汽车电动风扇电控单元设计

符方雄

（广东省中山市公共交通运输集团有限公司，广东 中山 528436）

汽车电动风扇是汽车发动机的重要组成部分，电动风扇是目前冷却设计中最为常用的方案之一，一般风扇冷却系统通常由发动机通过皮带轮直接驱动，风扇转速和发动机转速是一致的。电动风扇利用高速流动的空气直接吹过气缸盖和气缸体外表面，把热量散到大气中去，保证发动机在最有利的范围内工作。

1 电动风扇的控制需求和策略

设计汽车电控冷却风扇时，要求冷却系统冷却能力要强，能在规定的时间内排除系统内部空气；设计冷却系统时，应留有膨胀空间；冷却系统初次加注量应满足要求；发动机高怠速运转时，冷却液加注盖或散热器打开，水泵进口处应为正压；冷却系统缺水量应满足发动机安装推荐要求；冷却系统设有冷却液温度报警装置。

电动冷却风扇总体控制策略，如图1所示。温度传感器将发动机水温变化以电压模拟信号的形式，并经滤波校正后送入模数（A／D）转换器。A／D转换器将该模拟信号转换为数字信号后送入单片机（AT89C51），AT89C51进行信号分析处理，通过控制节温器、导风板和电动扇的工作，实现电动冷却风扇控制。

图1 电动风扇控制关系

2 电动风扇的控制单元硬件设计

电动风扇控制单元包括电源路、信号处理电路、A／D转换器、单片机和控制驱动电路。选用的单片机为AT89C51，8位单片机，片内含4Kbytes的反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。

电源电路如图2所示，＋12V直流电源经CN7805转换为＋5V的稳定直流电压，并与＋12 V直流电源构成二级输出电源。外接带滤波功能的电容器和隔离功能的二极管，使输入电压稳定，并使输入信号不失真。

图2 电源电路

信号处理电路如图3所示，采用负温度系数（NTC）的热敏电阻，模拟电压信号经电容器滤波后送入A／D574的IN0通道。

图3 信号处理电路

A／D转换器采用十二进制输出，温度信号通过通道IN0送入A／D转换器，由A／D转换器送入单片机。A／D574为12位逐次比较型转换器，内置混合集成转换显片，外接元件少、精度高、功耗低，具有自动校零功能。

驱动电路如图4所示，输出信号送入由电阻和电容器构成的延时电路处理后，送入驱动三极管基极，由驱动三极管控制执行元件的继电器，控制电动风扇工作。

3 电控冷却风扇的系统软件设计

图4 控制驱动电路

电控冷却风扇的系统软件设计使用汇编语言编程，在电控风扇系统运行时，单片机由电源电路提供电能，信号采样处理电路采集温度信号，将温度信号转化为电压信号传送至A／D转换器，经A／D转换器转换后将信号传送入AT89C51。AT89C51根据A／D转换器的输入信号，进行分析处理后，发出信号控制驱动电路，控制电动风扇。主程序设计流程如图5所示。

图5 主程序控制流程

4 结束语

文中表述的电动风扇控制系统设计是通过对汽车发动机电控冷却风扇系统的设计，来确定一套发动机电控冷却风扇系统方案，设计以轿车为研究对象，进行汽车电动风扇机械部分设计；进行电动风扇控制策略研究；进行电动风扇控制单元硬件设计；进行电动风扇控制软件设计，进行单片机仿真；如条件允许进行控制单元硬件研制。本设计分析了最新冷却系统的设计和工作特性，冷却系统改进的目标是提高发动机的保护能力、燃油效率及低排放性。

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