CN111022749B - 一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置。它包括电磁铁阀控制单元、驱动电机、发电机、水箱和线性电磁铁阀，电磁铁阀控制单元包括微处理器用于根据接收的温度数据判断需要对线性电磁铁阀进行控制时，根据温度数据及电流数据确定线性电磁铁阀的控制电流；温度采样模块用于采集驱动电机和发电机的冷却液温度；电流采样模块用于采集线性电磁铁阀的实际电流；电磁铁驱动模块用于根据接收的控制电流控制线性电磁铁阀的开度。本发明满足电驱动系统对冷却系统中线性电磁铁阀的控制要求，在外部环境、电压、电驱动系统温度、工作工况等控制参数的波动的情况下，实现对电驱动冷却系统线性电磁铁阀的电流和振颤电流的精确控制。

Description

一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置
技术领域
本发明属于新能源汽车控制技术领域，具体涉及一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置。
背景技术
随着能源的紧缺以及人们对环境保护的诉求，近年来电动汽车得到了迅猛的发展。作为电动汽车“心脏”的电驱动系统，其性能直接决定了电动汽车的性能指标。散热能力作为电驱动系统的性能关键指标之一，直接影响了电驱动系统的绝缘能力、金属件的强度、硬度、电子元器件的选型和工作寿命。目前，电驱动冷却系统均采用固定流量的开度电磁阀，该系统方案能耗高，工作效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置。
本发明采用的技术方案是：一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，包括电磁铁阀控制单元、驱动电机、发电机、水箱和线性电磁铁阀，水箱的冷却液出口通过管道连接线性电磁铁阀入口，线性电磁铁阀出口分别通过管道连接驱动电机、发电机的冷却液入口，驱动电机、发电机的冷却液出口通过管道连接水箱的冷却液入口，所述电磁铁阀控制单元包括
微处理器，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则根据温度数据及电流数据确定线性电磁铁阀的控制电流，输出控制电流至电磁铁驱动模块；
温度采样模块，用于采集驱动电机和发电机的冷却液温度并发送至微处理器；
电流采样模块，用于采集线性电磁铁阀的实际电流并发送至微处理器；
电磁铁驱动模块，用于根据接收的控制电流控制线性电磁铁阀的开度。
进一步地，所述温度采样模块包括第一温度采样模块和第二温度采样模块，所述括第一温度采样模块用于采集驱动电机冷却液温度，所述第二温度采样模用于采集发电机冷却液温度。
进一步地，所述微处理器包括
温度处理模块，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则确定温度值并将温度值转换为需求电压值发送至恒流控制模块；
恒流控制模块，用于接收电流数据并将电流数据转换为实际电压值，根据需求电压值和实际电压值确定恒流电压值发送至调制波模块；
调制波模块，用于根据恒流电压值及设定的载波信号确定线性电磁铁阀的控制电流对应的调制波电压信号，并输出至电磁铁驱动模块。
进一步地，所述温度处理模块将接收的驱动电机冷却液温度T1和发电机冷却液温度T2进行比较，取T1和T2中的较大值作为温度值T，当温度值T大于第一设定值时，则判断需要对线性电磁铁阀进行控制，将温度值T转换为目标需求电压值。
进一步地，所述恒流控制模块通过以下公式确定恒流电压值U3：
Figure BDA0002352435660000021
其中，U1为当前的目标需求电压值，U2为当前的实际电压值，n为当前检测到U1和U2的计数总次数，U1i为第i次检测的目标需求电压值，U2i为第i次检测的实际电压值。
进一步地，所述调制波模块将恒流电压值与设定的载波信号进行叠加合成得到调制波电压信号。
进一步地，所述微处理器模块还包括第三温度检测模块，所述第三温度检测模块用于检测电磁铁驱动模块中驱动器件温度并发送至调制波模块，所述调制波模块判断驱动器件温度大于第二设定值小于等于第三设定值时，输出最大控制电流至电磁铁驱动模块；判断驱动器件温度大于第三设定值时控制切断电磁铁驱动模块的输出。
更进一步地，所述电磁铁阀控制单元还包括CAN通讯模块，所述微处理器的设定值通过CAN通讯模块进行更新设置，所述微处理器判断出现温度异常或故障时通过CAN通讯模块发送报警信号。
本发明的有益效果是：
本发明通过对驱动电机冷却液温度、发电机冷却液温度、线性电磁铁阀实际工作电流的实时监控，判断是否满足系统电流控制的需求，在满足系统安全性、可靠性和经济性的前提下，该装置可实现线性电磁铁阀电流的精确、稳定控制，同时该装置具备诊断相关故障或者异常情况的能力，能够对不同的故障进行分级处理，实施安全保护措施，并把相关故障通过CAN接收和发送模块发给整车系统处理和显示。
附图说明
图1为本发明电驱动冷却系统的原理示意图。
图2为本发明电磁铁控制单元的原理示意图。
图3为本发明微处理器的原理示意图。
图4为本发明电磁铁控制单元的控制流程图。
图中：1-电磁铁阀控制单元；2-驱动电机；3-发电机；4-水箱；5-线性电磁铁阀；6-微处理器；7-第一温度采样模块；8-第二温度采样模块；9-电流采样模块；10-电磁铁驱动模块；11-CAN通讯模块；12-温度处理模块；13-恒流控制模块；14-调制波模块；15-第三温度检测模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1所示，本发明提供一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，包括电磁铁阀控制单元1、驱动电机2、发电机3、水箱4和线性电磁铁阀5，线性电磁铁阀5从水箱4泵冷却液到驱动电机2的冷却系统和发电机3的冷却系统，最后冷却液返回水箱4，电磁铁阀控制单元1对线性电磁铁阀5进行电流控制，从而实现冷却液的循环流动和流量的精确控制。
如图2所示，电磁铁阀控制单元1包括
微处理器6，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则根据温度数据及电流数据确定线性电磁铁阀的控制电流，输出控制电流至电磁铁驱动模块10。
温度采样模块，用于采集驱动电机和发电机的冷却液温度并发送至微处理器6。
电流采样模块9，用于采集线性电磁铁阀的实际电流(即电磁铁驱动模块中驱动回路的电流)并发送至微处理器6。
电磁铁驱动模块10，用于根据接收的控制电流控制线性电磁铁阀的开度，从而实现对线性电磁铁阀的电流控制，达到控制冷却回路中冷却液流量的控制。
CAN通讯模块11，用于对微处理器中的设定值进行更新设置，微处理器6对电磁铁驱动模块温度进行实时监控，在温度异常情况下，通过CAN通讯模块11向正常仪表系统发出异常报警信号。
上述方案中，温度采样模块包括第一温度采样模块7和第二温度采样模块8，所述括第一温度采样模块7用于采集驱动电机2冷却液温度，所述第二温度采样模8用于采集发电机3冷却液温度。
如图3所示，微处理器6包括
温度处理模块12，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则确定温度值并将温度值转换为需求电压值发送至恒流控制模块13；所述温度处理模块将接收的驱动电机冷却液温度T1和发电机冷却液温度T2进行比较，取T1和T2中的较大值作为温度值T，当温度值T大于第一设定值时，则判断需要对线性电磁铁阀进行控制，将温度值T转换为目标需求电压值U1，第一设定值为25°。
恒流控制模块13，用于接收电流数据并将电流数据转换为实际电压值，根据需求电压值和实际电压值通过PI控制算法确定恒流电压值发送至调制波模块14；恒流控制模块通过以下公式确定恒流电压值U3：
Figure BDA0002352435660000051
其中，U1为当前的目标需求电压值，U2为当前的实际电压值，n为当前检测到U1和U2的计数总次数，U1i为第i次检测的目标需求电压值，U2i为第i次检测的实际电压值。
调制波模块14，用于根据恒流电压值及设定的载波信号进行叠加合成确定线性电磁铁阀的控制电流对应的调制波电压信号，并输出至电磁铁驱动模块。
第三温度检测模块15，用于检测电磁铁驱动模块中驱动器件温度并发送至调制波模块，所述调制波模块判断驱动器件温度大于第二设定值小于等于第三设定值时，输出最大控制电流至电磁铁驱动模块；判断驱动器件温度大于第三设定值时控制切断电磁铁驱动模块的输出，第二设定值和第三设定值分别为85°和120°。
如图4所示，温度处理模块12对驱动电机冷却液温度T1和发电机冷却液温度T2进行比较，取T1和T2中的较大值作为温度值T，当T≤25℃时，说明线性电磁铁阀的电流需求为零，不需要进行控制；当T>25℃时，需要对线性电磁铁阀进行控制，此时，温度处理模块12对T进行温压转换得到线性电磁铁阀电流需求对应的目标需求电压值U1，输出至恒流控制模块13；恒流控制模块13进行恒流控制，把目标需求电压值U1和实际电流对应的实际电压值U2进行比较，对所参数的误差值进行PI控制算法，输出通过计算和测试最终确定比例系数和积分常数分别是：20和5，恒流控制模块13输出频率为15KHz的PWM信号恒流电压值U3至调制波模块14；为了电磁铁阀快速对需求开的做出响应，需要在U3基础上进行载波信号叠加，此时调制波模块14将U3和200Hz、200mA震颤电压载波信号U4进行叠加和合成，输出基波为10KHz、载波为200Hz的调制波电压信号U5至电磁铁驱动模块10，实现对线性电磁铁阀的电流控制，U5对应的电流即为线性电磁铁阀的控制电流。
同时，第三温度检测模块15和调制波模块14对电磁铁驱动模块10中驱动器件温度进行分级保护，温度保护限值可通过CAN通讯模块11进行更新设置，正常运行情况下驱动器件温度小于60℃，当驱动器件温度大于等于60℃小于85℃时，系统可以正常工作，仅通过CAN通讯模块11向整车系统提供驱动器件温度异常报警；当驱动器件温度大于85℃小于等于125℃时，控制电磁铁驱动模块10输出最大电流，并通过CAN通讯模块11通知整车系统该装置出现故障，进入安全运行模式；当驱动器件温度大于125℃时，切断电磁铁驱动模块10的输出，通过CAN通讯模块11通知整车系统该装置出现严重故障，需要维修。
通过大量的测试数据，恒流控制精度(即U1和U2对应的I1和I2的误差)可达±50mA，满足线性电磁铁阀控制要求。
本发明装置是一种可配置装置，可以独立使用，也可以与别的系统进行集成。在本装置集成的过程中，不会对其它系统进行颠覆性的时间和开发验证，缩短了开发周期。经过大量的试验验证，台架试验和实车测试，该装置的各项性能指标优越。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，包括电磁铁阀控制单元、驱动电机、发电机、水箱和线性电磁铁阀，水箱的冷却液出口通过管道连接线性电磁铁阀入口，线性电磁铁阀出口分别通过管道连接驱动电机、发电机的冷却液入口，驱动电机、发电机的冷却液出口通过管道连接水箱的冷却液入口，其特征在于：所述电磁铁阀控制单元包括
微处理器，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则根据温度数据及电流数据确定线性电磁铁阀的控制电流，输出控制电流至电磁铁驱动模块；
温度采样模块，用于采集驱动电机和发电机的冷却液温度并发送至微处理器；
电流采样模块，用于采集线性电磁铁阀的实际电流并发送至微处理器；
电磁铁驱动模块，用于根据接收的控制电流控制线性电磁铁阀的开度；
所述微处理器包括
温度处理模块，用于根据接收的温度数据判断是否需要对线性电磁铁阀进行控制，若需要则确定温度值并将温度值转换为需求电压值发送至恒流控制模块；
恒流控制模块，用于接收电流数据并将电流数据转换为实际电压值，根据需求电压值和实际电压值确定恒流电压值发送至调制波模块；
调制波模块，用于根据恒流电压值及设定的载波信号确定线性电磁铁阀的控制电流对应的调制波电压信号，并输出至电磁铁驱动模块；
所述温度处理模块将接收的驱动电机冷却液温度T1和发电机冷却液温度T2进行比较，取T1和T2中的较大值作为温度值T，当温度值T大于第一设定值时，则判断需要对线性电磁铁阀进行控制，将温度值T转换为目标需求电压值；
所述恒流控制模块通过以下公式确定恒流电压值U3：
Figure FDA0002892228860000011
其中，U1为当前的目标需求电压值，U2为当前的实际电压值，n为当前检测到U1和U2的计数总次数，U1i为第i次检测的目标需求电压值，U2i为第i次检测的实际电压值。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，其特征在于：所述温度采样模块包括第一温度采样模块和第二温度采样模块，所述括第一温度采样模块用于采集驱动电机冷却液温度，所述第二温度采样模用于采集发电机冷却液温度。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，其特征在于：所述调制波模块将恒流电压值与设定的载波信号进行叠加合成得到调制波电压信号。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，其特征在于：所述微处理器模块还包括第三温度检测模块，所述第三温度检测模块用于检测电磁铁驱动模块中驱动器件温度并发送至调制波模块，所述调制波模块判断驱动器件温度大于第二设定值小于等于第三设定值时，输出最大控制电流至电磁铁驱动模块；判断驱动器件温度大于第三设定值时控制切断电磁铁驱动模块的输出。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车用电驱动冷却系统线性电磁铁阀控制装置，其特征在于：所述电磁铁阀控制单元还包括CAN通讯模块，所述微处理器的设定值通过CAN通讯模块进行更新设置，所述微处理器判断出现温度异常或故障时通过CAN通讯模块发送报警信号。
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