[發明專利]汽車智能熱管理控制系統

在審

• 申請號: 201410794759.1
• 申請日: 2014-12-20
• 公開（公告）號: CN104989510A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 山東海潤汽車零部件有限公司
• 主分類號: F01P7/04
• 分類號: F01P7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及汽車散熱器技術領域，具體是汽車智能熱管理控制系統。

背景技術

目前，國產汽車發動機冷卻系統仍然用傳統的散熱方式，這種散熱系統主要由節溫器、保溫簾和冷卻風扇組成，節溫器以石蠟和乙醚作為反應介質，反應緩慢，保溫簾為人為控制，自動化率低，同時三者之間的控制難以協調，造成夏季散熱效果差，發動機容易過熱，冬季則預熱慢，熱量損耗大，造成燃油的浪費。

發明內容

該控制器采用類似驛力科技的系統模式，使用溫度傳感器采集水箱進水溫度，水箱出水溫度，和中冷系統的進氣溫度，并用單片機調節風扇轉速，使水箱溫度不超過80oC,中冷系統溫度不超過40oC。

本發明技術方案是:?汽車智能熱管理控制系統,包括一個智能冷卻控制器（ECU）、兩部中冷器風扇、兩部水箱冷卻風扇、一部電機冷卻風扇、三部溫度傳感器、24V車載電源和一個數碼管顯示模塊。三部溫度傳感器分別測量中冷器進氣溫度，水箱進水口溫度和出水口溫度，溫度傳感器通過信號線與智能冷卻控制器（ECU）連接，溫度傳感器將溫度測量信號傳輸給智能冷卻控制器（ECU），該系統溫度傳感器選用較常見的BOSH車用溫度傳感器。風扇通過電源線連接智能冷卻控制器（ECU），智能冷卻控制器（ECU）根據需要控制風扇轉速。24V車載電源通過電源線連接智能冷卻控制器（ECU）并為智能冷卻控制器（ECU）提供電源。智能冷卻控制器（ECU）通過10芯電纜連接數碼管顯示模塊，智能冷卻控制器（ECU）通過10芯電纜將測量的溫度信號傳輸給數碼管顯示模塊，并通過數碼管顯示模塊得以顯示。

所述智能冷卻控制器ECU主機結構如圖2所示，包括一片單片機控制板、一片電機驅動板、大面積鋁制散熱片用于驅動卡的散熱，面板上置有電機、電源、傳感器和顯示模塊接口。單片機控制板采用了較為普遍的STC89C52單片機配合模數轉換ADC0809芯片采集溫度的方式，支持多至5個信號通道的采樣，而驛力系統只能采集3個通道。每個信號通道使用了RC濾波電路，并在電路板上使用較大范圍覆銅消除干擾。系統輸出方面，支持5個通道獨立的PWM調速輸出，由控制程序獨特的各通道信號占空比調整策略得以實施。而驛力系統雖然使用了本身帶有PWM模塊的PIC18F系列單片機，其PWM調速受硬件端口的數量限制只能實現5個電機分三組調速的策略。穩定性方面該系統經過了連續運行測試表現十分可靠。

單片機控制板原理圖如圖3所示。單片機的P1.0-P1.2引腳連接模數轉換模塊ADC0809的幾個控制端，用以控制數據轉換和讀取，P2.0-P2.2引腳接ADC0809的通道選擇端用以控制采樣通道的選擇，這樣理論上可以支持最多8個信號通道的數據采集。圖示系統留取了5個信號通道，分別通過RC電路濾波后接熱敏電阻溫度傳感器。溫度傳感器的電阻值隨溫度變化，這樣在分壓電阻會產生變化的電壓值。該電壓值由ADC0809芯片采集，轉化為數字值后由P0口送入單片機。單片機程序根據采集的溫度值，控制周期輸出信號的占空比，由P1.3-P1.7引腳輸出PWM信號控制風扇電機的轉速。

本發明控制程序流程圖如圖4所示。單片機上電后先初始化參數，然后對5個信號通道循環處理，每個通道由定時器控制分配給了固定的時間段。在每個通道的時間段內，先完成對該通道的溫度信號采樣，然后用查表法判斷該溫度值的相應輸出策略（0或1），該查表法預先在實驗室測試校訂好。之后單片機使用串行通訊輸出該通道溫度值，如果時間不到，則持續刷新顯示數據，如果時間到，則在相應的輸出端口輸出一個低電平或者高電平信號。如此循環執行各個通道，全部通道處理完成的總體時間可由定時器調整，通常在1ms至10ms左右。這樣在1秒鐘時間段內，單片機可以在每個輸出端口輸出頻率為200Hz至1KHz的占空比可調的方波信號，該信號通過光電耦合器隔離保護后接往電機驅動板，實現風扇電機的PWM調速。

系統的驅動板采用了類似驛力的P75NF75場效應管加MIC4421芯片的驅動方式，但每個輸出通道使用了三片場效應管并聯的方式（驛力為兩片并聯），大大減少了系統連續運行時的發熱問題，提高了可靠冗余度，避免了各通道一片失效則另一片有可能過熱燒毀的問題。電機供電電流通過部分，應該進行覆銅片或大量加錫進行分流降溫處理。這是因為風扇電機峰值供電電流有可能達到5-10A,普通PCB覆銅層無法長時間承受而極有可能發生熔斷事故。