智能水箱風扇電動機控制系統

劉陽君

（重慶長安跨越車輛有限公司技術中心， 重慶 400026）

國內柴油商用車的水箱風扇控制方式有水泵皮帶驅動與電控兩種方式。 電控方式一般采用雙金屬片的溫控開關進行控制， 由溫控開關控制水箱風扇繼電器的線圈工作， 從而控制水箱風扇電動機工作。 雙金屬片溫控開關的工作原理為當溫度升至某值時， 雙金屬片突跳， 觸頭迅速閉合； 當溫度降至某值時， 雙金屬片復位， 觸頭亦隨之恢復至原來的狀態， 達到通斷電路的目的。 因此， 這種溫控開關容易出現故障及誤動作， 且水溫控制的偏差范圍超過3 ℃。 本文所述的智能水箱風扇電動機控制系統的溫控開關內置于組合儀表之中， 組合儀表的單片機通過采樣電路， 對水溫傳感器的信號進行程序處理， 由單片機IO口驅動三極管工作， 來控制水箱風扇繼電器的線圈工作， 從而精確地控制水箱風扇電動機的工作。

1 系統功能

智能水箱風扇電動機控制系統是水箱風扇電動機控制的一種優化方式， 它具有兩方面的功能。 一是具備溫控開關的功能： 組合儀表采樣電路采集水溫傳感器的溫度信號 （電阻值）， 變成與溫度信號成線性關系的電壓信號， 電壓信號經組合儀表的單片機程序處理后， 由單片機IO口驅動開關元件三極管， 具備溫控開關的功能。 二是該控制方案具有智能控制的功能： 一方面組合儀表的單片機通過程序控制步進電動機來控制水溫表的指針， 顯示發動機的水溫； 另一方面組合儀表的單片機通過程序處理， 由單片機IO口控制三極管來控制水箱風扇繼電器的線圈， 從而精確地控制水箱風扇電動機工作的溫度范圍 （當水溫≥82 ℃時， 水箱風扇電動機工作； 水溫≤76 ℃時， 水箱風扇電動機停止工作）。

2 工作原理

商用車智能水箱風扇電動機控制系統功能框圖見圖1。 其工作原理： AD溫度電阻開關周期性地給三極管Q1通電， 使三極管Q1輸出采樣電路的采樣電壓， AD電壓通道為單片機提供采樣電路的基準電壓。 水溫傳感器Rt1的溫度信號 （電阻值） 經采樣電路處理后， 變成與溫度信號成線性關系的電壓信號， 組合儀表的單片機對電壓信號進行處理， 一方面組合儀表的單片機通過程序控制IO輸出脈沖信號， 控制步進電動機運行來控制水溫表指針的偏轉， 顯示發動機的水溫； 另一方面組合儀表的單片機通過程序控制IO口驅動開關元件三極管Q2， 來控制水箱風扇繼電器線圈的工作。

水溫傳感器Rt1采用負溫度系數的熱敏電阻作為感應元件， 當發動機的水溫升高時， 其阻值下降；當發動機的水溫降低時， 其阻值上升。 如重慶長安跨越車輛有限公司使用的水溫傳感器101F， 在82 ℃時其電阻值為64 Ω， 在76 ℃時其電阻值為70 Ω， 因三極管Q1壓降為0.7 V， 故B點對應的電壓為4.3 V，A、 B點電阻值為100 Ω。

當A點電壓信號≤1.678 V （水溫≥82 ℃） 時，單片機IO口驅動三極管Q2工作， 使水箱風扇繼電器的線圈J1工作， 繼電器的觸點K1閉合， 水箱風扇電動機M因通電而工作； 當電壓信號≥1.771 V （水溫≤76 ℃） 時， 單片機IO口停止驅動三極管Q2， 水箱風扇繼電器的線圈J1不工作， 繼電器的觸點K1不閉合， 從而水箱風扇電動機M停止工作， 以達到精確地控制水箱風扇電動機工作的溫度范圍。 即： 當水溫≥82 ℃時， 水箱風扇電動機工作， 水溫≤76 ℃時， 水箱風扇電動機停止工作。

3 結束語

本文介紹了商用車水箱風扇電動機控制系統的一種方式， 該控制方式已使用在重慶長安跨越車輛有限公司KY5長安星豹柴油車上。 它具有兩方面的優點： 一是具備溫控開關的功能， 由組合儀表自帶， 降低了該系統的成本； 另一方面組合儀表的單片機通過程序控制三極管， 來控制水箱風扇繼電器的線圈工作， 從而精確地控制水箱風扇電動機工作的溫度范圍， 水溫控制的偏差小。 由于該系統由單片機通過程序進行控制， 其故障率及誤動作極低，提高了水箱風扇電動機控制的可靠性， 從而提升了整車性能。