CN112165281A - 一种汽车用电子机油泵驱动系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用电子机油泵驱动系统，涉及汽车驱动领域。其包括机油泵、无刷电机、控制器和控制器上盖，其无刷电机包括电机机芯、电机壳体、电机后端盖，其机油泵安装在无刷电机的输出端，控制器包括电源及电源控制模块、MCU模块、通讯模块、预驱动及驱动模块、角度位置传感器、带有位置估算功能的电机驱动芯片；控制器在低温冷启动环境下实时切换有感方式通过角度位置传感器采集角度位置数据，采用有感正弦波算法，实现对电机的转速进行控制；在位置传感器失效环境下实时切换无感方式通过带有位置估算功能的电机驱动芯片，采集无刷电机的反电动势，配合控制软件的位置估算算法，对电机角度位置的估算，实现对电机的转速进行控制。

Description

一种汽车用电子机油泵驱动系统
技术领域
本发明涉及汽车驱动领域，特别涉及一种汽车用电子机油泵驱动系统。
技术背景
当代汽车的智能化、电动化已成为发展的必经之路，而且节能减排法规日益严格，使得汽车对变速箱智能控制和降低能耗的要求不断提高，电子油泵成为发展趋势。现有的汽车机油泵大多为汽车发动机通过驱动变速箱，带动机油泵进行工作，提高了发动机的负荷，降低发动机效率的同时，增加了排放。不能实现在系统需要时，灵活的多供油，或在系统不需要时减少或停止供油。控制器方式不灵活,机油泵系统必须在发动机工作后，变速箱开始工作，才能工作，机油的循环必须依赖发动机的工作。油泵的流量不能主动进行控制，油泵转速跟随变速箱的转速，在机油流量超过需求时，或油路压力过大时，也只能通过溢流阀进行被动的调节，而不能通过主动调节油泵转速来实现流量控制。
发明内容
针对上述现有技术存在控制方式不灵活、油泵的流量不能主动进行控制的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种控制方式灵活、可根据系统的需要来供油的汽车用电子机油泵驱动系统。
为了克服上述所存在的技术难题，本发明采用如下技术方案：一种汽车用电子机油泵驱动系统，包括机油泵、无刷电机、控制器和控制器上盖，无刷电机包括电机机芯、电机壳体、电机后端盖，机油泵安装在无刷电机的输出端，控制器安装于电机后端盖上，无刷电机的三相出线直接焊接在控制器上，控制器包括电源及电源控制模块、MCU模块、通讯模块、预驱动及驱动模块、角度位置传感器、带有位置估算功能的电机驱动芯片；控制器在低温冷启动环境下实时切换有感方式通过角度位置传感器采集角度位置数据，采用有感正弦波算法，实现对电机的转速进行控制；在位置传感器失效环境下实时切换无感方式通过带有位置估算功能的电机驱动芯片，采集无刷电机的反电动势，配合控制软件的位置估算算法，对电机角度位置的估算，实现对电机的转速进行控制。
进一步地，控制器为EOP控制器，还包括温度采样模块和电压采集模块。温度采样模块是便于MCU模块监控控制器的温度，电压采样模块是便于MCU模块监控主电源的电压；通讯模块采用LIN通讯，通过LIN唤醒单片机，并根据LIN转速信号，调节电机转速。
进一步地，电机后端盖局部设有散热台面和高于散热台面0.3mm的控制器的安装台面，在散热台面和控制器之间0.3mm的空隙中填充导热硅脂为控制器散热。
进一步地，控制器实时切换有感/无感方式来控制驱动无刷电机的工作过程是，通过线束为电子油泵驱动系统供电，汽车通过LIN通讯将目标转速发送给控制器，控制器根据目标转速驱动无刷电机工作，并实时监控电机三相的反电动势和相电流，通过控制器的角度位置传感器确定电机转子角度位置传感器和电机转子角速度，通过有感正弦波算法，将电机转子角速度的实际值与需求值实时对比、调节，使得电机转速维持在目标转速的一定范围内；当角度位置传感器失效时，通过有角度位置估算功能的电机驱动芯片，计算实时的电机转子角度位置和电机转子角速度，再将电机转子角速度的实际值与需求之实时比对、调节，使得电机转速维持在一定范围内；当汽车的目标转速变化时，控制器也根据目标转速变化，对电机转速进行调节。
本发明取得的有益效果在于：本发明采用可实时切换有感无感的控制方法，可以互相验证算法，具有双保险作用；减少了机油泵系统对发动机的依赖。采用电机控制系统驱动机油泵工作，工作模式更加灵活，可以实现发动机停止或变速箱停止后，机油泵输出保持，可以更好适应汽车发动机自动启停功能。采用电动方式作为驱动能源，驱动方式可以更灵活，在系统需要时，提高转速多供油；系统不需要时，降低转速或停机，实现少供或不供油。通过控制器的控制，电机转速控制达到较高的精确度，因此使机油泵获得更准确的压力流量输出控制。无刷电机的三相出线直接焊接在控制器上，减少了传统电机电控之间的连线，提高了控制器的效率，降低了成本；通过电机后端盖设置散热台面和高于散热台面0.3mm的控制器的安装台面，在散热台面与控制器之间0.3mm的间隙中填充导热硅脂给控制器散热，使得油泵总成结构更为紧凑，占用空间更小，便于机油泵系统在车辆的狭小空间内进行安装。
附图说明
图1为本发明实施例中的电子机油泵驱动系统结构示意图；
图2为本发明实施例中的电子机油泵驱动系统部件分解图；
图3为本发明实施例中的电子机油泵驱动系统的电机后端盖结构图；
图4为本发明实施例中电子机油泵驱动系统的控制模块示意图；
附图标记为：
1——泵体 2——无刷电机 3——控制器 4——控制器上盖。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、2所示的一种汽车用电子机油泵驱动系统，包括机油泵1、无刷电机2、控制器3和控制器上盖4，无刷电机2包括电机机芯、电机壳体、电机后端盖，机油泵1安装在无刷电机2的输出端，控制器3安装于电机后端盖上，电机机芯与控制器3电连接，控制器上盖4扣合在无刷电机2上，在控制器上盖4和控制器3的开槽处打密封胶做防水处理；如图3所示，电机后端盖上设有散热台面和高于散热台面0.3mm的控制器3的安装台面，在散热台面与控制器3之间0.3mm的间隙中填充导热硅脂为控制器3散热。
如图4 所示控制器3包括电源及电源控制模块、MCU模块、通讯模块、预驱动及驱动模块、角度位置传感器、带有位置估算功能的电机驱动芯片；控制器3在低温冷启动环境下实时切换有感方式通过角度位置传感器采集角度位置数据，采用有感正弦波算法，实现对电机的转速进行控制；在位置传感器失效的情况下实时切换无感方式通过带有位置估算功能的电机驱动芯片，采集无刷电机2的反电动势，配合控制软件的位置估算算法，对电机角度位置的估算，实现对电机的转速进行控制。
具体地，控制器3通过电源控制模块将来自汽车蓄电瓶的+12V电源转换为电路中MCU模块、和其它模块需要的5V电源；单片机内部的电压转换模块，将12V转换为单片机内部模块需要的5V电源；MCU通过电压采样模块监控采样主电源电压； MCU通过温度采样模块监控控制器3的采样温度；通过LIN唤醒单片机，并根据LIN转速信号，调节电机转速；MCU作为电路的逻辑控制单元，分析汽车的需要的电机泵转速目标，并与电机驱动芯片实现通信，将命令发送给电机驱动芯片；无刷电机2是系统的执行单元，根据控制目标，实现转速的输出；电机驱动芯片控制驱动模块进行开关的组合，使电流按一定顺序通过电机三相绕组，进而对电机进行驱动控制；采样电阻通过对电机的母线电流进行采集，将母线电流值实时反馈给电机驱动芯片；角度位置传感器对电机转子的磁体进行角度转速的采集，把实时监测的数据发给MCU主控模块。
具体地，本发明工作过程是汽车蓄电瓶为电子油泵驱动系统供电，汽车通过LIN通讯将目标转速发送给控制器3，控制器3根据目标转速，驱动无刷电机2工作，并实时监测电机三相的反电动势和相电流，通过角度位置传感器确定电机转子角度位置及电机转子角速度，并将角速度实际值与需求值实时对比，通过PI控制调节，使得电机转速维持在目标转速的一定范围内。当角度位置传感器失效时，通过有角度位置估算功能的电机驱动芯片，计算实时的电机转子角度位置及电机转子角速度，并将角速度计算值与需求值实时对比，通过PI控制调节，使电机转速维持在目标转速的一定范围内；当汽车的目标转速发生变化时，控制电路根据目标转速的变化，对电机转速进行调节。
本发明采用可实时切换有感无感的控制方法，且可以互相验证算法，具有双保险作用；减少了机油泵系统对发动机的依赖。采用电机控制系统驱动机油泵工作，工作模式更加灵活，可以实现发动机停止或变速箱停止后，机油泵保持输出，可以更好适应汽车发动机自动启停功能。采用电动方式作为驱动能源，驱动方式可以更灵活，在系统需要时，提高转速多供油；系统不需要时，降低转速或停机，实现少供或不供油。通过控制器的控制，电机转速控制达到较高的精确度，因此使机油泵获得更准确的压力流量输出控制；通过在电机后端盖上设置散热台面和高于散热台面0.3mm的控制器的安装台面，在散热台面和控制器之间0.3mm的间隙填充导热硅脂给控制器散热，使得油泵总成结构更为紧凑，占用空间更小，便于机油泵系统在车辆的狭小空间内进行安装。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (4)

1.一种汽车用电子机油泵驱动系统，包括机油泵（1）、无刷电机（2）、控制器（3）和控制器上盖（4），所述无刷电机（2）包括电机机芯、电机壳体、电机后端盖，其特征在于：所述机油泵（1）安装在无刷电机（2）的输出端，所述控制器（3）安装于电机后端盖上，所述无刷电机（2）的三相出线直接焊接在控制器（3）上，所述控制器（3）包括电源及电源控制模块、MCU模块、通讯模块、预驱动及驱动模块、角度位置传感器、电机驱动芯片；所述控制器（3）在低温冷启动环境下实时切换有感方式通过角度位置传感器采集角度位置数据，采用有感正弦波算法，实现对电机的转速进行控制；所述控制器(3)在位置传感器失效环境下实时切换无感方式通过带有位置估算功能的电机驱动芯片，采集无刷电机(2)的反电动势，配合控制软件的位置估算算法，对电机角度位置的估算，实现对电机的转速进行控制。
2.根据权利要求1所述的汽车用电子机油泵驱动系统，其特征在于：所述控制器（3）为EOP控制器，所述控制器（3）还包括温度采样模块和电压采集模块；所述温度采样模块是便于MCU模块监控控制器的温度，所述电压采集模块是便于MCU模块监控主电源的电压，所述通讯模块采用LIN通讯，通过LIN唤醒单片机，并根据LIN转速信号，调节电机转速。
3.根据权利要求1或2所述的汽车用电子机油泵驱动系统，其特征在于：所述电机后端盖局部设有散热台面和高于散热台面0.3mm的控制器（3）的安装台面，在所述散热台面和控制器（3）之间0.3mm的空隙中填充导热硅脂为控制器（3）散热。
4.根据权利要求1或2所述的汽车用电子机油泵驱动系统，其特征在于：所述控制器（3）实时切换有感无感来控制驱动无刷电机（2）的工作过程是，在低温冷启动的环境下，所述电子油泵驱动系统通过线束上电，汽车通过LIN通讯将目标转速发送给控制器（3），所述控制器（3）根据目标转速驱动无刷电机（2）工作，并实时监控电机三相的反电动势和相电流，通过所述控制器（3）的角度位置传感器确定电机转子角度位置传感器和电机转子角速度，通过有感正弦波算法，将所述电机转子角速度的实际值与需求值实时对比、调节，使得电机转速维持在目标转速的一定范围内；当角度位置传感器失效时，通过有角度位置估算功能的电机驱动芯片，计算实时的电机转子角度位置和电机转子角速度，再将所述电机转子角速度的实际值与需求之实时比对、调节，使得电机转速维持在一定范围内；当汽车的目标转速变化时，所述控制器（3）也根据所述目标转速变化，对电机转速进行调节。
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