CN113187598B - Pwm水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种所述PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备，包括：获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量‑压降特性曲线；获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量‑压降曲线；将获取的所述水泵流量‑压降特性曲线和所述冷却回路流量‑压降曲线汇整成可供巡迹的流量‑压降曲线；根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量‑压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。即，通过可供巡迹的流量‑压降曲线自动巡迹确认PWM控制的占空比，如此便大幅降低了整车标定的工作量，减少了开发成本，加快了开发进度，且大幅降低了水泵在新能源车中的能耗与噪音。

Description

PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备。
背景技术
汽车冷却系统作为汽车主要系统之一，发挥着非常重要的作用，而水泵作为整个冷却系统的动力源，更是至关重要。随着新能源汽车的大力发展，电子水泵由于其具有节能、可控等优点已逐渐成为一种应用趋势，对电子水泵的控制则逐渐成为重点关注的技术之一。
当前新能源汽车领域实际应用中，由于PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)水泵连续可控的优势，电子水泵正逐渐从开关水泵向其转移，水泵控制策略也随之调整，以达到更好的节能效果，冷却效果以及良好的NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)表现。目前PWM水泵在控制策略方面仍有很大的提升优化空间，主要表现如下：
冷却系统中最直接的需求为流量需求，PWM水泵直接控制的对象为水泵占空比，占空比和所需流量的对应关系非常复杂，涉及到冷却水温度，冷却回路的流量和压降特性曲线，要实现精确控制比较困难。实际应用中，通常采用冗余的较为简易的PWM控制策略来保证冷却效果，往往不能兼顾水泵能耗和NVH表现，且实际应用中需要进行大量的标定工作来找出占空比和所需流量的关系，从而最终增加开发成本，延长开发周期。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备，以解决现有PWM控制策略不能兼顾水泵能耗和NVH表现，且实际应用中需要进行大量的标定工作来找出占空比和所需流量的关系，从而最终增加开发成本，延长开发周期的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种PWM水泵的控制方法，包括：
获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线；
获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线；
将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；
根据不同温度下的冷却液流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，
利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，不同占空比下的所述水泵流量-压降特性曲线根据所述PWM水泵的输出特性并结合流体力学进行绘制得到。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，所述冷却回路流量-压降曲线通过计算冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数获得。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，获取所述冷却回路流量-压降曲线的方法包括：
确定冷却回路中的被冷却对象；
根据冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数，获取各所述被冷却对象在不同冷却液温度下的流量-压降曲线；
对所有所述被冷却对象的流量-压降曲线进行集合，以得到不同冷却液温度下的所述冷却回路流量-压降曲线。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，在利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制之前，所述PWM水泵的控制方法还包括：利用占空比修正系数对所述目标占空比进行修正。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，所述利用占空比修正系数对所述目标占空比进行修正的方法包括：
保持整车冷却液温度和流量不变，改变所述PWM水泵的供电电压，测量达到同等冷却效果所需的占空比；
计算测量得到的所述占空比与额定电压值下的占空比的比值，以得到不同供电电压下的占空比修正系数；以及，
将所述目标占空比与不同供电电压下的所述占空比修正系数做乘操作，以得到适用于不同供电电压的所述目标占空比。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，不同目标温度下的所述目标流量需求取所述冷却回路中各个被冷却对象流量要求的最大值。
可选的，在所述的PWM水泵的控制方法中，还包括：根据不同温度下的冷却液流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的占空比曲线；
根据冷却液的目标流量需求在所述占空比曲线上获取所述PWM水泵的目标占空比。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上所述的PWM水泵的控制方法。
本发明还提供一种控制设备，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如上所述的PWM水泵的控制方法。
综上所述，本发明提供的所述PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备，包括：获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线；获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线；将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。即，通过可供巡迹的流量-压降曲线自动巡迹确认PWM控制的占空比，大幅降低了整车标定的工作量，减少了开发成本，加快了开发进度，且大幅降低了水泵在新能源车中的能耗与噪音。
附图说明
图1为本发明实施例提供的PWM水泵的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中可供巡迹的流量-压降曲线的示意图；
图3为本发明实施例中通过自动巡迹得到的占空比曲线的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
如图1所示，本发明实施例提供一种PWM水泵的控制方法，包括如下步骤：
S11，获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线；
S12，获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线；
S13，将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；
S14，根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，
S15，利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。
本发明实施例提供的所述PWM水泵的控制方法，通过可供巡迹的流量-压降曲线自动巡迹确认PWM控制的占空比，大幅降低了整车标定的工作量，减少了开发成本，加快了开发进度，且大幅降低了水泵在新能源车中的能耗与噪音，能耗为以往简易的占空比或常开式控制策略能耗的十分之一甚至更少。
以下对上述各步骤作进一步详细描述。
首先，执行步骤S11和步骤S12，步骤S11和步骤S12可依次进行，或同步进行。步骤S11中，所述水泵流量-压降特性曲线的横坐标为水泵流量，纵坐标为压降，即，所述水泵流量-压降特性曲线为压降大小随水泵流量大小变化的曲线。步骤S12中，所述冷却液回路流量-压降曲线的横坐标为冷却回路流量，纵坐标为压降，即，所述冷却液回路流量-压降曲线为压降大小随冷却回路流量大小变化的曲线。
PWM水泵产品规范通常只提供最大占空比下的流量-压降特性曲线，故而步骤S11中，不同占空比下的所述水泵流量-压降特性曲线可根据所述PWM水泵的输出特性并结合流体力学进行绘制得到，获取的所述水泵流量-压降特性曲线请参见图2，从上至下(靠近图2横坐标为下)，占空比逐渐变小，图2中仅示例如高占空比、中占空比和低占空比，但可以理解的是，图中所示关于占空比的高、中与低为相对的概念，用于区别不同大小的占空比，实际上，在进行所述水泵流量-压降特性曲线的绘制，还可绘制更多占空比下的水泵流量-压降特性曲线，本申请对此不作限制。
步骤S12中，所述冷却回路流量--压降曲线可通过计算冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数获得。具体的，可采用如下方法获取所述冷却回路流量--压降曲线：
确定冷却回路中的被冷却对象；
根据冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数，获取各所述被冷却对象在不同冷却液温度下的流量-压降曲线；以及，
对所有所述被冷却对象的流量-压降曲线进行集合，以得到不同冷却液温度下的所述冷却回路流量-压降曲线。
获取的所述冷却回路流量-压降曲线请继续参见图2，从左到右(靠近图2纵坐轴为左)，冷却液温度逐渐变大。图2仅示例出4个冷却液温度下的冷却液回路流量-压降曲线，但应理解，除了图中4个冷却液温度，还可绘制更多冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线，本申请对此不作限制。
其次，执行步骤S13，将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；汇整后的所述可供巡迹的流量-压降曲线如图2所示，包括：不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线以及不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线。横坐标为流量，纵坐标为压降。
而后，执行步骤S14，根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹。其中，为保证冷却液流量满足冷却回路的冷却需求，较佳的，不同目标温度下的所述目标流量需求取所述冷却回路中各个被冷却对象流量要求的最大值。
举例而言，如图3所示，若冷却液的目标流量为Q2，目标温度为高温，通过自动巡迹，则可找到PWM水泵的目标占空比为中占空比，故而步骤S14中，利用中占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。
在另外一些实施例中，还可通过在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹获取占空比曲线，进而获取目标占空比。具体的，包括：根据不同温度下的冷却液流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的占空比曲线；以及，根据冷却液的目标温度及目标流量需求在所述占空比曲线上获取所述PWM水泵的目标占空比。如图3所示，根据不同温度下的冷却液流量需求Q1、Q2和Q3，进行自动巡迹，即可获得一占空比曲线，在目标温度及目标流量需求已知的情况下，即可在所述占空比曲线上获取所述PWM水泵的目标占空比。
水泵供电电源电压变化会对流量造成影响，故本实施例中，优选的，在利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制之前，所述PWM水泵的控制方法还包括：利用占空比修正系数对所述目标占空比进行修正。具体的，可采用如下方法进行修正：保持整车冷却液温度和流量不变，改变所述PWM水泵的供电电压，测量达到同等冷却效果所需的占空比；计算测量得到的所述占空比与额定电压值下的占空比的比值，以得到不同供电电压下的占空比修正系数；以及，将所述目标占空比与不同供电电压下的所述占空比修正系数做乘操作，以得到适用于不同供电电压的所述目标占空比。如此，便可使得水泵在供电电压不足时也可以正确输出满足冷却需求的流量。
本实施例还提供另一种PWM水泵的控制方法，包括：
计算冷却回路处于最低工作温度时的第一占空比，以及处于最高工作温度时的第二占空比，以建立PWM水泵的占空比与所述冷却回路的工作温度的线性关系；
获取实车测试时不同占空比下所述冷却回路的温度的记录数据；
利用所述记录数据对所述线性关系进行修正，以得到PWM水泵的占空比关于冷却液温度变化的曲线；以及，
利用所述曲线对所述PWM水泵进行占空比控制。
即，与前文所述PWM水泵的控制方法不同的，流量和占空比的精确对应关系不直接集成到软件中，而是在最低工作温度和最高工作温度两端进行占空比计算，中间则采用占空比渐变控制进行水泵占空比控制，再进行实车测试标定对占空比修正以满足冷却需求。
本实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现本实施例提供的所述PWM水泵的控制方法。
所述可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备，例如可以是但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备以及上述的任意合适的组合。这里所描述的计算机程序可以从可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网格、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。所述计算机程序可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在一些实施例中，通过利用计算机程序的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
本实施例还提供一种控制设备，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现本实施例提供的所述PWM水泵的控制方法。
所述存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离所述处理器的存储装置。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。所述处理器是所述控制设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个控制设备的各个部分。
综上所述，本发明实施例提供的所述PWM水泵的控制方法、可读存储介质及控制设备，包括：获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线；获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线；将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。即，通过可供巡迹的流量-压降曲线自动巡迹确认PWM控制的占空比，大幅降低了整车标定的工作量，减少了开发成本，加快了开发进度，且大幅降低了水泵在新能源车中的能耗与噪音。
此外还应该认识到，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种PWM水泵的控制方法，其特征在于，包括：
获取PWM水泵在不同占空比下的水泵流量-压降特性曲线；
获取冷却回路在不同冷却液温度下的冷却回路流量-压降曲线；
将获取的所述水泵流量-压降特性曲线和所述冷却回路流量-压降曲线汇整成可供巡迹的流量-压降曲线；
根据冷却液的目标温度及目标流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的目标占空比；以及，
利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制。
2.如权利要求1所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，不同占空比下的所述水泵流量-压降特性曲线根据所述PWM水泵的输出特性并结合流体力学进行绘制得到。
3.如权利要求1所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，所述冷却回路流量-压降曲线通过计算冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数获得。
4.如权利要求3所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，获取所述冷却回路流量-压降曲线的方法包括：
确定冷却回路中的被冷却对象；
根据冷却回路中各个被冷却对象的流量-压降数据以及冷却回路中管道散热量参数，获取各所述被冷却对象在不同冷却液温度下的流量-压降曲线；
对所有所述被冷却对象的流量-压降曲线进行集合，以得到不同冷却液温度下的所述冷却回路流量-压降曲线。
5.如权利要求1所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，在利用所述目标占空比对所述PWM水泵进行占空比控制之前，所述PWM水泵的控制方法还包括：利用占空比修正系数对所述目标占空比进行修正。
6.如权利要求5所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，所述利用占空比修正系数对所述目标占空比进行修正的方法包括：
保持整车冷却液温度和流量不变，改变所述PWM水泵的供电电压，测量达到同等冷却效果所需的占空比；
计算测量得到的所述占空比与额定电压值下的占空比的比值，以得到不同供电电压下的占空比修正系数；以及，
将所述目标占空比与不同供电电压下的所述占空比修正系数做乘操作，以得到适用于不同供电电压的所述目标占空比。
7.如权利要求1所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，不同目标温度下的所述目标流量需求取所述冷却回路中各个被冷却对象流量要求的最大值。
8.如权利要求1所述的PWM水泵的控制方法，其特征在于，还包括：
根据不同温度下的冷却液流量需求，在所述可供巡迹的流量-压降曲线上进行自动巡迹，以获取所述PWM水泵的占空比曲线；
根据冷却液的目标温度及目标流量需求在所述占空比曲线上获取所述PWM水泵的目标占空比。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1~8任一项所述的PWM水泵的控制方法。
10.一种控制设备，其特征在于，所述控制设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1~8任一项所述的PWM水泵的控制方法。
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