CN114915106A - 油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆，包括以下步骤：获取车辆的工作模式、电机发热功率、散热器入口油温和电机转速；当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速；根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速；将第一油泵转速与第二油泵转速的较大值作为油泵目标需求转速。本发明能够以较低能耗、实时有效地对油冷电机系统进行冷却，能够提升其可靠性。

Description

油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆

技术领域

本发明属于油冷电机系统冷却与润滑控制技术领域，具体涉及一种油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆。

背景技术

随着新能源汽车使用量的提升，车用电机需求量逐步增加。电机工作温度是判断其是否正常工作的重要指标，温度过高会影响电机性能与工作寿命。目前电机冷却方式分为水冷和油冷两种，油冷电机冷却方式是用冷却油直接喷淋绕组端部及定转子 ，其冷却效果优于通过隔离套散热的水冷方式。

油冷电机系统工作过程中，通过控制冷却回路中的油泵转速实现对冷却回路的调节，可以有效解决油冷电机过热以及系统润滑的问题。但是油泵电机工作会消耗动力电池能量，从而影响纯电动汽车续驶里程。因此，在油泵转速满足油冷系统冷却与润滑前提下，如何最优控制油泵能耗提升纯电动车续驶里程至关重要。

因此，有必要开发一种油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油冷电机系统用油泵控制方法、系统及车辆，能以较低能耗、实时有效地对油冷电机系统进行冷却，以提升其可靠性。

第一方面，本发明所述的一种油冷电机系统用油泵控制方法，包括以下步骤：

获取车辆的工作模式、电机发热功率、散热器入口油温和电机转速；

当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速；

根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速；

将第一油泵转速与第二油泵转速的较大值作为油泵目标需求转速。

可选地，当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速，具体为：

将获取的电机发热功率、散热器入口油温输入到对应工作模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型中，得到对应工作模式下的第一油泵转速。

可选地，根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速，具体为：

将获取的电机转速和散热器入口油温输入到以起电机转速、散热器入口油温为输入、油泵润滑需求转速为输出的第二三维数值模型，得到第二油泵转速。

可选地，所述散热器入口油温的确定方法如下：

获取油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度；

根据油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度确定出散热器入口油温。

可选地，根据油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度确定出散热器入口油温，具体为：

当油泵转速不为0时，将获取的油泵转速、油泵电流输入到以油泵实际转速与油泵实时电流为输入、散热器入口油温为输出的第三三维数值模型中，得到散热器入口油温；

当油泵转速为0时，将环境温度和定子温度的平均值作为散热器入口油温。

可选地，还包括：

将电机温度小于电机过温阈值部分划分为m个温度区间，对每个温度区间设置一修正系数W_i，且满足W₁<W₂<…<W_i<…<W_m，其中，W_i为第i个温度区间的修正系数；

实时获取电机温度；

当电机温度小于预设电机过温阈值时，根据电机温度所处的温度区间获取对应的修正系数W_i，并通过预设的修正方法来修正第一油泵转速，所述修改方法为：

n_{pump_var}= W_i*n_{pump_cool；}

其中，n_{pump_cool}为修正前的第一油泵转速，n_{pump_var}为修正后的第一油泵转速；

当电机温度大于等于预设电机过温阈值时，则控制油泵以最高转速工作。

可选地，还包括故障诊断与保护策略：

响应于油泵控制器检测到油泵系统发生故障时，将故障信息进行存储并向电机控制器发送相应的故障标志；

当油泵控制器反馈的故障标志为堵转故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为电压/电流故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为过温降额时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩在预设时间内下降到预设值；

当油泵控制器反馈的故障标志为故障停机时，电机控制器限制电机最大允许输出扭矩降为0。

可选地，还包括油泵唤醒与休眠策略：

响应于整车控制器上电唤醒电机控制器，且电机控制器完成初始化时，电机控制器发送通讯报文唤醒油泵控制系统；

响应于电机控制器接收到整车控制器的下电请求，且油温与油泵转速满足预设条件时，电机控制器停止通讯报文的发送，油泵控制系统进入休眠状态。

第二方面，本发明所述的一种油冷电机系统用油泵控制系统，包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本发明所述的油冷电机系统用油泵控制方法的步骤。

第三发明，本发明所述的一种车辆，采用如本发明所述的油冷电机系统用油泵控制系统。

本发明具有以下优点：

（1）本发明设置有不同工作模式下油冷电机系统润滑与冷却分别所需油泵转速的控制策略，并综合考虑了润滑与冷却需求，选取二者需求转速较大值作为油泵最新的转速控制目标。

（2）本发明在满足系统冷却与润滑前提下，为降低油泵对电池的能量消耗，通过对不同温区范围内油泵的冷却需求转速进行修正来满足。当电机温度远远低于电机过温阈值时，通过调小油泵的冷却需求转速修正系数来降低油泵功耗；当电机温度向过温阈值靠近时，通过增大油泵的冷却需求转速修正系数，以保证电机不过温；当电机温度大于电机过温阈值时，需要尽快将油泵转速调至最大，以避免油冷电机系统运行过程的过热风险。

（3） 本发明还设计有油冷电机系统唤醒、休眠以及故障诊断与保护策略，通过设置合理的进入与退出条件实现系统上、下电与诊断保护。

综上所述，本发明以同时满足系统冷却与润滑需求为基础，对各工作模式下油泵转速进行优化控制，同时考虑降低冷却油泵对动力电池能量消耗的影响，提升了新能源汽车续驶里程。

附图说明

图 1为本实施例中油冷电机系统结构示意图；

图 2 为本实施例中不同温区下的油泵转速修正系数示意图；

图 3为本实施例中油冷电机系统控制软件架构示意图；

图 4为本实施例中电机扭矩模式下电机发热功率、散热器入口油温与油泵转速对应示意图；

图 5为本实施例中电机脉冲加热模式下电机发热功率、散热器入口油温与油泵转速对应示意图；

图 6 为本实施例中电机直流升压模式下电机发热功率、散热器入口油温与油泵转速对应示意图；

图 7 为本实施例中电机转速、散热器入口油温与油泵润滑转速对应示意图；

图 8 为本实施例中油泵实际转速、油泵实时电流与散热器入口油温对应示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细的说明。

如图3所示，本实施例中，一种油冷电机系统用油泵控制方法，包括以下步骤：

获取车辆的工作模式、电机发热功率、散热器入口油温和电机转速；

当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速；

根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速；

将第一油泵转速与第二油泵转速的较大值作为油泵目标需求转速。

本实施例中，针对不同工作模式下的电机发热量差异，系统对油泵冷却需求也有所不同，故针对不同工作模式预设存储有对应的第一三维数值模型。

本实施例中，系统预设有以下三种第一三维数值模型，分别为：

（1）在扭矩模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型。为了便于描述，将扭矩模式下的第一三维数值模型称为第一三维数值模型a。

（2）在脉冲加热模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型；为了便于描述，将脉冲加热模式下的第一三维数值模型称为第一三维数值模型b。

（3）在直流升压模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型；为了便于描述，将直流升压模式下的第一三维数值模型称为第一三维数值模型c。

本实施例中，第一三维数值模型a（参见图4）、第一三维数值模型b（参见图5）和第一三维数值模型c（参见图6）均通过标定试验建立。建立后，还需要验证第一三维数值模型a、第一三维数值模型b和第一三维数值模型c输出的第一油泵转速是否满足对应工作模式下的系统冷却需求。

本实施例中，当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速，具体为：

将获取的电机发热功率、散热器入口油温输入到对应工作模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型中，得到对应工作模式下的第一油泵转速。

比如：当工作模式在扭矩模式下，将获取的电机发热功率、散热器入口油温输入到第一三维数值模型a中，得到第一油泵转速。

本实施例中，油泵工作过程会消耗电量，如果对系统过度“冷却”会造成电池能量浪费。为此，需要合理有效控制油泵转速来降低能量消耗，以提升整车续驶里程。本方法中，根据电机温度所处的温度区间来修正第一油泵转速。修正过程具体为：

将电机温度小于电机过温阈值部分划分为m个温度区间，对每个温度区间设置一修正系数W_i，且满足W₁<W₂<…<W_i<…<W_m，其中，W_i为第i个温度区间的修正系数；

实时获取电机温度；

当电机温度小于预设电机过温阈值时，根据电机温度所处的温度区间获取对应的修正系数W_i，并通过预设的修正方法来修正第一油泵转速，所述修改方法为：

n_{pump_var}= W_i*n_{pump_cool；}

其中，n_{pump_cool}为修正前的第一油泵转速，n_{pump_var}为修正后的第一油泵转速。

以某一车为例，如图2所示，在满足系统冷却与润滑前提下，为降低油泵对电池的能量消耗，将电机温度小于电机过温阈值部分划分为5个温度区间，对每个温度区间设置一修正系数W_i。比如：将电机温度小于电机过温阈值部分从低到高依次划为低温区（即T₀≤T_mot≤T₁，此区间的修正系数为W₁）、中低温区（即T₁≤T_mot≤T₂，此区间的修正系数W₂）、中温区（即T₂≤T_mot≤T₃，此区间的修正系数W₃）、中高温区（即T₃≤T_mot≤T₄，此区间的修正系数W₄）和高温区（即T₄≤T_mot≤T₅，此区间的修正系数W₅），且满足W₁<W₂< W₃<W₄<W₅。其中，T_mot 为电机温度，5个修正系数均需要通过整车稳态与峰值工况来验证其可靠性，以确保油泵足够转速用于电机系统冷却.当电机温度大于等于预设电机过温阈值T₅时，即进入图2所示的风险区，则控制油泵以最高转速工作，以确保电机温度尽快降到风险。

本实施例中，根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速，具体为：

将获取的电机转速和散热器入口油温输入到以起电机转速、散热器入口油温为输入、油泵润滑需求转速为输出的第二三维数值模型，得到第二油泵转速。

本实施例中，系统会预设存储以起电机转速、散热器入口油温为输入、油泵润滑需求转速为输出的第二三维数值模型（参见图7），该第二三维数值模型通过过标定试验建立。建立后，还需要验证第二三维数值模型输出的第二油泵转速是否满足系统润滑需求（润滑液覆盖动力传动部件且长时间无过度损痕）。

本实施例中，散热器入口油温直接决定冷却与润滑的油泵需求转速，精确获得散热器入口油温对系统性能与油泵节能至关重要。所述散热器入口油温的确定方法如下：

获取油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度；

根据油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度确定出散热器入口油温，具体为：

当油泵转速不为0时，将获取的油泵转速、油泵电流输入到以油泵实际转速与油泵实时电流为输入、散热器入口油温为输出的第三三维数值模型中，得到散热器入口油温；

当油泵转速为0时，将环境温度和定子温度的平均值作为散热器入口油温。

本实施例中，系统会预设存储以油泵实际转速与油泵实时电流为输入、散热器入口油温为输出的第三三维数值模型（参见图8），该第三三维数值模型通过过标定试验建立。建立后，还需要验证第三三维数值模型输出的散热器入口油温是否满足要求。比如：通过比较温度传感器实测散热器入口油温来标定三维数值模型输出油温值，从而验证散热器入口油温计算精度是否满足要求。

本实施例中，当油泵控制器检测到油泵系统发生故障时，将故障信息存储在存储器里并通过通讯向电机控制器发送相应的故障标志（如堵转故障、电压/电流故障以及过温降额/停机故障等），电机控制器根据油泵系统故障严重程度对电机系统输出动力进行合理控制，避免因油泵故障导致系统过温及性能失控。所述故障诊断与保护策略，具体为：

响应于油泵控制器检测到油泵系统发生故障时，将故障信息进行存储并向电机控制器发送相应的故障标志；

当油泵控制器反馈的故障标志为堵转故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为电压/电流故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为过温降额时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩在预设时间内下降到预设值；

当油泵控制器反馈的故障标志为故障停机时，电机控制器限制电机最大允许输出扭矩降为0。

本实施例中，本方法，还包括油泵唤醒与休眠策略：

响应于整车控制器上电唤醒电机控制器，且电机控制器完成初始化时，电机控制器发送通讯报文唤醒油泵控制系统；

响应于电机控制器接收到整车控制器的下电请求，且油温与油泵转速满足预设条件时，电机控制器停止通讯报文的发送，油泵控制系统进入休眠状态。

本实施例中，预设条件为：

当整车系统下电后，电机控制器判断电机温度T_mot低于预设阈值或者油泵持续工作预设时长后，电机控制器请求油泵转速为0并且收到油泵反馈的实际请求转速也为0，此时电机控制器不再发送通讯信号给油泵控制器，让油泵控制器进入休眠状态。

本实施例中，油冷电机系统工作过程同时存在冷却与润滑对油泵转速的需求，由于整个油冷系统仅有一个大循环回路（油泵工作带动油腔中的油液经过滤器过滤杂质后，再通过油冷器（通过冷却水带走热量）分别给减速器、电机定转子降温与润滑，最后油液回流到油腔（如图1所示），在同一时刻满足冷却与润滑需求即可。如图3所示，由环境温度、电机与油泵相关实际工作参数可以计算不同工作模式下的油泵冷却需求转速，油泵转速计算模块综合考虑系统过热保护、冷却与润滑需求，取所有油泵转速需求中的最大值作为油泵当前时刻目前需求转速，并通过通讯发送油泵控制器进行油泵转速控制。

本实施例中，一种油冷电机系统用油泵控制系统，包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如本实施例中所述的油冷电机系统用油泵控制方法的步骤。

本实施例中，一种车辆，采用如本实施例中所述的油冷电机系统用油泵控制系统。

Claims (10)

1.一种油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取车辆的工作模式、电机发热功率、散热器入口油温和电机转速；

当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速；

根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速；

将第一油泵转速与第二油泵转速的较大值作为油泵目标需求转速。

2.根据权利要求1所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于：当工作模式为扭矩模式、脉冲加热模式和直流升压模式中的任一种时，根据电机发热功率、散热器入口油温确认出对应工作模式下的第一油泵转速，具体为：

将获取的电机发热功率、散热器入口油温输入到对应工作模式下的以电机发热功率、散热器入口油温为输入、油泵冷却需求转速为输出的第一三维数值模型中，得到对应工作模式下的第一油泵转速。

3.根据权利要求1或2所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于：根据电机转速和散热器入口油温确定出第二油泵转速，具体为：

将获取的电机转速和散热器入口油温输入到以起电机转速、散热器入口油温为输入、油泵润滑需求转速为输出的第二三维数值模型，得到第二油泵转速。

4.根据权利要求3所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于：所述散热器入口油温的确定方法如下：

获取油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度；

根据油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度确定出散热器入口油温。

5.根据权利要求4所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于：根据油泵转速、油泵电流、环境温度和定子温度确定出散热器入口油温，具体为：

当油泵转速不为0时，将获取的油泵转速、油泵电流输入到以油泵实际转速与油泵实时电流为输入、散热器入口油温为输出的第三三维数值模型中，得到散热器入口油温；

当油泵转速为0时，将环境温度和定子温度的平均值作为散热器入口油温。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于，还包括：

将电机温度小于电机过温阈值部分划分为m个温度区间，对每个温度区间设置一修正系数W_i，且满足W₁<W₂<…<W_i<…<W_m，其中，W_i为第i个温度区间的修正系数；

实时获取电机温度；

当电机温度小于预设电机过温阈值时，根据电机温度所处的温度区间获取对应的修正系数W_i，并通过预设的修正方法来修正第一油泵转速，所述修改方法为：

n_{pump_var}= W_i*n_{pump_cool；}

其中，n_{pump_cool}为修正前的第一油泵转速，n_{pump_var}为修正后的第一油泵转速；

当电机温度大于等于预设电机过温阈值时，则控制油泵以最高转速工作。

7.根据权利要求6所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于，还包括故障诊断与保护策略：

响应于油泵控制器检测到油泵系统发生故障时，将故障信息进行存储并向电机控制器发送相应的故障标志；

当油泵控制器反馈的故障标志为堵转故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为电压/电流故障时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩降为零；

当油泵控制器反馈的故障标志为过温降额时，电机控制器控制电机最大允许输出扭矩在预设时间内下降到预设值；

当油泵控制器反馈的故障标志为故障停机时，电机控制器限制电机最大允许输出扭矩降为0。

8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的油冷电机系统用油泵控制方法，其特征在于，还包括油泵唤醒与休眠策略：

响应于整车控制器上电唤醒电机控制器，且电机控制器完成初始化时，电机控制器发送通讯报文唤醒油泵控制系统；

响应于电机控制器接收到整车控制器的下电请求，且油温与油泵转速满足预设条件时，电机控制器停止通讯报文的发送，油泵控制系统进入休眠状态。

9.一种油冷电机系统用油泵控制系统，其特征在于：包括控制器和存储器，所述存储器内存储有计算机可读程序，所述计算机可读程序被控制器调用时能执行如权利要求1至8任一所述的油冷电机系统用油泵控制方法的步骤。

10.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求9所述的油冷电机系统用油泵控制系统。

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