CN113619371B - 一种电驱动总成的油冷控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电驱动总成的油冷控制系统，油冷控制系统，包括油泵、电机控制器，油冷控制系统还包括：电机控制器，与油泵通信连接且电连接，以向油泵提供电能；车辆控制单元，与电机控制器通信连接，向电机控制器发送驾驶响应信息；电机，与电机控制器通信连接，向电机控制器发送电机状态信息；电机控制器基于驾驶响应信息及电机状态信息向油泵发送控制指令，油泵基于控制指令向电机给油冷却。采用上述技术方案后，电驱动总成可以根据内部的底层数据和算法，定义出最佳的控制策略，不需要整车对油冷却系统进行标定。

Description

一种电驱动总成的油冷控制系统

技术领域

本发明涉及电机控制领域，尤其涉及一种电驱动总成的油冷控制系统。

背景技术

目前较多的电驱动总成采用全水冷热管理，冷却水属于整车循环(电池包、动力总成、整车水泵等)，控制策略通常由整车厂进行标定。

油冷电桥由于较优的热特性开始出现，即利用油作为介质对电驱动总成冷却。对于油冷热管理系统，电驱动总成的油路控制仍需要经过整车，控制策略由整车厂掌控。对于整车厂而言，需要产生大量的标定工作量，且当使用不同的厂商的电驱动总成时，也将需要配置不停的策略，工作量繁重。

因此，需要一种新型的电驱动总成的油冷控制系统，将控制策略交由电驱动总成厂商完成，大幅减少整车厂的标定工作量。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种电驱动总成的油冷控制系统，电驱动总成可以根据内部的底层数据和算法，定义出最佳的控制策略，不需要整车对油冷却系统进行标定。

本发明公开了一种电驱动总成的油冷控制系统，包括油泵、电机控制器，油冷控制系统还包括：

电机控制器，与油泵通信连接且电连接，以向油泵提供电能；

车辆控制单元，与电机控制器通信连接，向电机控制器发送驾驶响应信息；

电机，与电机控制器通信连接，向电机控制器发送电机状态信息；

电机控制器基于驾驶响应信息及电机状态信息向油泵发送控制指令，油泵基于控制指令向电机给油冷却。

优选地，油泵经电源线及信号线与电机控制器连接，使得电机控制器通过CAN总线发送控制指令。

优选地，电机状态信息包括：定子温度上限阈值、转子磁钢温度上限阈值、电机NTC实时温度、电机实时转速、电机瞬时电流；

驾驶响应信息包括电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息；

油泵基于控制指令调节转速或功率。

优选地，电机控制器记录电机NTC实时温度为初始温度，并拟合定子的第一温升曲线及转子磁钢的第二温升曲线，其中

第一温升曲线以初始温度为起始点，基于定子的定子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合；

第二温升曲线以初始温度为起始点，基于转子的转子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合；

电机控制器内再拟合有表示定子温度上限阈值的第一阈值标准曲线，和表示转子磁钢温度上限阈值的第二阈值标准曲线，并将第一阈值标准曲线、第一二阈值标准曲线、第一温升曲线、第二温升曲线绘制于一坐标轴内；

电机控制器记录第一温升曲线与第一阈值标准曲线的第一交点，并在第一交点的第一时刻的前第一时间阈值形成控制指令；

电机控制器记录第二温升曲线与第二阈值标准曲线的第二交点，并在第二交点的第二时刻的前第二时间阈值形成控制指令。

优选地，电机控制器基于以下公式拟合第一温升曲线：

其中

为权重系数，T_start为初始温度，ρ₁为定子热容特性，I₁为电机瞬时电流，T_环为电驱动总成环境温度；

电机控制器基于以下公式拟合第二温升曲线：

其中

为权重系数，T_start为初始温度，ρ₂为定子热容特性，I₁为电机瞬时电流，T_环为电驱动总成环境温度。

优选地，电机控制器内预设有升温基准耗时；

电机控制器基于升温基准耗时与第一交点的第一时刻的第一比值，形成控制指令内的第一转速调节信息；

电机控制器内预设有升温基准耗时；

电机控制器基于升温基准耗时与第二交点的第二时刻的第二比值，形成控制指令内的第二转速调节信息。

优选地，当第一比值大于或等于1时，第一转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速/第一比值；

当第一比值小于1时，第一转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速；

当第二比值大于或等于1时，第二转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速/第二比值；

当第二比值小于1时，第二转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速。

采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.通过电机控制器直接分析电机温度场数据，进行内部算法计算，直接向电子油泵发CAN通讯指令进行转速控制，避免关键数据流出；

2.电子油泵电源、控制策略在电驱动总成内部，整车厂不需要进行油泵的标定和策略制定，大幅减少整车厂的整车标定工作量；

3.电机控制器直接给定控制信号、电源，则整车厂不需要将动力总成上的油泵与VCU、蓄电池连接，便于布置；

4.此类油冷电驱动总成可直接在水冷动力总成的现有车型上直接替代应用，增大了在当前整车上直接替代测试的可行性；

5.控制策略中电机控制器可直接读取电机温度数据、计算减速器油温数据等信息，可通过实际整车工况和内部的温度数据制定最佳的油泵控制方式，以CAN信号型式直接发给油泵。

附图说明

图1为符合本发明一优选实施例中电驱动总成的油冷控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1，为符合本发明一优选实施例中电驱动总成的油冷控制系统的系统结构示意图，在该实施例中，油冷控制系统包括油泵、电机控制器、车辆控制单元及电机。

油泵，可以是电子油泵，电子燃油泵是汽车发动机电子汽油喷射系统中的一个重要的组成部分，它的基本功用就是向发动机燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。在新能源车内，电子油泵喷出的油将射向电机，一方面对电机降温，另一方面也可作润滑用。

电机控制器是连接电机与电池的神经中枢，用来调校整车各项性能。电机控制器与油泵通信连接，可向油泵发送各类指令，以控制油泵的工作状态。同时在该实施例中，电机控制器还与油泵电连接，相比于现有技术中，或者传统设计方案中油泵与车辆控制单元连接，从车辆控制单元处得电的方案相比，油泵的通信连接和电连接全部由电机控制器实现，则对于电机控制器的生产厂家而言，可将油泵与电机控制器封装在一起，形成一个组件售卖给整车厂，控制逻辑也将封装在该组件内。

车辆控制单元，在该实施例中，仅与电机控制器通信连接，电机控制器作为控制电机、油泵的核心，将从车辆控制单元处获取驾驶响应信息，也即用户在驾驶车辆时，对车辆的操作，例如运行模式的切换、油门控制、制动控制、换挡控制等。

电机与电机控制器通信连接，同样地，电机的状态信息也将发送至电机控制器处，由电机控制器统一接收处理。

也就是说，电机控制器将作为处理核心，根据驾驶响应信息和电机状态信息反馈的情报，判断当前状态下电机的温度和未来驾驶趋势下，电机可能具有的温度，来控制油泵的状态。具体地，电机控制器形成有控制指令，使得油泵基于该控制指令向电机给油冷却，给油的速度、体量、持续时间将包含在控制指令内。

具有上述配置后，由于油泵不再由车辆控制单元控制，因此，电机控制器厂商完全可以提供一整套电控的解决方案，其仅需从车辆控制单元获取车辆的驾驶状态，便可实现内部控制，对于整车厂而言，节省了对油泵标定的工作。

一优选实施例中，为实现油泵与电机控制器间的通信和电连接，油泵经电源线及信号线与所述电机控制器连接，使得所述电机控制器通过CAN总线发送所述控制指令。

又一优选实施例中，电机状态信息包括：定子温度上限阈值、转子磁钢温度上限阈值、电机NTC实时温度、电机实时转速、电机瞬时电流；驾驶响应信息包括电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息。当油泵接收到控制指令后，将基于控制指令调节转速或功率。

更进一步地，为细致化对油泵的控制，电机控制器将基于以下策略输出控制指令。具体地，在某一时刻下，电机控制器记录电机NTC实时温度为初始温度，并拟合定子的第一温升曲线及转子磁钢的第二温升曲线，上述两曲线分别通过：以初始温度为起始点，基于定子的定子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合第一温升曲线，及，以初始温度为起始点，基于转子的转子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合第二温升曲线。

也就是说，第一温升曲线和第二温升曲线的拟合中，将考虑外部环境下的各方面原因，对于定转子本身的温度、因驾驶行为改变而带来的未来温度变化趋势、电流影响等均将考虑在内，使得第一温升曲线和第二温升曲线将反映当前时刻下电机的温度，以及未来时段内，电机大概率的温度变化(甚至反映到定子和转子单独的温度情况)，从而帮助电机控制器确认适合的给油冷却策略。

更进一步地，电机控制器内也拟合有第一阈值标准曲线和第二阈值标准曲线，分别表示了定子温度上限阈值和转子磁钢温度上限阈值，也即表示定子的温度超过该第一阈值标准曲线，或转子的温度超过第二阈值标准曲线时，将造成非正常工作状态，应当给予冷却。具有上述第一阈值标准曲线和第二阈值标准曲线后，将与第一温升曲线、第二温升曲线绘制在同一坐标轴内，以方便在时域上比较和分析定转子的温度变化情况，与过温情况。当第一温升曲线和/或第二温升曲线呈单调递增时，将与第一阈值标准曲线或第二阈值标准曲线相交，交点则表示在该时刻下，随着各因素的变换，定子或转子的温度将达到临界点。在此，电机控制器将记录第一温升曲线与第一阈值标准曲线的第一交点，并在第一交点的第一时刻的前第一时间阈值形成控制指令，或者，电机控制器记录第二温升曲线与第二阈值标准曲线的第二交点，并在第二交点的第二时刻的前第二时间阈值形成所述控制指令。也就是说，基于上述曲线的拟合，电机控制器将提前采取措施，放置达到临界点的情况的出现。在第一时间阈值和第二时间阈值下就提前喷油冷却，或提高喷油功率。

一优选实施例中，第一温升曲线和第二温升曲线将基于定转子的初始温度、材料本身的热容特性、电机的瞬时电流、环境温度等拟合。具体地，第一温升曲线基于以下公式拟合：

其中

为权重系数，T_start为初始温度，ρ₁为定子热容特性，I₁为电机瞬时电流，T_环为电驱动总成环境温度。第二温升曲线基于以下曲线拟合：

其中

为权重系数，T_start为初始温度，ρ₂为定子热容特性，I₁为电机瞬时电流，T_环为电驱动总成环境温度。

的具体取值，可根据电机控制器的生产厂商根据自身的经验调节。

优选地或可选地，对于油冷功率或转速的调节，也不局限于满速/失速两种状态，反之，电机控制器将实时地根据冷却效果调整油冷功率，以节省能耗。具体地，电机控制器内预设有第一升温基准耗时(该值为预设的)；电机控制器基于升温基准耗时与第一交点的第一时刻的第一比值，形成控制指令内的第一转速调节信息，可以理解的是，该第一比值表示了定子温升的过程是否过快。电机控制器内预设有第二升温基准耗时，电机控制器基于第二升温基准耗时与第二交点的第二时刻的第二比值，形成控制指令内的第二转速调节信息，同样地，该第二比值为转子温升的过程是否过快，在不同的温升速度下，电机控制器将采取不同的控制措施。例如，当第一比值大于或等于1时，表示定子的温升属于可控和可接收范围内，适当给油冷却即可。对此，第一转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速/第一比值，节省能耗。当第一比值小于1时，表示若不加调控，定子的温升将过快，因此，需要外部油冷干涉，尽快将定子的温度降低也即，当第一交点的第一时刻越短，表示定子的温升越快，将使得第一比值越小，第一转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速，通过持续地最大转速的供应，尽可能低将定子的温度降低。同样地，当第二比值大于或等于1时，第二转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速/第二比值；当第二比值小于1时，第二转速调节信息包括控制油泵的转速为最大转速。鉴于上述油泵的转速的调节策略，不仅给出了将油泵控制封闭在电机内部的要求，同时，也给予整车厂一套完整的、完善的、完备的控制逻辑，符合实际使用需求。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡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作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种电驱动总成的油冷控制系统，包括油泵、电机控制器，其特征在于，所述油冷控制系统还包括：

电机控制器，与所述油泵通信连接且电连接，以向所述油泵提供电能；

车辆控制单元，与所述电机控制器通信连接，向所述电机控制器发送驾驶响应信息；

电机，与所述电机控制器通信连接，向所述电机控制器发送电机状态信息；

所述电机控制器基于所述驾驶响应信息及电机状态信息向所述油泵发送控制指令，所述油泵基于所述控制指令向所述电机给油冷却；

所述电机状态信息包括：定子温度上限阈值、转子磁钢温度上限阈值、电机NTC实时温度、电机实时转速、电机瞬时电流；

所述驾驶响应信息包括电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息；

所述油泵基于所述控制指令调节转速或功率；

所述电机控制器记录所述电机NTC实时温度为初始温度，并拟合定子的第一温升曲线及转子磁钢的第二温升曲线，其中

所述第一温升曲线以所述初始温度为起始点，基于定子的定子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合；

所述第二温升曲线以所述初始温度为起始点，基于转子的转子热容特性、电机瞬时电流、电驱动总成环境温度、车辆驾驶模式信息拟合；

所述电机控制器内再拟合有表示定子温度上限阈值的第一阈值标准曲线，和表示转子磁钢温度上限阈值的第二阈值标准曲线，并将所述第一阈值标准曲线、第二阈值标准曲线、第一温升曲线、第二温升曲线绘制于一坐标系内；

所述电机控制器记录所述第一温升曲线与第一阈值标准曲线的第一交点，并在所述第一交点的第一时刻的前第一时间阈值形成所述控制指令；

所述电机控制器记录所述第二温升曲线与第二阈值标准曲线的第二交点，并在所述第二交点的第二时刻的前第二时间阈值形成所述控制指令。

2.如权利要求1所述的油冷控制系统，其特征在于，

所述油泵经电源线及信号线与所述电机控制器连接，使得所述电机控制器基于CAN协议发送所述控制指令。

3.如权利要求1所述的油冷控制系统，其特征在于，

所述电机控制器基于以下公式拟合第一温升曲线：

，其中

为权重系数，

为初始温度，

为定子热容特性，

为电机瞬 时电流，

为电驱动总成环境温度；

所述电机控制器基于以下公式拟合第二温升曲线：

，其中

为权重系数，

为初始温度，

为定子热容特性，

为电机瞬时电 流，

为电驱动总成环境温度。

4.如权利要求1所述的油冷控制系统，其特征在于，

所述电机控制器内预设有第一升温基准耗时；

所述电机控制器基于所述第一升温基准耗时与所述第一交点的第一时刻的第一比值，形成所述控制指令内的第一转速调节信息；

所述电机控制器内预设有第二升温基准耗时；

所述电机控制器基于所述第二升温基准耗时与所述第二交点的第二时刻的第二比值，形成所述控制指令内的第二转速调节信息。

5.如权利要求4所述的油冷控制系统，其特征在于，

当所述第一比值大于或等于1时，所述第一转速调节信息包括控制所述油泵的转速为最大转速/第一比值；

当所述第一比值小于1时，所述第一转速调节信息包括控制所述油泵的转速为最大转速；

当所述第二比值大于或等于1时，所述第二转速调节信息包括控制所述油泵的转速为最大转速/第二比值；

当所述第二比值小于1时，所述第二转速调节信息包括控制所述油泵的转速为最大转速。

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