智能水箱风扇电动机控制系统

刘阳君

（重庆长安跨越车辆有限公司技术中心， 重庆 400026）

国内柴油商用车的水箱风扇控制方式有水泵皮带驱动与电控两种方式。 电控方式一般采用双金属片的温控开关进行控制， 由温控开关控制水箱风扇继电器的线圈工作， 从而控制水箱风扇电动机工作。 双金属片温控开关的工作原理为当温度升至某值时， 双金属片突跳， 触头迅速闭合； 当温度降至某值时， 双金属片复位， 触头亦随之恢复至原来的状态， 达到通断电路的目的。 因此， 这种温控开关容易出现故障及误动作， 且水温控制的偏差范围超过3 ℃。 本文所述的智能水箱风扇电动机控制系统的温控开关内置于组合仪表之中， 组合仪表的单片机通过采样电路， 对水温传感器的信号进行程序处理， 由单片机IO口驱动三极管工作， 来控制水箱风扇继电器的线圈工作， 从而精确地控制水箱风扇电动机的工作。

1 系统功能

智能水箱风扇电动机控制系统是水箱风扇电动机控制的一种优化方式， 它具有两方面的功能。 一是具备温控开关的功能： 组合仪表采样电路采集水温传感器的温度信号 （电阻值）， 变成与温度信号成线性关系的电压信号， 电压信号经组合仪表的单片机程序处理后， 由单片机IO口驱动开关元件三极管， 具备温控开关的功能。 二是该控制方案具有智能控制的功能： 一方面组合仪表的单片机通过程序控制步进电动机来控制水温表的指针， 显示发动机的水温； 另一方面组合仪表的单片机通过程序处理， 由单片机IO口控制三极管来控制水箱风扇继电器的线圈， 从而精确地控制水箱风扇电动机工作的温度范围 （当水温≥82 ℃时， 水箱风扇电动机工作； 水温≤76 ℃时， 水箱风扇电动机停止工作）。

2 工作原理

商用车智能水箱风扇电动机控制系统功能框图见图1。 其工作原理： AD温度电阻开关周期性地给三极管Q1通电， 使三极管Q1输出采样电路的采样电压， AD电压通道为单片机提供采样电路的基准电压。 水温传感器Rt1的温度信号 （电阻值） 经采样电路处理后， 变成与温度信号成线性关系的电压信号， 组合仪表的单片机对电压信号进行处理， 一方面组合仪表的单片机通过程序控制IO输出脉冲信号， 控制步进电动机运行来控制水温表指针的偏转， 显示发动机的水温； 另一方面组合仪表的单片机通过程序控制IO口驱动开关元件三极管Q2， 来控制水箱风扇继电器线圈的工作。

水温传感器Rt1采用负温度系数的热敏电阻作为感应元件， 当发动机的水温升高时， 其阻值下降；当发动机的水温降低时， 其阻值上升。 如重庆长安跨越车辆有限公司使用的水温传感器101F， 在82 ℃时其电阻值为64 Ω， 在76 ℃时其电阻值为70 Ω， 因三极管Q1压降为0.7 V， 故B点对应的电压为4.3 V，A、 B点电阻值为100 Ω。

当A点电压信号≤1.678 V （水温≥82 ℃） 时，单片机IO口驱动三极管Q2工作， 使水箱风扇继电器的线圈J1工作， 继电器的触点K1闭合， 水箱风扇电动机M因通电而工作； 当电压信号≥1.771 V （水温≤76 ℃） 时， 单片机IO口停止驱动三极管Q2， 水箱风扇继电器的线圈J1不工作， 继电器的触点K1不闭合， 从而水箱风扇电动机M停止工作， 以达到精确地控制水箱风扇电动机工作的温度范围。 即： 当水温≥82 ℃时， 水箱风扇电动机工作， 水温≤76 ℃时， 水箱风扇电动机停止工作。

3 结束语

本文介绍了商用车水箱风扇电动机控制系统的一种方式， 该控制方式已使用在重庆长安跨越车辆有限公司KY5长安星豹柴油车上。 它具有两方面的优点： 一是具备温控开关的功能， 由组合仪表自带， 降低了该系统的成本； 另一方面组合仪表的单片机通过程序控制三极管， 来控制水箱风扇继电器的线圈工作， 从而精确地控制水箱风扇电动机工作的温度范围， 水温控制的偏差小。 由于该系统由单片机通过程序进行控制， 其故障率及误动作极低，提高了水箱风扇电动机控制的可靠性， 从而提升了整车性能。