车用冷却风扇堵转检测方法技术

一种车用冷却风扇堵转检测方法，该车用冷却风扇是通过PWM控制器驱动开关管Q1控制风扇电机工作启停和工作转速，所述检测方法包括以下步骤：在风扇停止工作的情况下，检测获得风扇电机的端电压V1；通过PWM控制器驱动风扇电机短时工作，即控制开关管Q1短时打开，这个短时时间是T1；关闭开关管Q1，风扇电机停止工作，检测风扇电机的端电压V2；比较端电压V1和V2，如果在时间T2内，V2≈V1，则判定风扇堵转，如果在时间T3内，端电压V2从低于V1的状态逐步接近V1，则判定风扇没有堵转；其中，T2＜＜T3。

Detection Method of Rotation Blockage of Vehicle Cooling Fan

【技术实现步骤摘要】
车用冷却风扇堵转检测方法
本专利技术属于汽车零部件
，特别涉及一种用于车用冷却风扇堵转检测的方法。
技术介绍
在现代汽车上普遍使用冷却风扇对散热冷凝水箱进行散热以防止发动机过热而抛锚。但是由于发动机舱是开放式结构，冷却风扇的扇叶中很难杜绝异物以及泥沙的侵入，特别是在我国的北方地区，当异物和泥沙在夜间低温发生冻结之后，冷却风扇就会被卡制而堵转。冷却风扇如果发生堵转，会导致两个严重的问题：1：发动机冷却风扇堵转之后一旦整车启动需要风扇工作，由于散热风扇堵转，堵转电流很大，风扇散热器的保险丝烧断。这样则必须去维修点更换保险丝和清除风扇异物。2：发动机冷却风扇堵转之后不能够散热，导致发动机发热严重而抛锚。这是目前汽车抛锚很重要的一个原因。如果只是从结构上增加挡泥板等之类的塑料护板来防止风扇被卡住，由于发动机舱的开放式结构，很难从根本上解决。因此通常对发动机冷却风扇控制都会有堵转检测并设置保护的要求，并且在检测到发动机冷却风扇堵转之后通过信号线通知发动机ECU。对于风扇堵转检测的方法目前只有一种，就是通过对电流大小检测并判断风扇是否堵转。如果考察比较现有的某一款散热风扇在启动之后以及堵转情况下的电流大小，可以看到堵转后的电流可达到近百安培，而风扇在正常启动后的电流大小约为22A。这里要说明的是，不同风扇的堵转电流和工作电流大小有差异。根据图1所示的电路，可以通过检测风扇的电流的大小就可以判断风扇是否堵转。如图1所示，通过在风扇回路串接低阻值高功率的采样电阻R53，然后将采样电阻两端的微弱电压通过运算放大器放大然后在送入微控制器MCU的模数转换AD端口进行采样，计算出回路中电流的大小以判断是否发生堵转。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种车用冷却风扇堵转检测方法，用以解决现有检测方法中只能被动检测风扇电机电流大小，导致风扇电机寿命减损的问题。本专利技术实施例之一，一种车用冷却风扇堵转检测方法，该车用冷却风扇是通过PWM控制器驱动开关管Q1控制风扇电机工作启停和工作转速，所述检测方法包括以下步骤：在风扇停止工作的情况下，检测获得风扇电机的端电压V1；通过PWM控制器驱动风扇电机短时工作，即控制开关管Q1短时打开，这个短时时间是T1；关闭开关管Q1，风扇电机停止工作，检测风扇电机的端电压V2；比较端电压V1和V2，如果在时间T2内，V2≈V1，则判定风扇堵转，如果在时间T3内，端电压V2从低于V1的状态逐步接近V1，则判定风扇没有堵转；其中，T2＜＜T3。在这里，涉及的时间段T1、T2和T3可以根据不同型号的风扇参数进行设置和选择。本专利技术的原理是，电动机和发电机都是由磁铁、线圈、换向器、电刷等组成的，其工作模式有相互转换的可能。电动机(或者成为电机，或者称为马达)将电能转化为势能，而发电机是将势能转化为电能。如果电机有正常运转，则会出现电机势能向电能转化的现象。本专利技术实施例利用这个现象来实现对风扇堵转的检测。本专利技术的有益效果包括：1，可在风扇正式启动前预先进行一次检测，主动检测风扇是否堵转；2，用非常简单的电路就可以实现堵转检测，可以省略大功率的采样电阻和运算放大器电路。尤其在风扇电流功率密度很大的情况下可以节省不少的PCB面积，具有成本优势；3，由于采用PWM控制器对启动电流进行控制，可以按照设计控制检测电流的大小，保证风扇电机的安全；4，不仅仅是冷却风扇，类似的采用直流电机，如水泵、油泵等泵类电机的堵转检测均可以借鉴此方法。附图说明通过参考附图阅读下文的详细描述，本专利技术示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本专利技术的若干实施方式，其中：图1现有技术中冷却风扇堵转检测电路示意图。图2是根据本专利技术实施例的冷却风扇堵转检测电路示意图。具体实施方式根据一个或者多个实施例，如图2所示，在图1现有的检测电路基础上，增加了对风扇电机MOTOR-端的电压采样电路，电压采样电路采用电阻分压电路，包括电阻R148、R149、R150和电容C21组成。分压电阻的阻值通常比较大，大约是27K～68K。在这个实施例中，同时包括了现有电路中使用的采样电阻R53，该采样电阻R53与一个开关管Q1连接，该采样电阻R53经过电阻R48连接放大器，用于检测风扇电机的工作电流。然而，在另一个实施例中，这个采用电阻R53也可以不需要，直接由风扇电机端电压采样电路来帮助完成对风扇电机堵转的检测。根据一个或者多个实施例，如图2所示，一种车用冷却风扇堵转检测方法，整个检测方法描述如下：(1)在风扇静止的情况下，MOS管Q1是关闭截止的。测量并记录风扇电机MOTOR-端电压，这种情况下MOTOR-端的电压与电源电压相等。(2)通过MOS_DRV端输出一段比较短的时间的PWM控制信号驱动Q1打开一段时间,这里有两点需要说明的是，PWM控制和输出时间:A)风扇在启动的时候有非常大的冲击电流，冲击电流的时间约2秒以内，冲击电流峰值大小与堵转电流相近，因此以PWM方式驱动Q1以启动风扇可以显著的改善启动冲击电流，PWM信号的占空比可根据实际风扇和允许的冲击电流大小进行调整；B)输出时需要根据实际的风扇的阻尼扇叶大小等情况来设定时间长短。最短时间需要保证风扇蓄积了足够的势能，以便后续能够检测出。(3)关闭Q1，关闭风扇的输出一段时间。并测量这段时间内MOTOR-端的电压。看MOTOR-端是否由于风扇的势能转换为电能会将MOTOR-的电压拉低。(4)通过对比电压数据判断风扇堵转情况是否存在。如果风扇是堵转的那么风扇没有转动，Q1关闭时风扇上没有势能的蓄积，那么Q1关闭后MOTOR-端的波形会立刻恢复成静止状态的电压与电源电压相近。如果风扇没有堵转，在一段时间内有转动有势能的蓄积，那么当Q1停止后，蓄积的势能会缓慢的转化为电能，MOTOR-端的电压表现为显著低于电源电压并随着风扇速度的下降缓慢提升。本实施例使用的方法适用于启动时主动进行堵转检测，如果风扇运行起来之后被堵转，这时需要额外的控制逻辑和算法进行检测。一种方法是，通过使风扇在运行过程中周期性的停止一段非常短的时间，并在这个时间段内使用本实施例中主动检测堵转的方法初步判断是否有堵转情况。如果初次判断有堵转的情况则连续多次进行堵转检测，确认是否确实发生堵转。这个方法可以将发生在风扇正常运行时的堵转也检测出来。根据一个或者多个实施例，一种车用冷却风扇堵转检测方法，该车用冷却风扇是通过PWM控制器驱动开关管Q1控制风扇电机工作启停和工作转速，所述检测方法包括以下步骤：在风扇停止工作的情况下，检测获得风扇电机的端电压V1；通过PWM控制器驱动风扇电机短时工作，即控制开关管Q1短时打开，这个短时时间是T1；关闭开关管Q1，风扇电机停止工作，检测风扇电机的端电压V2。比较端电压V1和V2，如果在时间T2内，V2≈V1，则判定风扇堵转；如果在时间T3内，端电压V2从低于V1的状态逐步接近V1，则判定风扇没有堵转；其中，T2＜＜T3。时间T1的范围是0～3秒。时间T3的范围是0～10秒。值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本专利技术创造的精神和原理，但是应该理解，本专利技术并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用冷却风扇堵转检测方法，该车用冷却风扇是通过PWM控制器驱动开关管Q1控制风扇电机工作启停和工作转速，所述检测方法包括以下步骤：在风扇停止工作的情况下，检测获得风扇电机的端电压V1；通过PWM控制器驱动风扇电机短时工作，即控制开关管Q1短时打开，这个短时时间是T1；关闭开关管Q1，风扇电机停止工作，检测风扇电机的端电压V2；比较端电压V1和V2，如果在时间T2内，V2≈V1，则判定风扇堵转，如果在时间T3内，端电压V2从低于V1的状态逐步接近V1，则判定风扇没有堵转；其中，T2＜＜T3。

【技术特征摘要】
1.一种车用冷却风扇堵转检测方法，该车用冷却风扇是通过PWM控制器驱动开关管Q1控制风扇电机工作启停和工作转速，所述检测方法包括以下步骤：在风扇停止工作的情况下，检测获得风扇电机的端电压V1；通过PWM控制器驱动风扇电机短时工作，即控制开关管Q1短时打开，这个短时时间是T1；关闭开关管Q1，风扇电机停止工作，检测风扇电机的端电压V2；比较端电压V1和V2，如果在时间T2内，V2≈V1，则判定风扇堵转，如果在时间T3内，端电压V2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万霞，付建，施玮，
申请(专利权)人：上海沪工汽车电器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31