专利名称：汽车冷却风扇的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压控制技术，特别涉及可节能降噪的一种汽车冷却风 扇的控制装置。
背景技术：
现有汽车中通常都配备有随电机转动的冷却风扇，用于对冷却水回路风 冷降温。
实际应用中，冷却水回路中的水温变化范围不可控，即可能存在水温过 热、水温正常、水温过冷的状态。对于水温过热的状态，就需要冷却风扇高
速转动予以快速降温；对于水温正常的状态，只需通过冷却风扇低速转动予 以保持即可；而对于水温过冷的状态，就不需要降温、因而也就不需要冷却 风扇转动。
然而，现有技术中无论冷却水回路中的水温处于何种状态，整车控制器 无法随着水温状态的变化调整电机的转速，只能够控制冷却风扇的电机始终 工作在高速状态，以使得冷却风扇始终处于高速转动状态，这样，就会浪费 汽车的能耗、增加不必要的电机转动噪声，还会降低冷却风扇相关的传动系 统部件的使用寿命。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种汽车冷却风扇的控制装置，能够节省 汽车的能耗、并减少不必要的电机转动噪声。
本实用新型提供的一种汽车冷却风扇的控制装置，包括整车控制器，该 控制装置还包括第一隔离器、第二隔离器、第一继电器、第二继电器、以 及分压电阻，其中，所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出，通过所述第一隔离器控
制所述第 一继电器导通及断开；所述冷却风扇的电4几通过所述分压电阻和所 述第一继电器串联至第一电源；
所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出，通过所述第二隔离器 控制所述第二继电器导通及断开；所述冷却风扇的电机还通过所述第二继电 器串联至第一电源。
所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出为低电平有效，且所述第 一隔离器包括第一光电耦合器和第一开关管，其中，
所述第一光电耦合器，其阳极通过第一限流电阻与第二电源相连；阴极 与所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出相连、还通过阻值远大于第 一限流电阻的第一上拉电阻与第二电源相连；集电极与第三电源相连；发射 极通过第三限流电阻与第一开关管的栅极相连、还通过阻值远大于第三限流 电阻的第四限流电阻接地；
所述第一开关管为PNP型MOS管，其漏极与第一继电器的控制端负极 相连、所述第一继电器的控制端正极连接所述第一电源，该漏极还通过第五 限流电阻与第三电源相连，且其源极接地；
所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出为低电平有效，且所述 第二隔离器包括笫二光电耦合器和第二开关管，其中，
所述第二光电耦合器，其阳极通过第六限流电阻与第二电源相连；阴极 与所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出相连、还通过阻值远大于 第六限流电阻的第二上拉电阻与第二电源相连；集电^L与第三电源相连；发 射极通过第八限流电阻与第二开关管的栅极相连、还通过阻值远大于第八限 流电阻的第九限流电阻接地；
所述第二开关管为PNP型MOS管，其漏极与第二继电器的控制端负极 相连、所述第二继电器的控制端正极连接所述第一电源，该漏极还通过第十 限流电阻与第三电源相连，且其源极接地。
所述第一、三、四电源的电压为12伏，所述第二电源电压为3.3伏；所述第一、三、六、八限流电阻的阻值为1千欧姆；
所述第一、二上4i电阻以及第四、五、九、十限流电阻的阻值为10千欧姆。
所述第一开关管的漏极进一步通过第一滤波电容接地；和/或，所述第 二开关管的漏极进一 步通过第二滤波电容接地。
进一步具有第一二极管设置于所述第一开关管的漏极与第三电源之间； 和/或，进一步具有笫二二极管设置于所述第二开关管的漏极与第三电源之 间。
进一步具有第一发光二极管设置于所述第一光电耦合器的集电极与第 三电源之间；和/或，进一步具有第二发光二极管设置于所述第二光电耦合 器的集电极与第三电源之间。
所述整车控制器进一步具有能够控制其任一路输出有效、或两路输出均 无效的一路输入，该路输入与设置于所述汽车冷却循环水回路处的温度传感 器相连。
所述整车控制器进一步具有能够控制其表示风扇高速转动的另一路输 出有效的另 一路输入，该路输入与所述汽车的空调控制器相连。
由上述技术方案可见，在本实用新型中，整车控制器表示风扇低速转动 的一路输出通过第一隔离器控制第一继电器导通及断开，而冷却风扇的电机 通过分压电阻和第一继电器与电源相连，这样，当第一继电器导通时，由于 分压电阻的存在，冷却风扇的电机两端电压就会低于第一电源的电压，从而 带动冷却风扇实现低速转动；整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出通 过第二隔离器控制第二继电器导通及断开，而冷却风扇的电机还通过第二继
电器与电源相连，这样，当第二继电器导通时，冷却风扇的电机两端电压就 会等于第一电源的电压，从而带动冷却风扇实现高速运转。而且，当第一继 电器和第二继电器均断开时，冷却风扇的电机两端电压就会为零，从而使得
冷却风扇停止转动。
由此，基于本实用新型的方案，整车控制器可以调整电机的转速，使得冷却风扇在停止、低速转动、高速转动这三个状态之间可调，从而就能够节 省汽车的能耗、减少不必要的电机转动噪声，还会提高冷却风扇相关的传动 系统部件的使用寿命。
图1为本实用新型实施例中汽车冷却风扇的控制装置示例性结构图； 图2a和图2b为如图1所示控制装置中两个隔离器的一种结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图 并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例中汽车冷却风扇的控制装置示例性结构图。如 图1所示，在本实施例中汽车冷却风扇的控制装置包括整车控制器20、风 扇控制电路IIO和继电器盒120。
首先，对如图1所示的整车控制器20进行如下说明
整车控制器20具有表示风扇低速转动的一路输出203、以及表示风扇 高速转动的另一路输出204。
整车控制器20具有能够控制其任一路输出有效、或两路输出均无效的 一路输入201。例如，若该输入201的信号表示水温过高则控制另一路输出 204有效、若该路输入201的信号表示水温正常则控制一路输出203有效、 若该路输入201的信号表示水温过冷则控制两路输出均无效。该路输入201 与设置于汽车冷却循环水回路处的温度传感器40相连。实际应用中，整车 控制器20内可设置有表示温度正常的上下限阔值，并依据上下限阈值来判 定水温状态。
整车控制器20还具有能够控制其表示风扇高速转动的另一路输出204 有效的另一路输入202。例如，若该路输入202的信号表示空调运行，则无 论上述输入201的信号表示水温处于何种状态，均控制表示风扇高速转动的另一路输出204有效。该路输入202与现有汽车中的空调控制器50相连。
下面，仍参见图l,再对如图1所示的风扇控制电路IIO和继电器盒120 进行说明
冷却风扇30的电机31则通过继电器盒120中的分压电阻RO和第一继 电器Kl的两触脚串联至12V的笫一电源VCC1;同时还通过继电器盒120 中的第二继电器K2的两触脚串联至12V的第一电源VCC1。
而风扇控制电路110能够根据表示风扇低速转动的一路输出203、以及 表示风扇高速转动的另一路输出204是否有效，通过第一输出端111控制继 电器盒120中第一继电器Kl的导通和断开、通过第二输出端112控制继电 器盒120中第二继电器K2的导通和断开，以实现电机31两端能够加载不 同大小的电压，从而实现风扇停止、低速转动、高速转动的不同状态。
具体来说，风扇控制电路110中包括第一隔离器和第二隔离器(图1中 未示出)；继电器盒120中则包括第一继电器Kl、第二继电器K2、以及分 压电阻RO。
整车控制器20表示风扇低速转动的一路输出203与第一隔离器的控制 端相连，而第一隔离器的一端可连接一低电平、作为第一输出端111的另一 端则连接第一继电器Kl的控制端负极，第一继电器Kl的控制端正极连接 12V的第四电源VCC4，这样，在该路输出203的信号有效时能够触发第一 隔离器的两端导通、以将第 一继电器Kl的控制端负极置低，在该路输出203 的信号无效时能够触发第一隔离器的两端断开、以将第一继电器Kl的控制 端负极置高，从而通过第一隔离器控制第一继电器Kl导通及断开；
整车控制器20表示风扇高速转动的另一路输出204与第二隔离器的控 制端相连，而第二隔离器的一端可连接一低电平、作为第二输出端112的另 一端则连接第二继电器K2的控制端负极，第二继电器K2的控制端正极连 接12V的第四电源VCC4，这样，在该路输出204的信号为有效的低电平时 能够触发第二隔离器的两端导通、以将第二继电器K2的控制端负极置低， 在该路输出204的信号为无效的高电平时能够触发第二隔离器的两端断开、以将第二继电器K2的控制端负极置高，从而通过第二隔离器控制第二继电
器K2导通及断开。
这样，当第一继电器Kl的两触脚导通时，由于分压电阻RO的存在， 冷却风扇30的电机31两端电压就会低于第一电源VCC1的12V电压，从 而带动冷却风扇30实现低速转动；当第二继电器K2的两触脚导通时，冷 却风扇30的电机31两端电压就会等于第一电源VCC1的12V电压，从而 带动冷却风扇30实现高速运转；当第一继电器Kl和第二继电器K2的两触 脚均断开时，冷却风扇30的电机31两端电压就会为零，从而使得冷却风扇 30停止转动。
当然，在实际应用中，第一隔离器也可以一端可连接一高电平、作为第 一输出端111的另一端则连接第一继电器Kl的控制端正极，相应地，第一 继电器Kl的控制端负极接地，这种情况下，在该路输出203的信号有效时 能够触发第一隔离器的两端导通、以将第一继电器K1的控制端正极置高， 在该路输出203的信号无效时能够触发第一隔离器的两端断开、以将第一继 电器K1的控制端正极置低，从而能够采用另一种方式通过第一隔离器控制 第一继电器K1导通及断开；
同理，第二隔离器也可以一端可连接一高电平、作为第二输出端112的 另一端则连接第二继电器K2的控制端正极，相应地，第二继电器K2的控 制端负极接地，这种情况下，在该路输出204的信号为有效的高电平时能够 触发第二隔离器的两端导通、以将第二继电器K2的控制端正极置高，在该 路输出204的信号为无效的低电平时能够触发第二隔离器的两端断开、以将 第二继电器K2的控制端正极置低，从而能够采用另一种方式通过第二隔离 器控制第二继电器K2导通及断开。
在本实施例中，对于第一隔离器和第二隔离器可采用多种具体实现方 式，下面结合图2a和图2b,并以整车控制器20表示风扇低速转动的一路输 出203、整车控制器20表示风扇高速转动的另一路输出204低电平有效为 例，对其中一种实现方式进行说明。在图2a中，第一隔离器包括第一光电耦合器T01B和第一开关管Q02。 第一光电耦合器TOIB的内部结构为现有技术，在此不再赘述。
第一光电耦合器TOIB的阳极T01B-1通过第一限流电阻ROl与3.3V 的第二电源VCC2相连；阴极T01B-2与整车控制器20表示风扇低速转动 的一路输出203相连、阴极T01B-2还通过阻值远大于笫一限流电阻R01的 第一上拉电阻R02与第二电源VCC2相连；集电极T01B-3与12V的第三 电源VDD3相连；发射极T01B-4通过第三限流电阻R03与第一开关管Q02 的栅极Q02-l相连、发射极T01B-4还通过阻值远大于第三限流电阻R03 的第四限流电阻R04才妄地；且在图2a中，进一步具有第一发光二才及管L02 设置于第一光电耦合器TOIB的集电极TOlB-3与第三电源VDD3之间；
第一开关管Q02为PNP型MOS管，其漏极Q02-2与第一继电器Kl 的控制端负极相连，第一继电器Kl的控制端正极连接12V的第四电源 VCC4，漏极Q02-2还通过第五限流电阻R05与第三电源VDD3相连；源极 Q02-3接地。且在图2a中，第一开关管Q02的漏极Q02-2进一步通过第一 滤波电容C02接地；再进一步，具有第一二极管D02设置于第一开关管 Q02的漏极Q02-2与第三电源VDD3之间。
在图2b中，第二隔离器包括笫二光电耦合器TOIC和第二开关管Q03。 第二光电耦合器T02B的内部结构为现有技术，在此不再赘述。
第二光电耦合器TOIC的阳极TOlC-l通过第六限流电阻R06与12V 的第二电源VCC2相连；阴极T01C-2与整车控制器20表示风扇高速转动 的另一路输出204相连、阴极T01C-2还通过阻值远大于第六限流电阻R06 的第二上拉电阻R07与第二电源VCC2相连；集电极T01C-3与12V的第 三电源VDD3相连；发射极T01C-4通过第八限流电阻R08与第二开关管 Q03的栅极Q03-l相连、发射极T01C-4还通过阻值远大于第八限流电阻 R08的第九限流电阻R09接地；且在图2中，进一步具有第二发光二极管 L03设置于第二光电耦合器T01C的集电极T01C-3与第三电源VDD3之间；
第二开关管Q03为PNP型MOS管，其漏极Q03-2与第二继电器K2的控制端负极相连，第二继电器K2的控制端正极连接第四电源VCC4，漏 极Q03-2还通过第十限流电阻R10与第三电源VDD3相连；源极接地。且 在图2b中，第二开关管Q03的漏极Q03-2进一步通过第二滤波电容C03 接地；再进一步，具有第二二极管D02设置于第二开关管Q03的漏极Q03-2 与第三电源VDD3之间。
上述结构中，由于隔离器两端的电源电压不一致，因而在隔离器中选用 光耦合器能够实现隔离器两端不同电源电压的两部分电路之间的连接、且避 免隔离器两端的两部分电路之间的干扰；各限流电阻的作用是防止光耦合器 损坏，较佳地，选取R01、 03、 06、 08的阻值为1千欧姆，选取R02、 04、 05、 07、 09、 10的阻值为10千欧姆。
下面，再结合多种状态，对上述结构的工作原理进详细说明 1)、第一种状态整车控制器20—路输入201的信号表示水温过低、 且另一路输入202的信号表示空调未开启，则整车控制器20表示风扇低速 转动的一路输出203、以及表示风扇高速转动的另一路输出204的信号均为 无效的高电平。
此时，第一隔离器中的阴极T01B-2电平被拉高，有微弱电流、甚至无 电流经阳极T01B-1流向阴极T01B-2，从而使得集电极T01B-3与发射极 T01B-4断开，并将发射极T01B-4的电平拉低；而发射极T01B-4的电平 拉低就会使得第一开关管Q02的栅极Q02-l的电平被拉低，并使得第一开 关管Q02的栅极Q02-l与源极Q02-3之间的电压很低，乂人而使得第一开关 管Q02的漏极Q02-2与源极Q02-3断开，由于漏极Q02-2连接第三电源 VDD3，因而漏极Q02-2在与源极Q02-3断开后其电平被拉高，进而将第一 继电器K1的控制端负极置高。
此后，由于第一继电器Kl的控制端负极置高、且第一继电器K1的控 制端正极接第四电源VCC4，因而第一继电器Kl的两个触脚被断开。
同时，第二隔离器内部的工作原理与第一隔离器相同，使得第二继电器 K2的两个触脚也被断开。因而，冷却风扇30的电机31两端电压为零，从而停止转动。
2) 、第二种状态整车控制器20—路输入201的信号表示水温正常、 且另一路输入202的信号表示空调未开启，则整车控制器20表示风扇低速 转动的一路输出203的信号为有效的低电平、而表示风扇高速转动的另一路 输出204的信号为无效的高电平。
此时，第一隔离器中的阴极T01B-2电平被拉低，有较大电流经阳极 T01B-1流向阴极T01B-2，从而使得集电极TOlB-3与发射极T01B-4导通， 并将发射极T01B-4的电平拉高；而发射极T01B-4的电平拉高就会使得第 一开关管Q02的栅极Q02-l的电平被拉高，并使得第一开关管Q02的栅极 Q02-l与源极Q02-3之间的电压升高，从而使得第一开关管Q02的漏极 Q02-2与源极Q02-3导通，由于源极Q02-3接地，因而漏极Q02-2在与源 极Q02-3导通后其电平被拉低，进而将第一继电器K1的控制端负极置低。
此后，由于第一继电器Kl的控制端负极置低、且第一继电器K1的控 制端正极接第四电源VCC4,因而第一继电器K1的两个触脚被导通。
同时，第二隔离器内部的工作原理与第一种状态时相同，使得第二继电 器K2的两个触脚保持断开状态。
因此，冷却风扇30的电机31两端电压即为第一电源VCC1电压经分压 电阻R0分压后小于12V的电压，；人而实现^f氐速转动。
3) 、第三种状态整车控制器20—路输入201的信号表示水温过高、 且另一路输入202的信号表示空调未开启，则整车控制器20表示风扇高速 转动的另一路输出204的信号为有效的低电平、而表示风扇低速转动的一路 输出203的信号为无效的高电平。
此时，第二隔离器中的阴极T01C-2电平被拉低，有较大电流经阳极 TOlC-l流向阴极T01C-2，从而使得集电极T01C-3与发射极T01C-4导通， 并将发射极TO 1C-4的电平拉高；而发射极TO 1C-4的电平拉高就会使得第 二开关管Q03的栅极Q03-l的电平被拉高，并使得第二开关管Q03的栅极 Q03-l与源极Q03-3之间的电压升高，从而使得第二开关管Q03的漏极Q03-2与源极Q03-3导通，由于源极Q03-3接地，因而漏极Q03-2在与源 极Q03-3导通后其电平被拉低，进而将第二继电器K2的控制端负极置低。
此后，由于第二继电器K2的控制端负极置低、且第二继电器K2的控 制端正极接第四电源VCC4，因而第二继电器K2的两个触脚被导通。
同时，第一隔离器内部的工作原理与第一种状态时相同，使得第一继电 器K1的两个触脚保持断开状态。
因此，冷却风扇30的电机31两端电压即为第一电源VCC1的12V电 压，从而实现高速转动。
4)、第四种状态无论整车控制器20—路输入201的信号如何、另一 路输入202的信号表示空调已开启，则整车控制器20表示风扇高速转动的 另一路输出204的信号为有效的低电平、而表示风扇低速转动的一路输出 203的信号为无效的高电平。
在第四种状态，第一隔离器和笫二隔离器的工作原理与第三种状态相 同，因此，冷却风扇30的电机31两端电压即为第一电源VCC1的12V电 压，从而实现高速转动。
当然，上述结构仅仅是以整车控制器20表示风扇低速转动的一路输出 203、表示风扇高速转动的另一路输出204低电平有效为例。如果需要高电 平有效，则本领域技术人员可参见上述原理调整光耦合器的连接方式即可实 现。
以上所迷仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型 的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替 换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种汽车冷却风扇的控制装置，该控制装置包括整车控制器，其特征在于，该控制装置还包括第一隔离器、第二隔离器、第一继电器、第二继电器、以及分压电阻，其中，所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出，通过所述第一隔离器控制所述第一继电器导通及断开；所述冷却风扇的电机通过所述分压电阻和所述第一继电器串联至第一电源；所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出，通过所述第二隔离器控制所述第二继电器导通及断开；所述冷却风扇的电机还通过所述第二继电器串联至第一电源。
2、 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于， 所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出为低电平有效，且所述第一隔离器包括第一光电耦合器和第一开关管，其中，所述第一光电耦合器，其阳极通过第一限流电阻与第二电源相连；阴极 与所述整车控制器表示风扇低速转动的一路输出相连、还通过阻值远大于第 一限流电阻的第一上拉电阻与第二电源相连；集电极与第三电源相连；发射 极通过第三限流电阻与第一开关管的栅极相连、还通过阻值远大于第三限流 电阻的第四限流电阻接地；所述第一开关管为PNP型MOS管，其漏极与第一继电器的控制端负极 相连、所述第一继电器的控制端正极连接所述第一电源，该漏极还通过第五 限流电阻与第三电源相连，且其源极接地；所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出为低电平有效，且所述 第二隔离器包括第二光电耦合器和第二开关管，其中，所述第二光电耦合器，其阳极通过第六限流电阻与第二电源相连；阴极 与所述整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出相连、还通过阻值远大于 第六限流电阻的第二上拉电阻与第二电源相连；集电极与第三电源相连；发射极通过第八限流电阻与第二开关管的栅极相连、还通过阻值远大于第八限 流电阻的第九限流电阻^:地；所迷笫二开关管为PNP型MOS管，其漏极与第二继电器的控制端负极相连、所述第二继电器的控制端正极连接所述第一电源，该漏极还通过第十 限流电阻与第三电源相连，且其源极接地。
3、 如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第一、三、四电源的电压为12伏，所述第二电源电压为3.3伏； 所迷第一、三、六、八限流电阻的阻值为1千欧姆； 所述第一、二上^立电阻以及第四、五、九、十限流电阻的阻值为10千 欧姆。
4、 如权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第一开关管的漏 极进一步通过第一滤波电容接地；和/或，所述第二开关管的漏极进一步通 过第二滤波电容接地。
5、 如权利要求4所述的控制装置，其特征在于，进一步具有第一二极 管设置于所述第一开关管的漏极与第三电源之间；和/或，进一步具有第二 二极管设置于所述第二开关管的漏极与第三电源之间。
6、 如权利要求5所述的控制装置，其特征在于，进一步具有第一发光 二极管设置于所迷第一光电耦合器的集电极与第三电源之间；和/或，进一 步具有第二发光二极管设置于所述第二光电耦合器的集电极与第三电源之间。
7、 如权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述整 车控制器进一步具有能够控制其任一路输出有效、或两路输出均无效的一路 输入，该路输入与设置于所述汽车冷却循环水回路处的温度传感器相连。
8、 如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述整车控制器进一 步具有能够控制其表示风扇高速转动的另一路输出有效的另一路输入，该路 输入与所述汽车的空调控制器相连。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车冷却风扇的控制装置。在本实用新型中，整车控制器表示风扇低速转动的一路输出通过第一隔离器控制第一继电器导通及断开，冷却风扇的电机通过分压电阻和第一继电器与第一电源相连，这样，当第一继电器导通时，由于分压电阻的存在，冷却风扇的电机两端电压就会低于第一电源的电压，从而带动冷却风扇实现低速转动；整车控制器表示风扇高速转动的另一路输出通过第二隔离器控制第二继电器导通及断开，冷却风扇的电机还通过第二继电器与第一电源相连，这样，当第二继电器导通时，冷却风扇的电机两端电压就会等于第一电源的电压，从而带动冷却风扇实现高速运转。而当第一继电器和第二继电器均断开时，即可使得冷却风扇停止转动。
文档编号G05B11/01GK201377457SQ20092007012
公开日2010年1月6日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者朱晓彤, 佳 王, 聂岁兵 申请人:海马(郑州)汽车有限公司;上海海马汽车研发有限公司