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1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1 研究背景

随着汽车行业的快速发展，人们对于汽车性能的要求也越来越高，而作为汽车核心结构的发动机部分，其性能好坏直接影响汽车的稳定性和动力性。发动机工作温度过高或者过低，不但会使燃料消耗量增加，使用寿命受到影响，所以发动机只有在合适的温度范围工作才能发挥最大效能。在现代汽车上，发动机冷却系统普遍采用了电动冷却风扇，冷却风扇的转速能根据冷却液的温度自动调节，从而将冷却液温度控制在汽车发动机工作的最佳范围。电动冷却风扇的高速低速运转方式有很多种，有的采用电阻降压方式获得低速，有的采用电子占空比调速方式获得低速，有的采用两个电子扇串联方式获得低速，高速则在电机两端直接加上蓄电池电压。要让发动机运转在合适的温度范围，必须对冷却系统的风扇进行控制，而电动冷却风扇的控制最重要的是控制风扇电机。如何生产出高效节能的汽车发动机冷却风扇，已成为汽车企业技术攻关的当务之急，而生产出高效节能的汽车发动机电动冷却风扇关键在于风扇控制系统上。汽车发动机冷却系统是发动机的重要组成部分，对发动机的动力性、经济性和可靠性有很大影响。随着发动机转速和功率的不断提高，对冷却系统的要求越来越高，汽车发动机冷却系统包括水循环冷却和电动风扇冷却，本文主要针对电动风扇冷却进行研究。

1.2 国内外研究现状

目前，汽车电子化控制已经成为不可逆转的潮流。汽车的动力传动总成、底盘、车身系统和通讯都在向着智能化、可操作化的方向发展，汽车最终将成为集信息化、电子化和智能化为一体的载体，作为汽车重要组成之一的发动机冷却系统也急需 改进。传统的发动机冷却系统，不能根据发动机的不同工况自动调节。但汽车的使用条件千变万化，那样肯定会使得发动机冷却不足或者冷却过度，对发动机造成损害。还有，冷却风扇消耗发动机的有效功率约为10％，这其中仅有5％～10％是有意义的。后来经电动控制改造，冷却系统在冷却方面，已经取得了良好的使用效果。自从应用发动机液冷系统以后，双速型发动机冷却风 扇控制系统凭借实用性、成本低的优势，一直处于该行业的垄断地位。对于双速型发动机冷却风扇控制系统的原理而言，主要是在空调打开以后或者冷却液温度超过规定标准时，便会直接接通空调压力开关或者温度开关。在这 一状态下，系统中的机电会得到有效控制，驱动风扇处于运行状态，并发挥其冷却作用。其中，第一个继电器在吸合的过程中，风扇会处于慢档状态；当第二个继电器处于吸合状态时，风扇则会进入全速档位输出状态。在以上的 冷却系统中，风扇的档位只有两种，其工作速度差异较大，无法对汽车水箱的温度予以更加精准的控制。不仅如此，风扇在低速运行的过程中，主要采用串联的电阻分压实现降速，因此会损失掉大量的热量、能量。简而言之，双速降冷却风扇控制系统的优点、缺点十分明显。具体而言，优点主要包括成本低廉、系统稳定、实用性强；缺点则是控制性低、热损耗较高。在微电子技术高速发展的背景下，各个行业的工艺技术均有显著提升。此时大功率pwm风扇控制系统，以低成本的优势得到广泛应用。对于pwm控制方式而言，分为有刷电机、无刷电机两种。无论是哪一种方式，在运行的过程中均需要发动机的性质作为标准。在现代汽车中，pwm冷却风扇控制系统发挥着重要作用，其运行的机理为：正常控制器为vcu或者发动机ecu，会对当前汽车的诸多传感器数据进行收集。在这一基础上，可以计算出在当前工 况下汽车的散热需求。然后以pwm信号为基础，实现对需求的传输。此时，风扇控制器在得到指令后，能够通过针对性的方式实现对散热性能的调整，从而可以有效满足汽车散热的需求。当风扇控制器收到散热需求以后，会采用大功率的方式实现对电机的驱动，并调整其运行转速。另外，pwm风扇控制器还会对诸多传感器实现集成，因此具备软、启动过热保护、风扇短路保护等功能。在检测以后，如果发现故障将会通过pwm信号线将数据直接反馈给发动机ecu，强化汽车冷却风扇控制系统的可靠性。在当前的经济发展中，汽车具有市场化的特点，因此需要对所有零部件的成本进行控制。目前，紧凑型车型依然采用双速型冷却风扇控制系统，但是在国六排放标准的背景下，对于汽车排放以及节能标准有了全新要求。也就是说，传统的双塑型控制系统基本上会被市场淘汰。此时，pwm控制系统将会得到广泛应用。其中，有刷电机pwm系统应用的过程中，仅仅需要将以往双速型的控制器调整为pwm控制器即可。也就是说，此种电机结构只需要实现微调，便可以满足汽车的需求。因此，当前市场中有刷电机控制系统的应用更加广泛。在运行的过程中，由于转向器、电刷之间会产生摩擦，会对电刷的寿命产生影响。这一背景下，无刷电机pwm风扇控制系统应运而生。对于无刷电机而言，主要采用电子转向器完成冷却，因此具备寿命长、无火花、声音小、可靠性、高效率高的优势。还需要注意的是，此种控制系统具有相对复杂的电路结构，同时价格相对较高，限制了无刷电机的应用与发展。目前无刷电机通常只应用在高端性能的汽车中，未能实现大范围的应用。相信在电子技术不断发展的过程中，无刷电机的成本将会得到有效控制，不久的将来很可能会应用在更多的汽车中。

近年来，美国、德国、日本及瑞典等汽车发达国家开始对发动机冷却风扇温控系统展开研究，国内学者也逐渐重视该方面的研究，哈尔滨工业大学进行过发动机冷却系统的智能控制研究，提出了在汽车上采用电机无级变速控制冷却风扇的冷却控制系统；青岛大学也研制出了一种发动机风扇温度控制液压驱动系统。但该方面的研究还存在一定问题，脱离发动机的独立电动风扇控制系统还不成熟。

2. 研究的基本内容与方案

2. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 设计的基本内容

在现代汽车中，pwm冷却风扇控制系统发挥着重要作用，其运行的机理为：正常控制器为vcu或者发动机ecu，会对当前汽车的诸多传感器数据进行收集。在这一基础上，可以计算出在当前工况下汽车的散热需求。然后以pwm信号为基础，实现对需求的传输，为此，本课题是基于汽车风扇电机控制系统的设计，其基本内容如下：

了解汽车风扇电机工作原理；了解pic16f716芯片，并会在keil上进行编程；学习matlab仿真软件；学习芯片最小系统的设计；设计温度采集电路、电源电路以及单片机、pwm信号采集电路和声光指示电路；通过毕业设计掌握需求电路的设计及程序的编写。以期得到一个完整、可行的技术方案，并设计及调试出相应硬件电路，安装调试出产品。

其设计内容的总体框架如图一所示：

3. 研究计划与安排

3. 进度安排

第1周：撰写并完成开题报告，无错字、别字，格式规范。

第2周：修改、完善开题报告，进行开题答辩，主要对研究意义（1-3句话）、目标（1-3句话）、内容（1-3句话）、技术路线，重点就技术路线中主电路框图、控制电路框图进行讲解。

4. 参考文献（12篇以上）

4. 参考文献