1、6項目六 Project自動溫度風扇控制電路項目描述自動化技術在汽車上應用的非常多，其中發(fā)動機散熱器、空調(diào)冷凝器散熱風扇和自動空調(diào)鼓風機控制就是一個例子。本項目我們歸納總結自動溫度風扇控制電路的種類和原理，并通過學習設計一個自動溫度風扇控制電路。 學習任務一 自動溫度風扇控制電路的連接與調(diào)試學 習 目 標 知識目標（1）理解汽車發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)的必要性。（2）理解直流風扇轉速控制的方式。 技能目標（1）初步掌握汽車直流風扇轉速控制的原理與電路連接。（2）初步掌握風扇電路簡單故障的排除。 素質(zhì)目標（1）規(guī)范課堂6S管理。（2）養(yǎng)成團隊協(xié)作的好習慣。（3）養(yǎng)成獨立思考問題的好習慣。建議完成本學習任務

2、的時間為4課時。 學習任務導入通過閱讀相關資料結合電子積木請你設計一個自動溫度風扇控制電路。學習內(nèi)容直流風扇轉速控制原理自動溫度風扇控制電路的連接與調(diào)試汽車發(fā)動機為什么需要冷卻系熱敏器件的特點汽車發(fā)動機冷卻風扇控制的種類冷卻風扇的控制方法與電路特點冷卻風扇電路分析與簡單故障排除獲取信息 引導問題1 自動溫度風扇控制電路有何作用？車輛在使用過程中，發(fā)動機會產(chǎn)生過多的熱量。為了讓發(fā)動機不會因過熱而不能正常工作，人們設計了冷卻液循環(huán)散熱系統(tǒng)，而其中汽車散熱風扇又起著舉足輕重的作用。下面我們就來研究下汽車散熱風扇的控制方式。一般情況下，當發(fā)動機剛啟動或氣溫較低時，為使發(fā)動機迅速達到工作溫度，此時要求散

3、熱風扇是不轉的，當發(fā)動機溫度上升大約至80度時，要求風扇實現(xiàn)低速轉動；當開了空調(diào)或發(fā)動機水溫達到100度時，要求風扇以高速轉動達到快速散熱的功效，保證發(fā)動機不會過熱。引導問題2 常見的自動溫度風扇控制電路有哪些？一、單純繼電器控制電路圖6-1帕薩特B5冷卻風扇控制器工作電路圖如圖6-1所示為早期汽車通用的冷卻風扇控制器。工作原理：當冷卻液溫度或打開空調(diào)后空調(diào)壓力超過規(guī)定的限值時，溫度開關或空調(diào)壓力開關接通，控制J1、J2繼電器工作，驅(qū)動風扇電機使冷卻風扇工作。特點和評析：自控電動控制方式，線路簡單實用，成本低，易維修。但遠離風扇，線束長。只能控制兩個固定風速。對風扇電機沒有保護功能。二、 邏輯

4、電路加繼電器集成式控制器如圖6-2所示，為上海大眾波羅冷卻風扇控制電路原理圖。兩個大功率繼電器和與門電路（或延時電路）集中在一起，組成一個獨立結構。繼電器工作與否也受控于外部冷卻液溫度開關和空調(diào)壓力開關。Kl和K2端分別接監(jiān)測冷卻液的溫度兩個熱敏開關，熱敏開關1的動作溫度為9297，控制輔助風扇，熱敏開關2的動作溫度為99-105 ，接主風扇。MOTl、MOT2與空調(diào)器相連，壓力或壓縮機工作時，風扇會進行必要的工作。當熱敏開關I或MOTl接收到相應超限信號時，啟動低速輔助風扇。熱敏開關2或MOT2接收到相應超限信號時，啟動高速主風扇。圖6-2波羅冷卻風扇控制電路原理圖 特點和評析：自控電動控制

5、方式，直接安裝于風扇附近，散熱好；線路簡單、線束少，易維修。只能控制兩級個固定風速；用于密封強制循環(huán)式發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。對產(chǎn)品的工作溫度要求較高，從70提高到110，另外對水密封性和防塵都有更高的要求，綜合成本較高。電路對風扇電機沒有保護功能。三、智能芯片與繼電器分離式控制電路 代表產(chǎn)品是用于金杯海獅、金龍海獅柴油車和北汽福田蒙派克車的上海滬工公司產(chǎn)品系列。工作原理如圖6-3所示，控制器采樣水溫傳感器Rt信號，當溫度8030C時，控制繼電器J1動作，動風扇低速運行；當溫度8595時，控制繼電器J2動作，驅(qū)動風扇高速運行。當冷卻液溫度于相應溫度時，依次由高速降到低速至停止。圖6-3智能芯片與繼電器

6、分離式控制電路原理圖特點和評析：自控電動控制方式，核心芯片是單片機，控制電路與繼電器分離，單端口信號采樣、雙路風扇固定風速控制輸出?？刂齐娐泛啙?，由于遠離繼電器和冷卻風扇，電磁兼容的效果較好。但采樣信息少，能耗控制未予考慮。電路對風扇電機沒有保護功能。四、智能芯片加繼電器集成式控制電路 典型產(chǎn)品是用于BroraA4車的HG4948風扇控制器。其電路特點是：在自控電動控制方式二結構上增加單片機等電子器件。多端口信號采樣；輸出端，除主、輔雙風扇控制外，還控制空調(diào)電磁離合器和冷卻水泵，與發(fā)動機ECU有單線雙向通訊端口（BIDI），負責向發(fā)動機通知空調(diào)電離合器的工作狀況及判斷風扇控制器是否應該啟動電磁

7、離合器。 輸入信號有空調(diào)壓縮機的壓力傳感器（PWM信號）、外界溫度傳感器（NTC）、水溫信號、機溫度開關、空調(diào)開關等，這些都是發(fā)動機系統(tǒng)必不可少的控制信號，經(jīng)單片機處理，分別根據(jù)不同的壓力條件、溫度條件，使主風扇、輔風扇、空調(diào)電磁離合器和冷卻水泵進行有序的工作，風扇啟動其外圍電路見圖6-4。這種冷卻風扇控制器是雙風扇固定轉速控制技術的最高形式。圖6-4 BroraA4的冷卻風扇控制外圍電路評析：綜合型智能控制和自控電動控制的邊緣方式，采樣信息多，智能化控制程度高；風扇軟啟動方式，提高了風扇的工作壽命。安裝在冷卻風扇附近，散熱較好。但對水密封性和防塵都有更高的要求，綜合成本較高五、早期PWM脈寬

8、調(diào)制輸出的控制電路 外圍電路如圖6-5所示。典型例子是用于帕薩特B5V6車型的冷卻風扇控制器。圖6-5 早期PWM控制器外圍電路 特點和評析：風扇轉速不再是前幾種繼電器閉合后的固定速度，而是采用PWM脈寬調(diào)制技術，20Hz頻率下占空比可變的四種速度，雖然是單風扇，卻可以根據(jù)水溫和空調(diào)壓縮機壓力情況實現(xiàn)四種強制補風能力，使冷卻效率大大增加。用功率MOS管取代了繼電器來驅(qū)動風扇。提高了工作可靠性和工作耐久性。具有短路、過載堵轉等保護功能。由于有固定頻率震蕩脈沖，對外的電磁騷擾加劇，須采取一定的抑制措施。六、改進后的PWM脈寬調(diào)制輸出方式的控制電路 典型產(chǎn)品是用于一汽大眾奧迪轎車的冷卻風扇控制器，雙

9、風扇驅(qū)動模式。圖6-6是其外部電路示意圖。圖6-6 改進后的PWM控制器外圍電路安裝在發(fā)動機艙的冷卻風扇上。與早期不同，改進后PWM控制器與發(fā)動機ECU緊密相關，發(fā)動機ECU在采樣分析冷卻系統(tǒng)的溫度、壓力等綜合信號后處理成PWM信號給冷卻風扇控制器，冷卻風扇控制器再輸出相應占空比的PWM脈沖信號驅(qū)動風扇，使風扇在一定范圍內(nèi)可以無級調(diào)速。 改進后PWM控制器控制兩個風扇輸出情況不同，在輸入信號占空比5時，兩者均為100輸出，風扇全速運行。此后，在5一12輸入時，風扇Ml輸出為零，在12一88輸入時為線性輸出，即以占空比為22一90輸出無級調(diào)速。風扇M2則在在輸入信號占空比為582時，輸出為零。其

10、它情況下均為100輸出。 技術評析：綜合型智能控制方式，繼承了早期PWM控制器的特點，也繼承了集中控制方式的優(yōu)點，只是高速風扇M2依然是有級調(diào)速，必然有能量的損耗，電磁騷擾問題也比較較突出。七、新一代PWM脈寬調(diào)制輸出方式的控制電路新一代PWM脈寬調(diào)制輸出方式的控制電路是在改進版基礎上演變而來的，只是雙風扇輸出特性相同，實現(xiàn)了雙風扇輸出的無級調(diào)速。 典型產(chǎn)品是用于德國大眾CADDY、TOURASKODA等冷卻風扇控制器，安裝在發(fā)動機艙的冷卻風扇上。法國標致308、雪鐵龍C4、C6也采用了這一技術。 技術評析：為綜合型智能控制方式，兼有集中式控制和PWM技術的優(yōu)點，控制電路對發(fā)動機及其周圍環(huán)境參

11、數(shù)考慮的已極為全面。有緊急運行模式、堵轉、短路、過壓、欠壓、溫度過高保護等等功能。真正體現(xiàn)了智能化控制。同時與以往的控制方式相比，能效更高，達到了節(jié)能降耗的目的。如圖6-7所示。圖6-7 冷卻效能量對比圖八、結束語通過對汽車發(fā)動機冷卻風扇控制技術分類特點評析，可以看出，冷卻風扇控制技術從集中式，到分體式控制方式的大量采用，使冷卻風扇控制的實時性大大提高，即保證在發(fā)動機管理系統(tǒng)處理其它工作程序的同時，冷卻系統(tǒng)還能實時工作。PWM控制技術的采用，克服了固定風速、有級風速造成能量損失的缺陷，而無級調(diào)速更是發(fā)揮了這一控制技術的優(yōu)點。同時，從可靠性角度看，PWM控制技術的采用，提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力

12、，而隨之帶來的電磁騷擾問題也須十分注意。環(huán)保、節(jié)能降耗、高性能、智能化必然是冷卻風扇控制技術今后的研究方向。制定計劃 各小組成員制定實施本次實訓任務的具體步驟、操作方法，預期效果。步驟內(nèi)容12345做出決策 教師根據(jù)學生提交的計劃進行審核評價，如果不通過則由教師提出整改意見，通過之后每小組根據(jù)本小組制定的計劃實施任務。小組評價12345實施計劃一、任務準備引導問題3 完成本次學習任務需要準備哪些積木、器材？積木連線實訓板可調(diào)鋰電池模塊開關熔絲板占空比可調(diào)信號板七彩風扇大功率電阻板負載積木板繼電器元件板連接導線二、任務要求1 教學組織 分組實訓:全班_人，每_人一組，分為_組，_套實訓器材，每組

13、小組長一名。2 職責分工 教師職責：課堂紀律與安全管理、實訓器材管理、指導與巡查。學生職責：班長協(xié)助教師對班級全面管理與監(jiān)控、學習委員負責器材管理和檢查、團委書記負責安全與紀律及素質(zhì)評價、副班長負責收集和反饋學生意見，實訓小組長負責指導組內(nèi)學習和交流。3 6S要求：安全 整理 整頓 清潔 清掃 素養(yǎng) 三、任務步驟步驟一 實訓積木板的認識及檢查、步驟圖示任務內(nèi)容完成情況1檢查固定電壓輸出、可調(diào)電壓輸出、電壓顯示是否正常。是否2打開熔斷絲盒，檢查熔斷絲是否良好；波動開關，檢查是否正常。是否3檢查電機是否良好，有無卡死。是否4檢查各個大功率電阻外觀有無異常，并讀出阻值。是否續(xù)上表6本占空比控制電路是

14、由555構成，可以調(diào)節(jié)占空比，已帶驅(qū)動，熟悉各接線端子功能。是否7檢查繼電器外觀有無異常。是否8讀識風扇接線端子的功能，檢測風扇是否正常。是否步驟二 風扇串電阻高低速控制步驟圖示工作頁1讀識電路原理圖：繼電器用于改變電機接入電源的狀態(tài)，當線圈未通電時，常閉觸點串入一大功率電阻，電機處于低速狀態(tài)，當繼電器通電后，電阻被短接，電機高速運轉。2用連接導線按照積木連接示意圖連接成完整電路，注意連接前先關閉電源開關。3檢查無誤后接通電源，當開關未按下時，風扇電機和電阻_，此時風扇轉速處于_； 4當按下開關時，串聯(lián)的電阻被_，此時風扇轉速處于_。實際應用中，轉換開關可以采用一溫控開關，請同學們自己設計電路

15、并驗證結果。提示：早期汽車散熱風扇轉速控制一般是采用串入一個大功率電阻，通過溫度開關控制繼電器接入或短接電阻來實現(xiàn)高低速轉換，滿足不同溫度不同工況下發(fā)動機的散熱。步驟三 占空比控制風扇轉速步驟圖 示工作頁1讀識電路原理圖，通過占空比輸出信號控制風扇轉速，注意此時連接方式是負極端控制。2用連接導線按照積木連接示意圖連接成完整電路，注意連接前先關閉電源開關。3檢查無誤后接通電源，調(diào)節(jié)占空比，觀察風扇轉速變化與占空比的關系_，這種控制方式實現(xiàn)了直流風扇的無極調(diào)速?，F(xiàn)代電控汽車散熱器風扇多采用這種智能控制方式。檢查控制檢查項目結果或數(shù)據(jù)檢查項目結果或數(shù)據(jù)檢查項目結果或數(shù)據(jù)連線是否規(guī)范是否認真觀察實訓現(xiàn)象是否單獨完成工作頁是否出現(xiàn)異常現(xiàn)象測量數(shù)據(jù)是否準確是否嚴格執(zhí)行6S管理評價反饋一、自我評價在知識與技能方面的收獲：掌握的程度牢固掌握基本掌握模糊不清能夠說明發(fā)動機散熱的必要性能夠簡單比較各種散熱風扇控制電路的特點能夠連接積木風扇轉速控制電路，調(diào)試電路并做電路原理分析能夠獨立設計一種自動溫度風扇控制電路并驗證