三连接端37，使得电机控制器20的第一管脚21得电接通，此时整车控制器31的第二端口33不得电，电机控制器20的第二管脚22也就未接通，无刷电机10即可进入低速挡位运行。当判断出冷却风扇的无刷电机10需要进入高速挡位时，整车控制器31的第一端口32得电接通继电器的第一连接端35和第四连接端38，进而接通继电器的第二连接端36和第三连接端37，使得电机控制器20的第一管脚21得电接通。此时整车控制器31的第二端口33得电接通，进而接通电机控制器20的第二管脚22，使得无刷电机10进入高速挡位运行。当判断出冷却风扇的无刷电机10需要进入中速挡位时，整车控制器31的第一端口32不得电，电机控制器20的第一管脚21也就未接通，此时整车控制器31的第二端口33得电，使得电机控制器20的第二管脚22接通，使得无刷电机10进入中速挡位运行。当判断出冷却风扇的无刷电机10不具备运行条件时，则整车控制器31的第一端口32和第二端口33均位于未接通状态，继电器也就处于断开状态，因此，无刷电机10即可进入休眠状态，也就是冷却风扇进入休眠状态。
73.该实施例中，无刷电机10最多仅可实现三挡转速挡位，分别为低速挡位、中速挡位和高速挡位，由电机控制器20进行低速挡位、中速挡位和高速挡位的控制，并且电机控制器20也对无刷电机10进行启停控制。三个转速挡位的各个转速可在电机控制器20内进行修改，也就是外接电脑刷写，可以根据不同车型风量需求大小对电机控制器20内的转速定义进行刷写。
74.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

技术特征：
1.一种车辆的冷却风扇的控制系统，其特征在于，包括：无刷电机；电机控制器，与所述无刷电机连接，且具有第一管脚和第二管脚；控制模块，与所述第一管脚和所述第二管脚连接，以向所述第一管脚输入高电平信号和/或向所述第二管脚输入低电平信号；所述电机控制器配置成根据接收到的所述高电平信号和/或所述低电平信号控制所述无刷电机以不同的转速挡位运行。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：整车控制器，具有第一端口和与所述第二管脚连接的第二端口，所述第一端口和所述第二端口均用于输出低电平信号；信号转换器，具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一端口连接，所述第二连接端与所述电机控制器的第一管脚连接，用于将所述整车控制器的所述第一端口输出的低电平信号改变成高电平信号。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述信号转换器为继电器或电阻。4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括具有正极和负极的电源，所述电机控制器还包括第三管脚和第四管脚，所述第三管脚与所述电源的正极连接，所述第四管脚与所述电源的负极连接。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，若所述信号转换器为继电器，所述信号转换器还包括第三连接端和第四连接端，所述第三连接端与所述电源的正极连接，所述第四连接端与所述电源的负极连接。6.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的控制系统。7.一种应用于权利要求1-5中任一项所述的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取车辆的冷却系统和/或空调系统的传感器信息；根据所述传感器信息确定无刷电机的目标转速挡位；根据所述无刷电机的目标转速挡位向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位。8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，根据所述无刷电机的目标转速挡位向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位的步骤，具体包括以下步骤：在确定所述无刷电机的目标转速挡位为低速挡位时，控制第一端口输出低电平信号，并经过信号转换器转换为高电平信号输入至所述第一管脚，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述低速挡位；在确定所述无刷电机的目标转速挡位为高速挡位时，控制第一端口输出低电平信号，并经过所述信号转换器转换为高电平信号输入至所述第一管脚，并控制第二端口向所述第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述高速挡位。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，根据所述无刷电机的目标转速挡位控制向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述电机控制器的第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述目标转速挡位的步骤，还包括以下步骤：在确定所述无刷电机的目标转速挡位为中速挡位时，控制所述第二端口向所述第二管脚输入低电平信号，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于所述中速挡位。10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，获取车辆的冷却系统和空调系统的传感器信息的步骤，之后还包括以下步骤：根据所述传感器信息判断所述无刷电机是否需要休眠；若是，则控制所述第一端口和所述第二端口均无信号输出，以使得所述电机控制器控制所述无刷电机处于休眠状态。

技术总结
本发明提供了一种车辆的冷却风扇的控制系统、控制方法及车辆，涉及车辆技术领域。本发明中控制模块向电机控制器的第一管脚输入高电平信号和/或向所述第二管脚输入低电平信号，电机控制器能够根据接收到的所述高电平信号和/或所述低电平信号控制所述无刷电机以不同的转速挡位运行，该技术方案仅通过高低电平信号的控制，能够实现无刷电机的两个或三个转速挡位的控制，与现有技术中增加电阻改变电压或控制不同挡位组合来调节风扇转速的控制方式相比，开发成本较低，研发周期较短。研发周期较短。研发周期较短。


技术研发人员：吴木文 张长成 周远
受保护的技术使用者：重庆睿蓝汽车研究院有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/13