CN105781952B - 汽车水泵和汽车水泵的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车水泵和汽车水泵的控制方法，属于汽车设备领域。所述汽车水泵包括：水泵本体、电机控制器和电机；水泵本体能够与冷却回路连通，电机用于带动水泵本体以驱动冷却回路中的冷却液；电机控制器连接有故障输出引线，故障输出引线用于与整车控制器连接，电机控制器能够根据电机的运转速度获取水泵工作状况信息，并通过故障输出引线将水泵工作状况信息发送至整车控制器。本发明通过在电机控制器上连接故障输出引线，并通过该引线来向整车控制器发送水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车设备领域，特别涉及一种汽车水泵和汽车水泵的控制方法。
背景技术
在电动汽车中，通常设置有用于调控动力电机和动力电池等部件的温度的冷却回路，该冷却回路中设置有汽车水泵，汽车水泵用于驱动冷却回路中的冷却液。
相关技术中有一种汽车水泵，该汽车水泵包括有电机、电源引线和水泵本体，水泵本体与冷却回路连通，电机通过电源引线外接有电源，电机用于带动所述水泵本体以驱动冷却回路中的冷却液。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：上述汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知，在汽车水泵出现故障时，驾驶员只有在冷却液温度过高后才能发现，此时汽车水泵可能已经发生损坏。
发明内容
为了解决现有技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题，本发明实施例提供了一种汽车水泵和汽车水泵的控制方法。所述技术方案如下：
根据本发明的第一方面，提供了一种汽车水泵，所述汽车水泵包括：
水泵本体、电机控制器和电机；
所述水泵本体能够与冷却回路连通，所述电机用于带动所述水泵本体以驱动所述冷却回路中的冷却液；
所述电机控制器与所述电机电连接；
所述电机控制器连接有故障输出引线，所述故障输出引线用于与整车控制器连接，所述电机控制器能够根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息，并通过所述故障输出引线将所述水泵工作状况信息发送至所述整车控制器。
可选地，所述电机控制器还连接有控制输入引线，
所述控制输入引线用于与所述整车控制器连接，所述电机控制器能够通过所述控制输入引线接收所述整车控制器发送的控制信号。
可选地，所述控制输入引线为脉冲宽度调制PWM输入引线。
可选地，所述电机为无刷电机。
可选地，所述电机控制器为微控制单元MCU。
根据本发明的第二方面，提供一种汽车水泵的控制方法，用于第一方面提供的汽车水泵中的电机控制器，所述方法包括：
获取电机的运转速度；
根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息；
通过故障输出引线将所述水泵工作状况信息发送至整车控制器。
可选地，所述根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息，包括：
在所述电机的运转速度属于正常工作范围时，确定所述水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号，所述具有第一占空比的电信号对应的水泵工作状态为正常；
在所述电机的运转速度大于所述正常工作范围的最大值时，确定所述水泵工作状况信息为具有第二占空比的电信号，所述具有第二占空比的电信号对应的水泵工作状态为空转；
在所述电机的运转速度小于所述正常工作范围的最小值时，确定所述水泵工作状况信息为具有第三占空比的电信号，所述具有第三占空比的电信号对应的水泵工作状态为故障。
可选地，所述第一占空比为0；
所述第二占空比为0.5；
所述第三占空比为1。
可选地，所述电机控制器还连接有控制输入引线，所述方法还包括：
在所述控制输入引线发生断路时，通过故障输出引线向所述整车控制器发送具有第四占空比的电信号。
可选地，所述方法还包括：
根据所述控制输入引线输入的电信号的占空比来控制所述电机。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在电机控制器上连接故障输出引线，并通过该引线来向整车控制器发送水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例示出的一种汽车水泵的结构示意图；
图2是本发明实施例示出的另一种汽车水泵的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种汽车水泵的控制方法的流程图；
图4-1是本发明实施例提供的一种汽车水泵的控制方法的流程图；
图4-2是图4-1所示实施例中占空比的示意图。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例示出的一种汽车水泵的结构示意图。该汽车水泵可以包括：
水泵本体11、电机控制器12和电机13。
水泵本体11能够与冷却回路(图1中未示出)连通，电机13用于带动水泵本体11以驱动冷却回路中的冷却液。
电机控制器12与电机13电连接。
电机控制器12连接有故障输出引线121，故障输出引线121用于与整车控制器(图1中未示出)连接，电机控制器12能够根据电机13的运转速度获取水泵工作状况信息，并通过故障输出引线121将水泵工作状况信息发送至整车控制器。
综上所述，本发明实施例提供的汽车水泵，通过在电机控制器上连接故障输出引线，并通过该引线来向整车控制器发送根据电机的运转速度获取的水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
进一步的，请参考图2，其示出了本发明实施例提供的另一种汽车水泵的结构示意图，该汽车水泵在图1所示的汽车水泵的基础上增加了更优选的部件，从而使得本发明实施例提供的汽车水泵具有更好的性能。
电机控制器12还连接有控制输入引线122，控制输入引线122用于与整车控制器(VCU，Vchicle Control Unit)连接，电机控制器12能够通过控制输入引线122接收整车控制器发送的控制信号。
可选地，控制输入引线122为脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)输入引线。PWM是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
可选地，电机13为无刷电机。相关技术中，通常使用有刷电机来驱动汽车水泵。有刷电机为能将电能转换成机械能(电动机)或者将机械能转化成电能(发电机)的旋转电机。有刷电机工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随电机转动的换向器和电刷来完成的。有刷电机由定子和转子两大部分组成，定子上有磁极，转子上有绕组，通电后转子上也形成磁极(磁场)，定子和转子的磁极之间有一个夹角，在定子磁场和转子磁场的相互吸引下，使有刷电机旋转。而改变电刷位置，就可以改变定转子磁极夹角的方向，从而改变有刷电机的旋转方向。
无刷电机由电机控制器提供不同电流方向的直流电，来达到电机线圈电流方向的交替变换。无刷电机具有直流有刷电机的特性，同时也是频率变化的装置，所以又名直流变频装置。结构上，无刷电机和有刷电机有相似之处，也有转子和定子，只不过和有刷电机的结构相反，有刷电机的转子是线圈绕组，该线圈绕组和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，连同外壳一起和输出轴相连，定子是绕组线圈，定子和转子之间没有电刷和换向器，故称之为无刷电机。相对于有刷电机，无刷电机具有以下几个优点：a.无电刷、低干扰、噪音低、运转顺畅。b.效率高、节能环保。c.寿命长、低维护成本。d.重量小、体积小、节约布置空间。
可选地，电机控制器12为微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)。
此外，本发明实施例提供的汽车水泵还可以连接有正极引线和负极引线，这两个引线用于给汽车水泵提供电源。即本发明实施例提供的汽车水泵可以设置有4条引线(管脚)。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的汽车水泵，通过无刷电机来驱动汽车水泵，达到了使汽车水泵噪音低、效率高和重量小等效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的汽车水泵，通过PWM输入引线来接收整车控制器发出的控制信号，达到了能够控制电机运转速度的效果。
综上所述，本发明实施例提供的汽车水泵，通过在电机控制器上连接故障输出引线，并通过该引线来向整车控制器发送根据电机的运转速度获取的水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
图3是本发明实施例提供的一种汽车水泵的控制方法的流程图，用于图2所示的汽车水泵中的电机控制器，该方法包括：
在步骤301中，获取电机的运转速度。
在步骤302中，根据电机的运转速度获取水泵工作状况信息。
在步骤303中，通过故障输出引线将水泵工作状况信息发送至整车控制器。
综上所述，本发明实施例提供的汽车水泵的控制方法，通过故障输出引线来向整车控制器发送根据电机的运转速度获取的水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
图4-1是本发明实施例提供的另一种汽车水泵的控制方法的流程图，用于图2所示的汽车水泵中的电机控制器，该方法包括：
在步骤401中，根据控制输入引线输入的电信号的占空比来控制电机。
在使用本发明实施例提供的汽车水泵的控制方法时，电机控制器首先可以根据控制输入引线输入的电信号的占空比来控制电机。该电信号可以是整车控制器发出的，该控制输入引线可以为PWM输入引线。电机可以为无刷电机。
具体的，控制输入引线输入的电信号的占空比与控制指令的对应关系可以为：占空比0～0.2，电机停止运转；占空比0.2～0.8，电机运转，且运转速度与随占空比的增大而增大；占空比0.8～1，电机转速维持最大值。
需要说明的是，占空比在0.2附近设置有滞回区，该滞回区是一个范围，控制输入引线输入的电信号在该范围中时，可以控制电机停止运转或运转，这样可以避免由于误差导致控制输入引线输入的电信号不断在0.2附近徘徊，电机工作不稳定的问题，达到了提高电机工作稳定性与寿命的效果。本发明实施例中，电信号的周期可以为0.1秒。
其中，电机的转速与汽车水泵的流量是正相关的，流量为汽车水泵单位时间内排出的液体的体积，流量的单位可以为L/min(升/每分钟)。
需要说明的是，整车控制器随时都可以通过控制输入引线来向电机控制器发出电信号来控制电机，即在电机开始运转之后，本发明实施例不对本步骤的执行顺序作出限制。
还需要说明的是，占空比指高电平在一个周期之内所占的时间比率。如图4-2所示，在该图中示出了占空比为0.5的电信号的3个周期的输出图形，其中，每个周期为0.1秒，高电平占0.05秒，高电平所占的时间为0.5个周期。现在汽车的控制精度越来越高，特别是在电控系统中，以前采用的一些普通的开关式的执行器件已经不能满足现代汽车的控制要求了。占空比控制是电控脉宽调制技术，它是通过电子控制装置对加在工作执行元件上的一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制，以实现对所控制的执行元件工作状态精确连续的控制。
在步骤402中，获取电机的运转速度。
电机控制器可以实时的获取电机的运转速度。
在步骤403中，根据电机的运转速度与正常工作范围的关系来确定水泵工作状态信息。在电机的运转速度属于正常工作范围时，执行步骤404，在电机的运转速度大于正常工作范围的最大值时，执行步骤405，在电机的运转速度小于正常工作范围的最小值时，执行步骤406。
电机控制器在获取了电机的运转速度之后，可以根据电机的运转速度与正常工作范围的关系来确定水泵工作状态信息。
需要说明的是，电机控制器还可以根据电机的负载来确定水泵工作状态信息，本发明实施例不作出限制。
在步骤404中，确定水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号。
在电机的运转速度属于正常工作范围时，可以确定水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号，具有第一占空比的电信号对应的水泵工作状态为正常。
在电机的运转速度属于正常工作范围时，说明水泵工作状态为正常，此时可以确定水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号，可选地，第一占空比可以为0。
在步骤405中，确定水泵工作状况信息为具有第二占空比的电信号。
在电机的运转速度大于正常工作范围的最大值时，可以确定水泵工作状况信息为具有第二占空比的电信号，具有第二占空比的电信号对应的水泵工作状态为空转。
在电机的运转速度大于正常工作范围的最大值时，说明汽车水泵中没有液体，汽车水泵在空转，汽车水泵空转时，汽车水泵中的转子与轴心之间的高速干磨会降低汽车水泵的使用寿命。可选的，第二占空比为0.5。
在确定汽车水泵中没有液体时，可以降低电机的运转速度，并在汽车水泵中存在液体时恢复电机的运转速度，并确定水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号。
在步骤406中，确定水泵工作状况信息为具有第三占空比的电信号。
在电机的运转速度小于正常工作范围的最小值时，可以确定水泵工作状况信息为具有第三占空比的电信号，具有第三占空比的电信号对应的水泵工作状态为故障。可选的，第三占空比为1。
电机的运转速度小于正常工作范围的最小值，说明汽车水泵运转时出现了故障，例如汽车水泵中有异物阻挡了汽车水泵的正常运转。
在确定汽车水泵的工作状况为故障时，可以停止汽车水泵的运转，并在预定时间(如5秒)后重新启动汽车水泵，如能正常启动则确定水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号，否则继续确定水泵工作状况信息为具有第三占空比的电信号。
在步骤407中，通过故障输出引线将水泵工作状况信息发送至整车控制器。
在确定了水泵工作状况信息后，电机控制器可以通过故障输出引线将水泵工作状况信息发送至整车控制器。整车控制器可以将该水泵工作状况信息所表示的汽车水泵的工作状况提示给驾驶员，方便驾驶员进行相关的判断与操作。此外，整车控制器还可以在水泵工作状况信息为具有第二占空比的电信号或具有第三占空比的电信号时，再将水泵工作状况信息提示给驾驶员。
在步骤408中，在控制输入引线发生断路时，通过故障输出引线向整车控制器发送具有第四占空比的电信号。
电机控制器在发现控制输入引线发生断路时，可以通过故障输出引线向整车控制器发送具有第四占空比的电信号。可选的，第四占空比可以为0.75。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的汽车水泵的控制方法，通过PWM输入引线来接收整车控制器发出的控制信号，达到了能够控制电机运转速度的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的汽车水泵的控制方法，通过控制输入引线发生断路时，通过故障输出引线向整车控制器发送具有第四占空比的电信号，达到了能够通过故障输出引线来检测控制输入引线的效果。
综上所述，本发明实施例提供的汽车水泵的控制方法，通过故障输出引线来向整车控制器发送根据电机的运转速度获取的水泵工作状况信息，整车控制器可以将该信息提示给驾驶员，解决了相关技术中汽车水泵的工作状况驾驶员难以得知的问题。达到了驾驶员能够获得汽车水泵的工作状况的效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种汽车水泵，其特征在于，所述汽车水泵包括：
水泵本体、电机控制器和电机；
所述水泵本体能够与冷却回路连通，所述电机用于带动所述水泵本体以驱动所述冷却回路中的冷却液；
所述电机控制器与所述电机电连接；
所述电机控制器连接有故障输出引线，所述故障输出引线用于与整车控制器连接，所述电机控制器能够根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息，并通过所述故障输出引线将所述水泵工作状况信息发送至所述整车控制器，以便于所述整车控制器在所述水泵空转或故障时，将所述水泵工作状况信息提示给驾驶员；
所述电机控制器还连接有控制输入引线，所述控制输入引线用于与所述整车控制器连接，所述电机控制器能够通过所述控制输入引线接收所述整车控制器发送的控制信号；
所述控制输入引线为脉冲宽度调制PWM输入引线，所述控制输入引线输入的电信号的占空比与控制指令的对应关系可以为：所述占空比为0～0.2时，所述电机停止运转；所述占空比为0.2～0.8时，所述电机运转，且运转速度与随占空比的增大而增大；所述占空比0.8～1时，所述电机转速维持最大值，所述占空比在0.2周围设置有滞回区，所述滞回区是一个范围，所述控制输入引线输入的电信号在该范围中时，控制所述电机停止运转或运转。
2.根据权利要求1所述的汽车水泵，其特征在于，所述电机为无刷电机。
3.根据权利要求1或2所述的汽车水泵，其特征在于，所述电机控制器为微控制单元MCU。
4.一种汽车水泵的控制方法，其特征在于，用于权利要求1至3任一所述的汽车水泵中的电机控制器，所述方法包括：
获取电机的运转速度；
根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息；
通过故障输出引线将所述水泵工作状况信息发送至整车控制器，以便于所述整车控制器在所述水泵空转或故障时，将所述水泵的工作状况信息提示给驾驶员。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述电机的运转速度获取水泵工作状况信息，包括：
在所述电机的运转速度属于正常工作范围时，确定所述水泵工作状况信息为具有第一占空比的电信号，所述具有第一占空比的电信号对应的水泵工作状态为正常；
在所述电机的运转速度大于所述正常工作范围的最大值时，确定所述水泵工作状况信息为具有第二占空比的电信号，所述具有第二占空比的电信号对应的水泵工作状态为空转；
在所述电机的运转速度小于所述正常工作范围的最小值时，确定所述水泵工作状况信息为具有第三占空比的电信号，所述具有第三占空比的电信号对应的水泵工作状态为故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述第一占空比为0；
所述第二占空比为0.5；
所述第三占空比为1。
7.根据权利要求4至6任一所述的方法，其特征在于，所述电机控制器还连接有控制输入引线，所述方法还包括：
在所述控制输入引线发生断路时，通过故障输出引线向所述整车控制器发送具有第四占空比的电信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述控制输入引线输入的电信号的占空比来控制所述电机。
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