汽车发动机电控冷却系统的设计
发动机电控系统认识ppt课件
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、发动机电控系统的控制功能
燃油 控制
点火 控制
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、发动机电控系统的控制功能
1. 发动机电控系统的主要控制功能——燃油控制
燃油控制
何时喷？ 喷油正时
喷多少？ 喷油脉宽
• 产生发动机曲轴转角信号，判定 曲轴（或活塞）位置。
➢ 安装: • 曲轴、凸轮轴、分电器
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
二、发动机电控系统的组成
8.凸轮轴位置传感器
控制软件
接受传感器的输入信 号，分析计算后产生 输出信号送至执行器
传感器
检测发动机运行参数， 并送至控制单元
控制单元 硬件
ECU
ECU--Electronic Control Unit
执行器
接收控制单元的输 出信号，产生执行 动作，实现各种控 制
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
某新能源汽车电机冷却系统的设计
某新能源汽车电机冷却系统的设计范王龙【摘要】为保证所研究车型电机组合能够在合理高效的温度范围内工作,采用水冷却的形式,利用Flowmaster、CFD等CAE手段,在项目前期精确估算各个零部件在不同工况下的温度情况,提高设计稳健性.最后通过实验验证设计的可靠性,大大节省项目时间.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】6页(P28-33)【关键词】纯电动汽车;电机;冷却系统;Flowmaster计算【作者】范王龙【作者单位】汉腾汽车研发中心,江西上饶334100【正文语种】中文【中图分类】U469.72汽车的发展推动了现代社会的进步，促进了地区之间人和物的交流并提高了人们出行的便捷性和舒适性，但同时也带来了能源消耗和环境污染等问题。
因此，新型能源低污染甚至零污染的汽车开发越来越重要。
根据环境保护部发布的《2017年中国机动车污染防治年报》显示：2016年全国机动车保有量达2.95亿辆，比2015年增长8.1%，全国机动车排放污染物初步核算为4 472.5 t，比2015年削减1.3%。
这主要得益于新能源汽车的开发与市场占有量的快速上升。
以电动汽车为代表的新能源汽车将是解决汽车工业化可持续发展的重要且行之有效的途径。
纯电动汽车采用蓄电池、电机组合等零件取代传统汽车发动机作为驱动源，用电能代替传统柴、汽油，大大降低了传统能源的消耗及环境的污染。
纯电动汽车整车蓄电池放电带动电动机转动，在电能转化成动能的过程中会释放大量的热。
基于原始传动车型冷却系统的设计原理及各相关零部件性能，去除发动机、发动机散热器及相关零部件，增加动力蓄电池、电动机、电子水泵及相关控制元件开发新的纯电动汽车。
由于风扇开发成本高，此车电子风扇借用原车，重新开发冷却系统。
此车冷却系统的原理设计详细参考图1—图2。
该车型电机系统冷却设计原理介绍：此车型电机系统采用水冷方式冷却，依靠图2中的电动水泵作为水循环动力源。
汽车冷却系统计算书示例
经济型轿车冷却系计算报告目录一、概述11.1冷却系统的任务：11.2组成：11.3冷却系统概述：1二、冷却系统设计的参数22.1汽车参数22.2发动机水套散热量Q水22.3散热器的最大散热能力Q MAX3 2.4沸腾风温32.5散热器设计工况和校核工况32.6系统压力3三、冷却系统的设计计算33.1散热器的设计计算33.1.1 散热器芯子正面面积F f33.1.2 散热面积S43.1.3 校核43.2风扇参数设计53.2.1 风扇风量的确定53.2.1 风扇外径D25参考文献6一、概述1.1 冷却系统的任务：冷却系统通过对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
1.2 组成：散热器、进水管、出水管、膨胀水箱、风扇、除水管、放水开关、电子风扇及其上述各零部件的辅件。
1.3 冷却系统概述：冷却系统通过对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
本车底盘发动机冷却方式为闭式强制水冷系统。
该车为高级轿车，行驶路面状态较好，散热器承受的振动应力相对小一些，灰尘较少。
因此本系统中散热器采用封闭直流强制循环管带式散热器提高散热能力，材料采用铝制减轻重量，设置膨胀水箱用来增加除气能力，散热器盖选用两挡旋开式以确保适当的系统压力。
在本系统中散热器的上下部均设置两个橡胶减振垫用螺栓固定, 以消除来自地面的振动和车架的扭曲变形等影响。
连接发动机和散热器之间的管路采用了橡胶管的方式可抵消发动机与车架之间的相对位移。
本系统采用薄片型轴流吸风式电子风扇，由电机驱动风扇；由于电驱动风扇装在护风罩上，故其间隙为2mm左右。
电动风扇采用两级调速，在冷却液温度低时，低速转动；而在冷却液温度高时温控开关接通，使风扇高速转动，提高经济性，降低噪声的优点。
二、冷却系统设计的参数2.1汽车参数发动机排量：2.4L发动机气缸数：4额定功率：101.6/5500（kw/rpm）最大扭矩：204.8N·m（2500rpm）发动机对冷却系统的要求：发动机最高工作温度≤118℃，正常工作温度为88～90℃；以上为本次设计轿车的部分参数，作为冷却系统设计计算的基础参数。
冷却系统
3.补偿水桶
作用：当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿容器；而 当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，可使冷却液 不会溢失。当水冷系中有空气泡或蒸气泡时，都会使冷却液 降低传热效果，尤其当水冷系中有空气时，还会增加金属的 腐蚀，所以补偿水桶的另一个作用是可以消除水冷系中的所 有气泡。
Байду номын сангаас
4.冷却风扇
2）大循环
冷却液大循环路线图
1—旁通软管； 2—汽缸盖水套； 3—水泵； 4—节温器； 5—冷却风扇；6—散热器
3）取暖循环
7.2.2 水冷系的主要部件
1.散热器
作用：将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低。
1）类型与组成
按散热器中冷却液流动方向的不同，可将其分为纵流式 和横流式。
2）散热器芯
2.风冷系
风冷系以空气为冷却介质，利用汽车行驶时的高速空气流，将高 温零件表面的热量吹散到大气当中去。 风冷系的汽车发动机一般采用由传热性能较好的铝合金铸成的汽 缸和汽缸盖，为了增大散热面积，各汽缸一般都分开制造，并且在 汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀排列的散热片，以增大散热面积。 为了有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，有的发动机上装有导 流罩及分流板等部件。
支架
推杆 弹簧 节温器壳体
主阀门 石蜡 胶管 副阀门
膨胀筒式节温器
膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制 成），内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起 上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化， 故圆筒高度也随温度而变化。
膨胀筒式节温器
当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应全部流经散热器 ，形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭；当 冷却水温低于70℃时，膨胀筒内的蒸汽压力很小，使圆筒收缩到最小高度。主阀 门压在阀座上，即主阀门关闭，同时侧阀门打开，此时切断了由发动机水套通向 散热器的水路，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入 发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从 而防止发动机过冷，并使发动机迅速而均匀地热起来；当发动机的冷却水温在70 ～80℃范围内，主阀门和侧阀门处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而 另一部分水进行小循环。
汽车电子控制系统
• GPS卫星定位防盗器功能就更强了，几乎综合 了所有的防盗功能，并能用卫星准确定位在5米 范围内，也就是眼前。其传感器有采用无线传 感的，很难破坏。
雷达防撞系统
• 该系统有多种形式。有的在汽车行驶中， 当两车的距离小到安全距离时，即自动报 警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间， 自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是 在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离， 有效地防止倒车事故发生。
• 其功用是采集曲轴转动角 度和发动机转速信号，并 输入电子控制单元(ECu)， 以便确定点火时刻和喷油 时刻。
进气温度及压力传感器
• 它将进气岐管压装在进气管上或空气流 量计内。
• 检测发动机的进气温度和 感应进气岐管内的真空变 化，将进气温度转变为电 压信号输入给ECU做为喷 油修正的信号。
• 它采用负温度系数的热敏 电阻作为感应元件，ECM 通过设计在自身内部的一 个电阻为冷却剂温度传感 器提供一个5V的参考信号， 并测量该电阻的压降。
氧传感器
• 氧传感器安装在排气管中， 用以检测排气中氧的浓度， 并向ECU发出反馈信号， 再由ECU控制喷油器喷油 量的增减，从而将混合气 的空燃比控制在理论值附 近。
通信系统
• 这方面真正使用且采用最多的是汽车电话， 在美国、日本、欧洲等发达国家较普及。 目前的水平在不断地提高，除车与路之间， 车与车之间，车与飞机等交通工具之间的 通话外，还可通过卫星与国际电话网相联， 实现行驶过程中的国际间电话通信，实现 网络信息交换，图像传输等。
五、附属装置
• 全自动空调EA/C • 自动座椅 • 音响/音像
四、信息通讯系统
新能源汽车冷却系统功用及分类
新能源汽车冷却系统功用及分类
汽车冷却系统是汽车中比较重要的系统之一，它有着使发动机尽快升温并保持恒温和防止发动机过热的作用。
电机在工作时，总是有一部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，就称为冷却。
汽车冷却系统主要有液冷和风冷两种工作方式，这两种方式的工作原理有所不同。
风冷的工作方式主要是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热，一般采用的是功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的，现代的汽车基本都不在沿用这种工作方式了。
液冷是现代汽车冷却系统的主要的工作方式，通过发动机中的管道和通路进行液体的循环而达到散热冷却的目的。
汽车冷却系统中有着大量的管道，泵将液体输送至发动机缸体后，液体便开始在气缸周围的发动机通道里流动。
目前电机定子绕组采用水冷的方式相当普遍。
水是很好的冷却介质，它具有很大的比热和导热系数，价廉，无毒，不助燃，无爆炸危险。
通水冷却的部件冷却效果极为显著，允许承受的电磁负荷比气冷要高很多，提高了材料的利用率。
但是水接头及各个密封点处由于水压漏水的问题造成短路、漏电以及烧毁绝缘的危险。
所以水冷电机对水道的密封性和耐蚀性要求非常严格，并且在冬天必须添加冷却液，否则易造成维护事故。
在电动汽车电机设计中，水道能让冷却液与电机内表面每一个地方能够接触，流向设计是让冷却液能够更好地带走最易发生热故障部位的热量，所以需要专门考虑设计。
一种用于空调的发动机电控硅油风扇控制原理
一种用于空调的发动机电控硅油风扇控制原理空调是我们日常生活中不可或缺的电器，而现在几乎所有型号的空调都采用了发动机电控硅油风扇控制技术。
那么这种控制技术的原理是什么呢？本文将从以下三个方面分别进行讲解。
一、硅油风扇的原理硅油风扇是一种可变转速风扇，它的转速会随着电压的变化而自动调节。
硅油在高温下不易老化、不变质，而且有着相对较高的密度，所以可以用来调节气流。
二、发动机电控的原理发动机电控是现代汽车发动机中的一个重要系统，主要用于控制发动机的工作状态。
它根据发动机的工作负荷、运行状态和环境温度等参数，对发动机进行控制，以达到节能、环保、高效的目的。
三、硅油风扇控制原理将发动机电控与硅油风扇结合，可以实现精准的空调温度控制。
当室内温度达到设定值时，控制芯片会向发动机电控发送指令，发动机电控会主动控制汽车发动机的转速，并通过改变电源电压来调整硅油风扇的转速。
硅油风扇的转速变化直接影响空调内部的气流流速，从而控制空调的制冷或制热效果。
需要说明的是，在这个过程中，硅油风扇的控制并不是直接通过变频器来实现的。
相反，它主要依据电源电压大小的变化来对转速进行调节，因此在设计硅油风扇控制系统时，需要考虑到这个特点，以确保最终的控制效果。
总之，发动机电控硅油风扇控制技术是一种应用广泛的控制方案，可以为我们的生活带来许多便利和舒适。
通过不断优化这种控制方案，我们可以预见未来空调产品将会更加智能化、节能化，为我们的生活带来更多的美好。
发动机电控硅油风扇控制技术的使用范围不限于空调，它也被广泛应用于汽车发动机的散热系统。
现代汽车发动机功率越来越高，产生的热量也越来越大。
如果没有有效的冷却系统，发动机可能会过热而导致故障。
因此，散热系统是汽车设计中的关键部件之一。
传统的汽车散热系统通常采用机械式传动的风扇来散热，功耗大、效率低、噪音大等问题一直困扰着汽车厂商和消费者。
发动机电控硅油风扇控制技术的出现为此带来了新的解决方案。
现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势
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汽车发动机电控冷却系统的设计
摘要：汽车发动机电控冷却系统的设计就是为了进一步提升发动机的工作效率，
从而不断降低耗油率，能够按实施工况来调节发动机的散热量，使发动机工作温
度维持在燃油效率高的温度。对英飞凌芯片运用，从而使其作为控制器联合控制
冷却系统中的冷却风扇和水泵，根据发动机实时所需的工作温度对冷却风扇和水
泵的转速进行调节。本系统设计简单、结构简单，将传统发动机不能按需调节发
动机工作温度、噪声大等问题得以解决。
关键词：发动机；风扇；水泵；冷却系统
引文：现在发动机大多采用水冷的方式，发动机冷却液的温度高低决定了发
动机的使用寿命、燃油的燃烧效率。传统发动机工作时的冷却主要通过水泵转动
以带动冷却液循环和风扇转动给散热器散热，但水泵转动是随发动机的转动而转
动，水泵的转速很大程度上受到了发动机转速的限制。在发动机的实际运转中，
各个工况下需要对发动机冷却液温度有不同的要求，水泵的转速并不能根据发动
机的实际工况来调节来使冷却液的温度维持在理想数值。在本套冷却系统设计中，
将发动机的水泵完全脱离发动机的曲轴限制，水泵和风扇通过电机带动工作，通
过程序控制电机的转速，以满足风扇和水泵根据发动机的实际工况来调节冷却液
温度的要求。使冷却液的温度始终维持在发动机燃油效率较高的理想工作数值，
其中主控器的控制程序通过输出PWM控制信号对冷却风扇和水泵的工作电压进
行调节。PWM驱动方式跟传统的驱动方式相比，可以对风扇实现无级调速，降
低冷却风扇工作时的噪音。本套系统简化了发动机冷却系统的空间位置，提高了
燃油效率，延长了发动机的使用寿命。
1系统的总体设计
整个系统的组成如图1所示。供电模块主要是由输出为12V的直流电压源组
成，为整个系统的正常运转提供动力。主控制器是整个系统的核心部分，主要采
集冷却液的温度参数和控制电动水泵和冷却风扇的转速，使系统温度维持在燃油
率较高的数值范围内。
驱动模块主要是一个功放电路，主控制器上的电压输出只有12V，而电动水
泵的工作调节电压范围是12~24V，需要在控制器输出电压放大之后，电动水泵的
工作电压改变，实现调节转速，以满足发动机冷却系统所需的冷却液循环量。冷
却风扇跟主控制器上的驱动模块直接相连，通过驱动模块来使冷却风扇工作。主
控制器在工作时通过温度传感器采集到发动机冷却液的实时温度，与控制策略中
参照温度进行对比，控制器根据对比的差值实现对水泵和风扇的控制，使发动机
冷却液温度维持在理想的工作温度范围，提高燃油效率和延长发动机的工作寿命。
本系统中的主控制器芯片是英飞凌公司生产的第三代嵌入式功率芯片
TLE9869QXA20，该类芯片可以用于各种电机驱动，平台式地解决了多种电机驱动
算法，还简化了电路的设计，降低了硬件成本，节约了硬件空间，使整个冷却系
统更轻，更小。控制器的电路板如图2所示，电路板上集成了下载器，减少了程
序调试时所需的物理器件。由于板上已有了电机驱动模块，在本系统中将驱动模
块用以驱动冷却风扇，水泵的运转通过芯片的外置端口外接一个驱动模块进行驱
动。图中黑色和红色的香蕉头接口接12V的供电电源，为整个电路板的工作提供
电能供给。
2系统软件的设计
使用C语言编写程序，整个系统软件采用模块化设计，主要的应用子程序包
括温度测量子程序、冷却风扇驱动子程序、水泵驱动子程序。发动机工作时冷却
液的工作温度是一个变化过程，冷却液的温度维持在80~95℃之间时，是发动机
工作燃油效率较为理想的温度，所以主程序应根据温度传感器所采集到的温度实
时对冷却风扇和水泵驱动。
通过水温控制程序可以看出，控制程序对水温信号进行循环采样，并和程序
中提前设置好的温度上下限值进行比较。当发动机的水温在不同的温度区间时，
控制输出不同占空比的PWM脉冲调节风扇和水泵的转速，以满足发动机水温要
求。当水温小于80℃时，水泵仍保持转动原因是防止发动机在暖机过程中出现局
部过热的情况，延长发动机的使用寿命。
3水泵驱动电路设计
本发动机冷却工作部件有冷却风扇和水泵，其工作需要控制器驱动，冷却风
扇通过电路板上的驱动模块可以直接工作，采取通过芯片的外置端口接个驱动模
块以驱动水泵的工作。
为了隔离电子器件的噪声信号干扰，电路中输出信号经过光电耦合器控制水
泵的工作。用于驱动水泵工作的T2三极管型号是2SC3998，该三极管最大允许电
流值是25A，最大散热功率是250W，T1采用的是TIP122NPN型三极管，工作时
使2SC3998导通。
4冷却风扇和水泵的选型设计
本套冷却系统的应用对象是比亚迪F0汽车发动机，发动机型号是BYD371QA。
该发动机缸体采用的是铝合金材质，燃油箱容积为30L，最大扭矩转速为
4000~4500r/min，最大扭矩为60N·m，最大功率为50kW，散热器面积为0.77m2。
根据上述参数，在设计时需要对冷却风扇和水泵进行选型，以满足发动机工作时
的散热需求。
4.1冷却风扇的选型
当高温的冷却液从发动机的出水管流出经散热器时，冷却风扇工作以加快冷
却液的热量散发，冷却空气通过散热器带走热量。
4.2水泵的选型
传统发动机的水泵是随发动机转速的改变而改变自身转速，并不能根据实时
工况调节转速改变循环水量。本系统设计中将水泵与发动机完全脱离，水泵可以
根据实时工况来改变转速以调节所需的循环水量。
5结论
因为发动机轴带驱动发动机机械驱动式冷却系统的水泵和风扇，从而不能根
据发动机的热负荷状态主动提供所需的冷却强度，这种冷却系统较为被动，并且
有着简单的结构。在发动机上随着应用电子控制技术，电控冷却系统成为发动机
冷却系统的发展方向。目前大部分汽车发动机冷却系统对电控硅油离合器风扇配
备，冷却液的温度高，风扇转速也非常高，反之也是如此；但当在较大热负荷状
态下发动机停机时，因为此时冷却液温度仍较高，在直流电机驱动下风扇继续运
转，而水泵运转已经停止，只能利用发动机冷却液来冷却对流传热方式，冷却效
果非常不理想。因此，对提高冷却系统的性能来说，设计合理的电控冷却系统型
式和与之相配套的控制策略较为有利。本文以比亚迪F0发动机为应用对象，对
一套发动机电控风扇冷却系统进行设计。本套系统采用英飞凌公司生产的嵌入式
功率芯片作为控制器，简化了系统电路的设计，节约系统的物理空间。将传统冷
却系统中的水泵与发动机脱离，使水泵能够根据实时工况调节循环水量以配合冷
却风扇工作，降低冷却液的温度，提高了燃油效率，延长了发动机使用寿命。本
设计结构简单，运行稳定，成本较低，能够适用于广大发动机冷却系统，具有广
阔的应用前景。
参考文献：
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