CN113586222A - 一种电子水泵及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子水泵，应用于发动机冷却系统，电子水泵(2)与涡轮增压器(3)连接；电子水泵(2)设置电子水泵控制单元、传感器。本发明还公开该电子水泵的控制方法。采用上述技术方案，实现对电子水泵的运行精确控制，给予驾乘人员更好的乘坐体验，减少了汽车寿命周期内的使用费用；能够根据涡轮增压器不同的热负荷需求，灵活地调整电子水泵转速，既能实现车辆正常行驶时涡轮增压器的充分冷却，又能满足车辆停驶后、发动机熄火状态下涡轮增压器的冷却需求。

Description

一种电子水泵及其控制方法
技术领域
本发明属于汽车动力系统冷却的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种电子水泵。本发明还涉及该电子水泵的控制方法。
背景技术
随着经济的发展，私家车的普及程度越来越高，人们对于汽车的品质要求也越来越高，比如靓丽的外观、良好的动力性、经济性等，在此背景下，搭载涡轮增压器的发动机装车量不断攀升，不仅提高了整车动力性能，同时有利于降低油耗和改善整车排放，顺应了当下汽车节能环保的潮流。
因发动机涡轮增压器工作环境和运行工况恶劣，对自身的润滑和冷却要求极高，尤其是发动机高负荷运转后立刻熄火的情况下，传统的冷却水泵是发动机驱动的机械泵，此刻没有了冷却液对涡轮增压器轴承和油道的冷却，在热惯性的作用下容易造成润滑油碳化失效，严重时可导致涡轮增压器轴承卡死。
现有的电子水泵不能根据需要对转速进行精确控制，有时长时间转速过大，影响水泵的寿命；有时，转速又达不到要求，不能很好地实现发动机及其涡轮增压器对冷却的要求。总之，现有技术中的冷却水泵存在着较为严重的缺陷。
发明内容
本发明提供一种电子水泵，其目的是实现对电子水泵运行(包括启停及转速)的精确控制。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的电子水泵，应用于发动机冷却系统，所述的电子水泵与涡轮增压器连接；所述的电子水泵设置电子水泵控制单元、传感器。
所述的传感器包括发动机水温传感器、发动机节气门开度传感器、发动机转速传感器、车速传感器和油门踏板开度传感器。
所述的电子水泵通过冷却系统连接管路与散热器和膨胀壶连接。
所述的电子水泵控制单元设置电子水泵控制模块并与发动机控制单元连接；所述的电子水泵控制模块安装在水泵电机的后端面。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的电子水泵的控制方法，其技术方案是：
车辆运行时，发动机控制单元根据各传感器测量的相关参数，结合发动机MAP图，确定需求的电子水泵的转速，将该需求的转速以脉宽调制信号的形式传递给电子水泵控制模块；该信号经电子水泵控制模块运算转换后，输出特定的电压和电流至电子水泵的电机，最终实现电子水泵的目标转速。
如果电子水泵需求的转速和其实际运行转速有差异，则电子水泵控制模块通过调节输出电压，使水泵电机达到所需求的转速，从而实现水泵电机的转速闭环控制。
在整车电源电压波动时，为了避免水泵电机转速的跟随波动，电子水泵控制模块的转速闭环控制功能介入，以维持水泵电机转速稳定；为了减少电流冲击，每当水泵电机转速需要改变时，水泵电机控制模块启用转速闭环控制功能，调节水泵电机的转速变化斜率，抑制水泵电机转速大幅波动。
所述的电子水泵的控制方法的控制策略是：
1、每次发动机起动后，电子水泵会持续工作6sec；
2、当电子水泵不工作的时候，每间隔120sec，电子水泵会起动工作10sec；
3、当发动机控制单元检测到水温传感器故障后，电子水泵会持续工作；
4、车辆停驶、发动机熄火后，电子水泵会根据指令工作一段时间。
所述的电子水泵的控制方法的电压保护控制策略是：当整车电源电压低于6伏或高于18 伏时，电子水泵控制模块不执行水泵电机开启操作；一旦电源电压重新进入正常电压范围，即在8～18伏之间，电子水泵控制模块控制立刻恢复正常控制功能。
所述的电子水泵的控制方法的温度保护控制策略是：电子水泵控制模块的正常工作温度范围是-40～140℃；当环境温度超出正常工作温度范围后，为了减小电子元器件损坏的风险，电子水泵控制模块将关闭电子水泵；当温度回到正常工作范围后，电子水泵控制模块重新接管电子水泵的控制。
所述的电子水泵的控制方法的水泵电机堵转保护控制策略是：当水泵电机出现堵转时，电子水泵控制模块及时切断水泵电机的电源供给，以保护水泵电机和控制器件；在水泵电机在重启过程中，发热量会不断累积，为避免电器元件损坏，电子水泵控制模块会根据水泵电机的堵转次数，设置水泵电机重启的不同时间间隔。
所述的电子水泵的控制方法的电流保护功能的控制策略是：当水泵电机负载过大时，电子水泵控制模块将通过降低水泵电机转速的方式，使水泵电机工作电流维持在安全范围之内。
本发明采用上述技术方案，实现对电子水泵的运行精确控制，给予驾乘人员更好的乘坐体验，减少了汽车寿命周期内的使用费用；能够根据涡轮增压器不同的热负荷需求，灵活地调整电子水泵转速，既能实现车辆正常行驶时涡轮增压器的充分冷却，又能满足车辆停驶后、发动机熄火状态下涡轮增压器的冷却需求。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明电子水泵组成的冷却循环原理图；
图中标记为：
1、膨胀壶，2、电子水泵，3、涡轮增压器，4、散热器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示本发明的结构，为一种电子水泵2，设置在发动机冷却系统部件中。还涉及其工作策略，适用于传统燃油车，属于汽车零部件领域。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现对电子水泵运行(包括启停及转速) 的精确控制的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明的电子水泵，所述的电子水泵2与涡轮增压器3连接；所述的电子水泵2设置电子水泵控制单元、传感器。
本发明增加电子水泵、散热器、膨胀壶和冷却系统连接管路，组成一套冷却涡轮增压器的封闭循环系统；该电子水泵由控制单元控制，能针对涡轮增压器不同的热负荷运行对应的工作策略，实现电子水泵的精确控制，给予驾乘人员更好的乘坐体验，减少了汽车寿命周期内的使用费用。
所述的传感器包括发动机水温传感器、发动机节气门开度传感器、发动机转速传感器、车速传感器和油门踏板开度传感器。
所述的电子水泵2通过冷却系统连接管路与散热器4和膨胀壶1连接。
所述的电子水泵控制单元设置电子水泵控制模块并与发动机控制单元连接；所述的电子水泵控制模块安装在水泵电机的后端面。
电子水泵控制器是用于水泵电机的电子控制单元，水泵电机和水泵合装后装配为一总成件。
发动机控制单元结合发动机水温、环境温度、发动机负荷、发动机转速等参数，通过水泵电机控制模块最终达成目标水泵转速，满足涡轮增压器的冷却需求。
本发明能够根据涡轮增压器不同的热负荷需求，灵活的调整电子水泵转速，既能实现车辆正常行驶时涡轮增压器的充分冷却，又能满足车辆停驶后、发动机熄火状态下涡轮增压器的冷却需求。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的电子水泵的控制方法，其技术方案是：
车辆运行时，发动机控制单元根据各传感器测量的相关参数，结合发动机MAP图，确定需求的电子水泵2的转速，将该需求的转速以脉宽调制信号的形式传递给电子水泵控制模块；该信号经电子水泵控制模块运算转换后，输出特定的电压和电流至电子水泵2的电机，最终实现电子水泵2的目标转速。
水泵电机控制器接收来自发动机控制单元输入的脉宽调制信号，根据该信号计算出电子水泵的需求转速；
如果电子水泵2需求的转速和其实际运行转速有差异，则电子水泵控制模块通过调节输出电压，使水泵电机达到所需求的转速，从而实现水泵电机的转速闭环控制。
在整车电源电压波动时，为了避免水泵电机转速的跟随波动，电子水泵控制模块的转速闭环控制功能介入，以维持水泵电机转速稳定；为了减少电流冲击，每当水泵电机转速需要改变时，水泵电机控制模块启用转速闭环控制功能，调节水泵电机的转速变化斜率，抑制水泵电机转速大幅波动。
所述的电子水泵的控制方法的控制策略是：
1、每次发动机起动后，电子水泵2会持续工作6sec；
2、当电子水泵2不工作的时候，每间隔120sec，电子水泵2会起动工作10sec；
3、当发动机控制单元检测到水温传感器故障后，电子水泵2会持续工作；
4、车辆停驶、发动机熄火后，电子水泵会根据指令工作一段时间。
所述的电子水泵的控制方法的电压保护控制策略是：当整车电源电压低于6伏或高于18 伏时，电子水泵控制模块不执行水泵电机开启操作；一旦电源电压重新进入正常电压范围，即在8～18伏之间，电子水泵控制模块控制立刻恢复正常控制功能。
所述的电子水泵的控制方法的温度保护控制策略是：电子水泵控制模块的正常工作温度范围是-40～140℃；当环境温度超出正常工作温度范围后，为了减小电子元器件损坏的风险，电子水泵控制模块将关闭电子水泵2；当温度回到正常工作范围后，电子水泵控制模块重新接管电子水泵2的控制。
所述的电子水泵的控制方法的水泵电机堵转保护控制策略是：当水泵电机出现堵转时，电子水泵控制模块及时切断水泵电机的电源供给，以保护水泵电机和控制器件；在水泵电机在重启过程中，发热量会不断累积，为避免电器元件损坏，电子水泵控制模块会根据水泵电机的堵转次数，设置水泵电机重启的不同时间间隔。
所述的电子水泵的控制方法的电流保护功能的控制策略是：当水泵电机负载过大时，电子水泵控制模块将通过降低水泵电机转速的方式，使水泵电机工作电流维持在安全范围之内。
本发明能够根据涡轮增压器不同的热负荷，灵活的调整电子水泵2的转速，既能实现车辆正常行驶时涡轮增压器的充分冷却，又能满足车辆停驶后、发动机熄火状态下涡轮增压器的冷却需求；同时，电子水泵2根据不同的冷却需求实现了无极调速，避免电子水泵2长时间高速运转，有效延长了自身的使用寿命。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电子水泵，应用于发动机冷却系统，所述的电子水泵(2)与涡轮增压器(3)连接，其特征在于：所述的电子水泵(2)设置电子水泵控制单元、传感器。
2.按照权利要求1所述的电子水泵，其特征在于：所述的传感器包括发动机水温传感器、发动机节气门开度传感器、发动机转速传感器、车速传感器和油门踏板开度传感器。
3.按照权利要求1所述的电子水泵，其特征在于：所述的电子水泵(2)通过冷却系统连接管路与散热器(4)和膨胀壶(1)连接。
4.按照权利要求1所述的电子水泵，其特征在于：所述的电子水泵控制单元设置电子水泵控制模块并与发动机控制单元连接；所述的电子水泵控制模块安装在水泵电机的后端面。
5.按照权利要求1至4中任一项所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：车辆运行时，发动机控制单元根据各传感器测量的相关参数，结合发动机MAP图，确定需求的电子水泵(2)的转速，将该需求的转速以脉宽调制信号的形式传递给电子水泵控制模块；该信号经电子水泵控制模块运算转换后，输出特定的电压和电流至电子水泵(2)的电机，最终实现电子水泵(2)的目标转速。
6.按照权利要求5所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：
如果电子水泵(2)需求的转速和其实际运行转速有差异，则电子水泵控制模块通过调节输出电压，使水泵电机达到所需求的转速，从而实现水泵电机的转速闭环控制。
7.按照权利要求5所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：在整车电源电压波动时，为了避免水泵电机转速的跟随波动，电子水泵控制模块的转速闭环控制功能介入，以维持水泵电机转速稳定；为了减少电流冲击，每当水泵电机转速需要改变时，水泵电机控制模块启用转速闭环控制功能，调节水泵电机的转速变化斜率，抑制水泵电机转速大幅波动。
8.按照权利要求5所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：该方法的控制策略是：
1)、每次发动机起动后，电子水泵(2)会持续工作6sec；
2)、当电子水泵(2)不工作的时候，每间隔120sec，电子水泵(2)会起动工作10sec；
3)、当发动机控制单元检测到水温传感器故障后，电子水泵(2)会持续工作；
4)、车辆停驶、发动机熄火后，电子水泵会根据指令工作一段时间。
9.按照权利要求5所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：该方法的电压保护控制策略是：当整车电源电压低于6伏或高于18伏时，电子水泵控制模块不执行水泵电机开启操作；一旦电源电压重新进入正常电压范围，即在8～18伏之间，电子水泵控制模块控制立刻恢复正常控制功能。
10.按照权利要求5所述的电子水泵的控制方法，其特征在于：该方法的温度保护控制策略是：电子水泵控制模块的正常工作温度范围是-40～140℃；当环境温度超出正常工作温度范围后，为了减小电子元器件损坏的风险，电子水泵控制模块将关闭电子水泵(2)；当温度回到正常工作范围后，电子水泵控制模块重新接管电子水泵(2)的控制。
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