CN112943574A - 汽车电子水泵的低温启动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种汽车电子水泵的低温启动方法及装置，属于汽车电子水泵技术领域，该方法包括：当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；在完成低温预启动后，对电子水泵进行正常启动。本申请通过延时启动并加热线圈结合轴承抖动的方法，帮助电机轴承实现松动，而后实现正常启动。解决电子水泵现有启动方式，在低温条件下，容易启动失败，导致发动机爆缸的问题。

Description

汽车电子水泵的低温启动方法及装置

技术领域

本申请涉及汽车电子水泵的低温启动方法及装置，属于汽车电子水泵技术领域。

背景技术

随着燃油汽车排放要求越来越严苛以及新能源汽车的发展，用于为发动机、电池等关键部位冷却回路提供流体动力的水泵将越来越多地使用电子水泵。

由于汽车的环境温度最低在-40度左右，在低温条件下，电子水泵的电特性发生了一些变化，水泵电机轴承由于热胀冷缩的原因可能使其处于临界卡滞的状态，且在低温情况下，电子水泵冷却液的黏度极大，启动的转矩比在常温下要求高，因此需要电机极大启动扭矩，而很多情况下，电机能够提供的启动扭矩有限，正常启动条件下，无法输出水泵需要的启动扭矩，导致水泵在低温情况下启动失败。

在现实情况下，如果汽车电子水泵出现无法启动的情况，则发动机的温度出现异常高，最终导致发动机爆缸故障。

发明内容

本申请提供了一种汽车电子水泵的低温启动方法及装置，可以解决电子水泵现有启动方式，在低温条件下，容易启动失败，导致发动机爆缸的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供一种汽车电子水泵的低温启动方法，所述方法包括：

当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；

当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；

在完成低温预启动后，对电子水泵进行正常启动。

第二方面，提供一种汽车电子水泵的低温启动装置，所述装置包括：

温度获取模块，用于当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；

低温预启动模块，用于当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；

正常启动模块，用于在完成低温预启动过程后，对电子水泵进行正常启动。

本申请达到的有益效果：本申请实施例首先进行低温预启动，通过对电机轴承进行往复抖动控制，帮助电机轴承进行松动，在经过多个循环抖动过程(即图4所示的过程)后，完成低温预启动，然后尝试正常启动，如果正常启动失败，则再进行N个循环抖动过程，直到启动成功，本申请实施例能够确保电子水泵在-40℃的情况下启动成功。

另外，本申请只要使用3个空间电压矢量V1(100),V3(010),V5(001)进行抖动控制，每个空间电压矢量工作过程中只需要开关一个功率开关元件，减少了开关损耗，并且提高效率。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

说明书附图

图1是本申请一个实施例提供的汽车电子水泵的控制装置的框图；

图2是本申请一个实施例提供的汽车电子水泵的低温启动方法流程图；

图3是本申请一个实施例提供的实现SVPWM控制的转子侧逆变电路原理图；

图4是本申请一个实施例提供的对水泵电机进行往复抖动控制的流程图；

图5是本申请一个实施例提供的汽车电子水泵的低温启动装置的框图。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

图1是本申请一个实施例提供的汽车电子水泵的控制装置的框图，如图1所示，该控制装置包括水泵、水泵电机、电机控制器以及温度采集单元，水泵电机通过轴承连接电机水泵，电机控制器控制水泵电机转动，温度采集单元的输出端连接电机控制器的输入端。

温度采集单元用于采集环境温度，并发送至电机控制器。

电机控制器在接收到电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度，如果在预设温度阈值的范围内，则进行电子水泵的低温启动流程，对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行间歇性的往复转动控制，以实现对水泵电机线圈的加热以及水泵电机轴承的抖动控制，从而实现低温启动。

图2是本申请一个实施例提供的一种汽车电子水泵的低温启动方法，应用于电子水泵的电机控制器，如图2所示，所述方法包括：

S201：判定是否接收到汽车电子水泵的上电启动信号，若收到，则执行步骤S202；否则，继续执行步骤S201。

S202：获取当前环境温度。

具体地，本实施例可通过NTC(Negative Temperature Coefficient，负温度系数)热敏电阻，PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)热敏电阻等温度采集单元来采集当前环境温度，并发送给电机控制器。

S203：判断当前环境温度是否小于预设温度阈值，如果小于，则执行步骤S204，否则执行步骤S205。

本实施例的预设温度阈值，依据实际需要而定，比如：大于等于-40℃小于0℃等，本申请实施例在此不做限定。

当环境温度不在预设温度阈值范围内，或是没有接收到电子水泵的上电启动信号时，则继续等待接收电子水泵的上电启动信号。

S204：对水泵电机轴承进行往复抖动控制，实现水泵电机的低温预启动。

具体地，本申请实施例在检测到环境温度小于预设温度阀值的情况下，汽车电子水泵进入低温启动过程。

通过水泵电机控制器按照预设的电角度对水泵电机进行往复转动控制，通过此过程，可以对水泵电机绕组进行加热，同时，通过控制水泵电机的往复旋转，抖动了电机的轴承，帮助电机轴承实现松动，从而实现正常启动。

对于4个极数的电机来说，本申请实施例可以将预设电角度可以设置为0°～270°之间。以预设电角度设置为120°为例，对应的机械角度即为30°，假如电机转子初始角度为0°，那么可以控制电机转子从0°转到30°，再从30°转到0°，如此往复，实现对电机轴承的抖动。

当然，实际控制过程中，可以根据需要选择不同的预设电角度值，本申请实施例对预设电角度的具体设置不做限定。

需要说明的是，本申请实施例的水泵电机可以是伺服电机、步进电机和异步电机等。

S205：对汽车电子水泵进行正常启动。

可选地，本申请实施例对水泵电机的控制采用SVPWM(空间电压矢量PWM)的控制方式。

图3给出了本申请实施例SVPWM控制模式的逆变器原理图，如图3所示，该逆变器共有六个桥臂，六个桥臂对应六个功率开关元件，即S1、S2、S3、S4、S5、S6，将S1、S2、S3、S4、S5、S6分别用开关符号表示，上桥臂导通时，用“1”表示，下桥臂导通时，用“0”表示。

在任意时刻，六个功率开关元件中，一定有三个导通，另外三个关断，六个功率开关元件总共有8种组合，包括6个非零空间电压矢量Vl(100)、V2(110)、V3(010)、V4(011)、V5(100)、V6(101)和两个零空间电压矢量V0(000)、V7(111)。

例如，对于V1(100)矢量，表示功率开关元件S1处于导通状态，功率开关元件S2、S6处于导通状态。

本申请实施例使用3个空间电压矢量进行控制，即：V1(100)、V3(010)、V5(001)。

图4给出了本申请实施例按照预设的电角度进行间歇性的往复转动控制的流程图，可选地，如图4所示，本申请实施例按照预设的电角度进行间歇性的往复转动控制的过程如下：

S401:输出空间电压矢量V1(100)控制水泵电机旋转；

S402:若空间电压矢量V1(100)的工作时间到达预设的t1时间，则执行步骤S403；否则，继续执行步骤S402。

S403:切换至空间电压矢量V3(010)控制水泵电机旋转；

S404:若空间电压矢量V3(010)的工作时间到达预设的t2时间，则执行步骤S405；否则，继续执行步骤S404。

S405:切换至空间电压矢量V1(100)控制水泵电机旋转；

S406:若空间电压矢量V1(100)的工作时间到达预设的t3时间，则执行步骤S407；否则，继续执行步骤S406。

S407:切换至空间电压矢量V5(001)控制水泵电机旋转；

S408:若空间电压矢量V5(001)的工作时间到达预设的t4时间，则执行步骤S409；；否则，继续执行步骤S408。

S409:切换至空间电压矢量V1(100)控制水泵电机旋转；

S410:对水泵进行正常启动；

S411:若正常启动失败，则执行步骤S402；否则，执行步骤S412。

S412:完成启动过程。

本申请只要使用3个空间电压矢量V1(100),V3(010),V5(001)，每个空间矢量工作过程中只需要开关一个功率开关元件，例如，对于V1矢量工作过程中，功率开关元件S1处于开关状态，S6和S2处于直通状态，因此，减少了开关损耗，并且提高了效率。

综上所述，本申请实施例首先进行低温预启动，通过对电机轴承进行往复抖动控制，帮助电机轴承进行松动，在经过多个循环抖动过程(即图4所示的过程)后，完成低温预启动，然后尝试正常启动，如果正常启动失败，则再进行N个循环抖动过程，直到启动成功，本申请实施例能够确保电子水泵在-40℃的情况下启动成功。

本申请实施例还提供一种汽车电子水泵的低温启动装置，图5给出了汽车电子水泵的低温启动装置的框图，如图5所示，所述装置包括：

温度获取模块，用于当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；

低温预启动模块，用于当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；

正常启动模块，用于在完成低温预启动过程后，对电子水泵进行正常启动。

进一步地，根据本申请实施例所述的装置，所述低温预启动模块，还用于：

当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机线圈进行加热。

进一步地，根据本申请实施例所述的装置，所述低温预启动模块，包括：

电角度控制单元，用于对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制，以实现对水泵电机轴承进行抖动控制，同时对水泵电机线圈进行加热。

进一步地，根据本申请实施例所述的装置，所述电角度控制单元，包括：

SVPWM控制模块，用于在SVPWM的控制模式下，采用三个空间电压矢量即第一空间电压矢量100、第二空间电压矢量010、第三空间电压矢量001，对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制。

进一步地，根据本申请实施例所述的装置，所述SVPWM控制模块，包括：

矢量输出单元，用于向水泵电机输出第一空间电压矢量100；

第一判定单元，用于当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t1时间后，切换至第二空间电压矢量010；

第二判定单元，用于当所述第二空间电压矢量010的工作时间到达预设的t2时间后，切换至第一空间电压矢量100；

第三判定单元，当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t3时间后，切换至第三空间电压矢量001；

第四判定单元，用于当所述第三空间电压矢量001的工作时间到达预设的t4时间后，切换至第一空间电压矢量100；

启动单元，用于对水泵进行正常启动，若正常启动失败，则执行第一判定单元～第四判定单元的动作，直到水泵正常启动，完成启动过程。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽车电子水泵的低温启动方法，其特征在于，所述方法包括：

当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；

当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；

在完成低温预启动后，对电子水泵进行正常启动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，还包括对水泵电机线圈进行加热。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制，以实现对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以及对水泵电机线圈进行加热。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在SVPWM的控制模式下，采用三个空间电压矢量即第一空间电压矢量100、第二空间电压矢量010、第三空间电压矢量001，对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制，包括：

步骤1，向水泵电机输出第一空间电压矢量100；

步骤2，当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t1时间后，切换至第二空间电压矢量010；

步骤3，当所述第二空间电压矢量010的工作时间到达预设的t2时间后，切换至第一空间电压矢量100；

步骤4，当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t3时间后，切换至第三空间电压矢量001；

步骤5，当所述第三空间电压矢量001的工作时间到达预设的t4时间后，切换至第一空间电压矢量100；

步骤6，对水泵进行正常启动，若正常启动失败，则执行步骤2～步骤5，直到水泵正常启动，完成启动过程。

6.一种汽车电子水泵的低温启动装置，其特征在于，所述装置包括：

温度获取模块，用于当接收到汽车电子水泵的上电启动信号后，获取当前环境温度；

低温预启动模块，用于当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机轴承进行往复抖动控制，以实现电子水泵的低温预启动；

正常启动模块，用于在完成低温预启动过程后，对电子水泵进行正常启动。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述低温预启动模块，还用于：

当所述当前环境温度小于预设温度阈值时，对水泵电机线圈进行加热。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述低温预启动模块，包括：

电角度控制单元，用于对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制，以实现对水泵电机轴承进行抖动控制，同时对水泵电机线圈进行加热。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电角度控制单元，包括：

SVPWM控制模块，用于在SVPWM的控制模式下，采用三个空间电压矢量即第一空间电压矢量100、第二空间电压矢量010、第三空间电压矢量001，对水泵电机的转子，按照预设的电角度进行往复旋转控制。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述SVPWM控制模块，包括：

矢量输出单元，用于向水泵电机输出第一空间电压矢量100；

第一判定单元，用于当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t1时间后，切换至第二空间电压矢量010；

第二判定单元，用于当所述第二空间电压矢量010的工作时间到达预设的t2时间后，切换至第一空间电压矢量100；

第三判定单元，当所述第一空间电压矢量100的工作时间到达预设的t3时间后，切换至第三空间电压矢量001；

第四判定单元，用于当所述第三空间电压矢量001的工作时间到达预设的t4时间后，切换至第一空间电压矢量100；

启动单元，用于对水泵进行正常启动，若正常启动失败，则执行第一判定单元～第四判定单元的动作，直到水泵正常启动，完成启动过程。

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