CN105673180A - 诊断发动机的电动水泵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种诊断发动机的电动水泵的方法，所述方法包括基于电机的扭矩的峰值，确定在用于发动机的电动水泵的无传感器三相电机受到驱动时是否发生了失速。所述方法进一步包括基于电机的扭矩，确定在电机停止时是否发生了失速。

Description

诊断发动机的电动水泵的方法
技术领域
本申请涉及一种诊断发动机的电动水泵的方法，并且更具体地，本发明涉及一项诊断用于循环发动机冷却水的电动水泵的故障的技术。
背景技术
发动机配置为利用水泵来循环冷却水，以冷却从发动机产生的热量。典型地，发动机的曲轴通常装备有与其机械地互锁的机械水泵。近年来，使用一种可以根据各个因素(例如发动机的工作状态等)来独立与主动地控制电机的驱动的电动水泵已经成为一种趋势。
上面提到的电动水泵配置为由电动机驱动，因此稳定且恰当地运行电动机在控制发动机冷却水的流动中起到至关重要的作用。
因此，需要配置电动水泵，以诊断驱动电动水泵的电机的状态并恰当地应对该状态。具体地，在失速状态下，即便驱动电流被施加至电机，电机也不会受到驱动并且因而冷却水的泵送实际上没有进行，精确地诊断这种失速状态并恰当地应对失速状态是非常重要的。
由于使用无传感器三相电机作为用于电动水泵的电机的电动水泵没有感测电机的旋转状态的传感器，因此需要在没有传感器的情况下通过使控制器恰当地感测电机的失速状态来防止发动机过热。
描述为相关技术的内容仅提供用于帮助理解本发明的背景，而不应被认为是对应于本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的目标在于提供一种用于诊断发动机的电动水泵的方法，所述方法通过使控制器诊断在用于电动水泵的无传感器三相电机内是否发生了机械的失速状态，从而能够防止由于电动水泵的不恰当操作所引起的例如发动机过热等问题。
根据本发明的示例性实施方案，提供了一种用于诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法。所述方法包括：基于电机的扭矩的峰值，确定在用于发动机的电动水泵的无传感器三相电机受到驱动的时候是否发生了失速；以及基于电机的扭矩，确定在电机停止的时候是否发生了失速。
在某些实施方案中，在确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤中，在通过控制器施加至电机的功率大于第一参考功率，电机的旋转速度大于第一参考旋转速度，并且电机的扭矩的峰值大于第一参考扭矩的情况下，可以确定在电机受到驱动的时候发生了失速。
在某些实施方案中，所述第一参考扭矩可以设定为从大于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的1.5倍到小于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的2倍的范围。
在某些实施方案中，在确定当电机停止时是否发生了失速的步骤中，在通过控制器施加至电机的功率大于第二参考功率，电机的旋转速度小于第二参考旋转速度，并且电机的扭矩大于第二参考扭矩的情况下，可以确定在电机停止时发生了失速。
在某些实施方案中，当在电机开始驱动之后电机驱动时间经过大于第一参考时间时，可以执行确定在电机停止时是否发生了失速的步骤。
在某些实施方案中，所述第一参考时间可以基于当处于停止状态的电机受到正常地驱动并且然后加速时能够稳定地测量电机的RPM和扭矩所需要的时间来设定，而所述第二参考旋转速度可以设定为小于当电机受到正常地驱动至超过第一参考时间时所产生的电机的最小RPM。
在某些实施方案中，可以重复地执行确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤和确定当电机停止时是否发生了失速的步骤，从而确定失速是否连续地发生至超过参考频率。
在某些实施方案中，当失速连续地发生至超过参考频率时，可以向车辆的驾驶员发出警告，或者可以对车辆的行驶模式进行限制。
附图说明
通过以下结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：
图1为示出了根据本发明示例性实施方案的用于诊断发动机的电动水泵的方法的流程图。
具体实施方式
参考图1，根据本发明示例性实施方案的用于诊断发动机的电动水泵的方法包括：基于电机的扭矩的峰值确定在用于发动机的电动水泵的无传感器三相电机受到驱动的时候是否发生了失速(S10)；以及基于电机的扭矩确定在电机停止的时候是否发生了失速(S20)。
即，根据本发明的示例性实施方案，在确定当电机驱动时是否发生了失速的步骤(S10)和确定当电机停止时是否发生了失速的步骤(S20)中，电机的控制器可以检测与确定在用于发动机的电动水泵的无传感器三相电机中是否发生了失速。
在确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤(S10)中，在由控制器施加至电机的功率(duty)大于第一参考功率，电机的旋转速度大于第一参考旋转速度，并且电机的扭矩的峰值Te_Peak大于第一参考扭矩的情况下，确定在电机受到驱动的时候发生了失速。在某些实施方案中，第一参考功率、第一参考旋转速度以及第一参考扭矩可以预先确定。
在某些实施方案中，第一参考功率可以设定为20％到30％的值。在某些实施方案中，第一参考功率可以设定为使电机可以受到恰当地驱动至某种程度的功率。在某些实施方案中，第一参考旋转速度设定为500RPM或者更大的值。在某些实施方案中，第一参考旋转速度可以设定为可以确保电机必然受到驱动并且因而旋转的状态的水平。此外，在某些实施方案中，第一参考扭矩可以设定为从大于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的1.5倍到小于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的2倍的范围。
即，在某些实施方案中，具有20％到30％的值的功率可以施加至电机以恰当地驱动电机，从而使电机在电机的速度超过例如500RPM的状态下旋转。在电机的旋转期间，外来物质突然干扰电机会造成电机的扭矩突然增大至大于额定扭矩的1.5倍，并且由此电机的旋转会受到机械地抑制，从而造成失速状态。
以供参考，在某些实施方案中，本发明中所使用的无传感器三相电机配置为通过无传感器磁场定向控制(fieldorientedcontrol，FOC)方法来控制。
在某些实施方案中，在确定当电机停止时是否发生了失速的步骤(S20)中，在从控制器施加至电机的功率大于第二参考功率，电机的旋转速度小于第二参考旋转速度，并且电机的扭矩大于第二参考扭矩的情况下，确定在电机停止的时候发生了失速。在某些实施方案中，第二参考功率、第二参考旋转速度以及第二参考扭矩可以预先确定。
在某些实施方案中，在在电机开始驱动之后当电机驱动时间经过大于第一参考时间时，执行确定在电机停止的时候是否发生了失速的步骤(S20)。
在某些实施方案中，第一参考时间基于当处于停止状态的电机受到正常地驱动并且然后加速时能够稳定地测量电机的RPM和扭矩所需要的时间来设定，而第二参考旋转速度可以设定为小于当电机受到正常地驱动至超过第一参考时间时所会产生的电机的最小RPM。
即，在某些实施方案中，第一参考时间可以设定为例如0.3秒。这里，即使使电机加速至设定的时间，如果电机的旋转速度小于第二参考旋转速度(例如，500RPM)，则可以估计在曾在停止状态下的电机处于失速状态。在这种情况下，需要将施加至电机的功率设定为可以恰当地驱动电机的功率水平的恰当值，因此，第二参考功率也可以确定为从20％到30％的范围。
同时，在某些实施方案中，在确定当电机停止时是否发生了失速的步骤(S20)中，如上所述，将电机的扭矩Te与第二参考扭矩进行比较。对于比较结果，在某些实施方案中，如果电机处于正常状态，则第二参考扭矩确定为大于根据施加至电机以与电机的RPM和负载成比例的电流计算得出的扭矩的值。例如，在某些实施方案中，如果根据取决于电机的当前的RPM和负载施加至电机的电流计算得出的正常扭矩为0.15Nm，则第二参考扭矩设定为大约0.2Nm。
因此，在某些实施方案中，在确定当电机停止时是否发生了失速的步骤(S20)中，这样地进行确定：即使以大于第二参考功率的功率驱动电机至第一参考时间或者更长的时间以恰当地驱动处于停止状态的电机，在电机的转速小于第二参考转速的状态下电机几乎不旋转，并且如果大于取决于电机的RPM和负载的正常扭矩的130％的扭矩(电流)的电机的扭矩Te施加至电机，则处于停止状态下的电机为失速状态，因此即使更大的驱动功率施加至电机，也不可能驱动电动水泵。
同时，根据本发明的示例性实施方案，如果确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤(S10)和确定当电机停止时是否发生了失速的步骤(S20)重复地执行多次而确定失速连续地发生至超过参考频率，则认为关于是否发生失速的确定的结果是确定的，从而更可靠与精确地确定失速。
例如，在某些实施方案中，如果相同的确定结果以如同20次到50次等的参考频率那样连续地执行了几十次，则确定的结果确定为电机失速，从而可以执行向驾驶员发出警告、限制车辆的行驶模式等的独立的动作。
根据本发明的示例性实施方案，通过使控制器诊断在用于电动水泵的无传感器三相电机内是否发生了机械的失速状态，而能够防止由于电动水泵的不恰当操作所引起的例如发动机过热等问题。
尽管本发明参考具体实施方案进行说明和描述，对于本领域技术人员而言，显然可以对本发明进行各种改变和修改而不脱离通过所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，所述方法包括：
基于电机的扭矩的峰值，确定在用于发动机的电动水泵的无传感器三相电机受到驱动的时候是否发生了失速；
基于电机的扭矩，确定在电机停止的时候是否发生了失速。
2.根据权利要求1所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，在确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤中，在通过控制器施加至电机的功率大于第一参考功率，电机的旋转速度大于第一参考旋转速度，并且电机的扭矩的峰值大于第一参考扭矩的情况下，确定在电机受到驱动的时候发生了失速。
3.根据权利要求2所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，所述第一参考扭矩设定为从大于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的1.5倍到小于电机的正常状态下所产生的额定扭矩的2倍的范围。
4.根据权利要求1所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，在确定当电机停止时是否发生了失速的步骤中，在通过控制器施加至电机的功率大于第二参考功率，电机的旋转速度小于第二参考旋转速度，并且电机的扭矩大于第二参考扭矩的情况下，确定在电机停止的时候发生了失速。
5.根据权利要求4所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，当在电机开始驱动之后电机驱动时间经过大于第一参考时间时，执行确定在电机停止的时候是否发生了失速的步骤。
6.根据权利要求5所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，所述第一参考时间基于当处于停止状态的电机受到正常地驱动并且然后加速时稳定地测量电机的RPM和扭矩所需要的时间来设定，
所述第二参考旋转速度设定为小于当电机受到正常地驱动超过第一参考时间时所产生的电机的最小RPM。
7.根据权利要求1所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，重复地执行确定当电机受到驱动时是否发生了失速的步骤和确定当电机停止时是否发生了失速的步骤，从而确定失速是否连续地发生至超过参考频率。
8.根据权利要求7所述的诊断车辆中的发动机的电动水泵的方法，其中，当失速连续地发生至超过参考频率时，向车辆的驾驶员发出警告或者对车辆的行驶模式进行限制。
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