CN117704260A - 一种电驱冷却润滑系统的自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电驱冷却润滑系统的自检方法，包括以下步骤：使电驱冷却润滑系统循环运行，并使驱动电机处的油液温度和油冷器的冷却液出液温度分别处于设定的区间A和区间B，以使润滑油液和冷却液的粘度参数稳定；停止电驱冷却润滑系统循环，启动驱动电机的原地加热功能，并使其温度增加至区间C；使电子泵以转速a运行e分钟，判断驱动电机的温度是否降至D区间，是，则判定电驱冷却润滑系统输出的流量合格；否，则执行下一步；使电子泵以转速a运行，并判断其电流是否在区间G中，是，则判定油路堵塞；否，则判定吸油滤堵塞；在不增设硬件的情况下，通过软件程序即可对电驱冷却润滑系统的功能进行自检，成本低且普适性高。
Description
技术领域
本发明涉及电驱冷却润滑系统，具体涉及一种电驱冷却润滑系统的自检方法。
背景技术
目前新能源汽车的电驱动系统在制造完成进行EOL检测时，仅对电驱动总成的基本功能进行检测确认，并未对器内部的冷却润滑系统功能进行确认，并且在车辆的使用过程中，也不具备对该系统的自检功能；如图1所示，为当前新能源汽车电驱冷却润滑系统的液压原理图，主要由吸滤器、电子泵、压滤器、油冷器等硬件构成，并可通过MCU读取电子泵电压、电子泵电流、电子泵转速、驱动电机温度（NTC）等信号；该系统的运行原理为：电子泵运转，将油液从吸滤器（粗滤）中抽入，并将油液泵入压滤器进行精过滤，之后进入油冷器进行热交换，一路油液流入电机进行润滑和冷却，另一路油液流入减速箱进行润滑和冷却；适用于大部分的新能源汽车。冷却润滑系统是新能源汽车油冷电驱系统中的重要组成部分，起到润滑电驱系统中的轴承、齿轮等零部件并带走电机、轴承、齿轮等零部件运转时产生的热量的作用，在产品研发阶段，会通过增加传感器进行试验来检测并确认各部件以及整个系统的流量分配、换热等能力，并通过耐久试验预估其量产后的表现，在产品量产阶段，冷却润滑系统并不具备试验过程中的传感器，也不具备对该系统和各零部件运行状态的监测能力，耐久试验也仅仅是对大部分工况做出预估，并不能涵盖电驱所有的运行工况；因此在实际使用的过程中一些特殊的运行工况（驾驶习惯）下或者零部件偶发的质量问题会导致的电驱系统异常，例如滤芯堵塞、流量分配不均、油冷换热不良等，如果不及时报警，将会导致的冷却润滑系统失效，进一步导致轴齿烧蚀，电机过热退磁、电子泵堵转等影响客户使用，甚至引发行驶安全的重大问题。
因此，需要一种方法/手段，来对量产后的电驱冷却润滑系统的运行状态进行监测，确保该系统的功能以及性能。在传统动力自动变速器的液压系统中，为确保系统的正常运行，常常会在冷却润滑油路增加压力传感器、温度传感器等部件来实时监测系统的运行状态，当系统有堵塞/流量不足时，系统能够及时的报警，有效避免变速器系统发生过热烧蚀等失效，降低用户的损失。由于新能源汽车的成本压力较高，冷却润滑系统的布置空间较小，通过增加传感器等硬件来实现监测功能，并不具备普适性。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种电驱冷却润滑系统的自检方法，目的在于以低成本、高普适性的方案对电驱冷却润滑系统进行检测。
一种电驱冷却润滑系统的自检方法，电驱冷却润滑系统包括电子泵，电子泵经吸滤器泵入润滑油液后，再将润滑油液依次经压滤器和油冷器泵至减速器和驱动电机处并对减速器和驱动电机进行润滑和冷却；自检方法包括以下步骤：
步骤1：使电驱冷却润滑系统循环运行，并使驱动电机处的油液温度和油冷器的冷却液出液温度分别处于设定的区间A和区间B，以使润滑油液和冷却液的粘度参数稳定；
步骤2：停止电驱冷却润滑系统循环，启动驱动电机的原地加热功能，并使其温度增加至区间C；
步骤3：使电子泵以转速a运行e分钟，判断驱动电机的温度是否降至D区间，是，则判定电驱冷却润滑系统输出的流量合格；否，则执行步骤4；
步骤4：使电子泵以转速a运行，并判断其电流是否在区间G中，是，则判定油路堵塞；否，则判定吸油滤堵塞；
其中，a、e为在试验过程中进行调试标定的标定量；A、B、C、D、G为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
进一步：当电驱冷却润滑系统输出的流量合格后，使电子泵以转速a运行，判断其电流是否在区间E中，否，则判定压滤器堵塞；是，则依据电子泵电流和压滤器寿命之间的对应关系曲线，输出压滤器的寿命信息，其中，E为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
进一步为：压滤器的寿命信息为滤芯的剩余使用天数，或者为剩余使用公里数。
进一步为：当输出压滤器的寿命信息后，判断驱动电机的温度是否在区间D中，否，则通过驱动电机的原地加热功能使驱动电机的温度加热至区间D中，是，则使电子泵以转速a运行，油冷器的冷却液泵以c转速运行e分钟后，判断驱动电机的温度是否在区间F中，否，则判定油冷器功能异常；是，则判定油冷器功能正常，其中，c为在试验过程中进行调试标定的标定量；F为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
进一步为：步骤1中，通过驱动电机中电机绕组的温度表征驱动电机处的油液温度；步骤2和步骤3中，驱动电机的温度均为其电机绕组的温度。
本发明的有益效果：在不增设硬件的情况下，通过软件程序即可对电驱冷却润滑系统的功能进行自检，成本低且普适性高。
附图说明
图1为本发明中电驱冷却润滑系统的系统示意图；
图2为本发明的流程图；
图3为电子泵电流和压滤器寿命之间的对应关系曲线；
图4为压滤器滤芯寿命和压滤器压降之间的对应关系曲线；
图5为冷却润滑系统的背压和压滤器压降之间的对应关系曲线；
图6为电子泵的复杂和电子泵的功率之间的对应关系曲线；
图7为电子泵电流和其功率之间的对应关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实施例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
一种电驱冷却润滑系统的自检方法，如图1所示，电驱冷却润滑系统包括电子泵4，电子泵4经吸滤器5泵入用于润滑的油液后，再将油液依次经压滤器3和油冷器2泵至减速器1和驱动电机6处并对减速器1和驱动电机6进行润滑和冷却；如图2所示，自检方法包括以下步骤：
步骤1：使电驱冷却润滑系统按目标流量进行循环运行，并使驱动电机6的电机绕组温度和油冷器2的冷却液出液温度分别处于设定的区间A和区间B，通过驱动电机6的电机绕组温度表征驱动电机6处的油液温度，以使润滑油液和冷却液的粘度参数稳定；
步骤2：停止电驱冷却润滑系统循环，即停止油液流动，启动驱动电机6的原地加热功能，并使其温度增加至区间C；
步骤3：使电子泵4以转速a运行e分钟，判断驱动电机6的温度是否降至D区间，是，则判定电驱冷却润滑系统输出的流量合格并发出流量合格信号；否，则执行步骤4；
步骤4：使电子泵4以转速a运行，并判断其电流是否在区间G中，是，则判定油路堵塞并发出油路堵塞信号；否，则判定吸油滤5堵塞并发出吸油滤5堵塞信号；
其中，a、e为在试验过程中进行调试标定的标定量；A、B、C、D、G为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。为对压滤器3是否堵塞进行判断，当电驱冷却润滑系统输出的流量合格后，使电子泵4以转速a运行，判断其电流是否在区间E中，否，则判定压滤器3堵塞并发出压滤器3堵塞信号；是，则依据电子泵4电流和压滤器3寿命之间的对应关系曲线，输出压滤器3的寿命信息，其中，E为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量；压滤器3的寿命信息为滤芯的剩余使用天数，或者为剩余使用公里数。为对油冷器2的换热功能进行判断，当输出压滤器3的寿命信息后，判断驱动电机6的温度是否在区间D中，否，则通过驱动电机6的原地加热功能使驱动电机6的温度加热至区间D中，设置区间D时，此时，驱动电机6的温度不存在超过区间D的情况，是，则使电子泵4以转速a运行，油冷器2的冷却液泵以c转速运行e分钟后，判断驱动电机6的温度是否在区间F中，否，则判定油冷器2功能异常并发出油冷器2功能异常信号；是，则判定油冷器2功能正常并发出油冷器2功能正常信号，其中，c为在试验过程中进行调试标定的标定量；F为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
为更好的理解本发明中的参数，基于某一实际应用进行举例，该系统的电子泵4的排量为5cc，冷却水泵的排量为7cc；
上述步骤1，具体为：该步骤的目的是测试此时电驱冷却润滑系统中的冷却液温度和油液温度是否在合适的区间，当冷却液温度/油液温度过高或者过低时，油液/冷却液的流动特性（粘度、密度）变化较大，容易造成后续检测不准确或者检测时间过长的问题；详细说明：
步骤1.1：使电子泵4运行转速a=2000rpm，该设置的目的是将冷却润滑油路的油液按目标流量进行循环，通过计算可得到，对应的理论电子泵4输出流量为10L/min，则代表冷却润滑油路正在以10L/min的流量进行油液循环（工作）；运行b=2min，该设置的目的是将冷却润滑油路的油液进行充分的循环，使该回路的油液温度分布的更均匀，避免存在局部温度差异过大的情况；
步骤1.2：读取驱动电机6的温度T1=38℃，驱动电机6的温度传感器主要用于监测电机绕组的温度，并非监测油液温度，由于上一步已经将油液的温度分布均匀，且油液正在持续的和驱动电机6的温度传感器接触，因此，此时可将驱动电机6的温度传感器读取到的温度视同为驱动电机6处的油液温度；
步骤1.3：判定T1在设定的A(30℃-40℃)区间中，则代表此时的油液温度合适，适合运行本发明中自检程序的后续程序，区间A设置在30-40℃是因为油液在该温度区间的粘度参数稳定，且升温所用的时间较短；若不在该区间，则代表此时的油温过高或者过低，不适合进行后续的自检程序；
步骤1.4：同理，使减速器1的冷却液泵运行转速c=1500rpm，该设置的目的是将冷却水路的冷却液进行循环，通过计算可得到，对应的理论电子水泵输出流量为10.5L/min，则代表冷却水路正在以10.5L/min的流量进行油液循环（工作）；运行b=2min，该设置的目的是将冷却水路的冷却液进行充分的循环，使该回路的冷却液温度分布的更均匀，避免存在局部温度差异过大的情况
步骤1.5：读取油冷器2的温度传感器T2=12℃，由于上一步已经将冷却液的温度分布均匀，则此时读取到的T2 即代表冷却液的温度；
步骤1.6：判定T2在设定的B(10℃-30℃)的区间中，则代表此时的冷却液温度合适，适合运行本自检程序，区间B设置在10-30℃是因为冷却液在该温度区间的粘度参数稳定，且升温所用的时间较短，若不在该区间，则代表此时的水温过高或者过低，不适合进行后续的自检程序；
上述步骤2，具体为：该步骤的目的是将驱动电机6的电机绕组进行升温，通过电机绕组通电时发热的原理实现电机绕组的原地加热功能（简称电机的heating功能），升温的目的是将电机绕组的温度控制在一个更精确的区间C（80-85℃）中，这样可以进一步的提升检测的准确性，详细说明：
步骤2.1：驱动电机6heating进行d=3min，该设置的目的是让驱动电机6持续发热；读取T1=83℃，不同于步骤1.2中读取T1的目的，此时的油液并没有循环，T1仅代表电机绕组的温度，油液的温度仍在区间A中；
步骤2.2：确定T1在温度区间C（80-85℃）中，则代表此时的电机绕组温度合适；
上述步骤3，具体为：该步骤的目的为确定冷却润滑油路的流量是否按规定值输出，让油液持续的流经电机绕组表面，带走电机绕组heating产生的热量，通过读取并判定冷却后的电机绕组温度，判定冷却回路的流量是否在合格区间，进一步说明电驱冷却润滑系统的流量分配功能是否正常，详细说明：
步骤3.1：使电子泵4运行转速a=2000rpm，该设置的目的是将冷却润滑油路的油液按目标流量进行循环，通过计算可得到，对应的理论电子泵4输出流量为10L/min，则代表冷却润滑油路正在以10L/min的流量进行油液循环（工作），此时基于流量分配系统设计，分配到绕组的理论流量为5L/min；运行e=1.5min，该设置的目的是让分配到绕组的5L/min的流量在1.5min的时间内持续的流经绕组的表面，对绕组进行散热；
步骤3.2：读取温度T1=62℃，此时的T1代表散热1.5min后的电机绕组温度；若T1在温度区间D（60-65℃）中，则代表流经电机绕组的流量合适，进一步代表冷却润滑系统的流量分配功能正常，继续下一步的检测；若不在该区间，则代表冷却流量过大或者过小，带走的绕组的热量过多或者不足，导致绕组的温度没有降到区间D中或者降低至了区间D外，进行步骤4；
上述步骤4，具体为：该步骤的目的为判定导致流经电机绕组处的流量异常的原因，导致流经电机绕组处的流量异常的原因有两个，一个原因是电子泵4后的油路部分堵塞，导致未按目标流量分配；另一个原因是吸滤器堵塞，导致电子泵4抽入系统的流量不足10L/min，进而系统无法按目标流量分配，电子泵4对泵前的负载（吸滤器）很敏感，如果是吸滤器堵塞，则在某一固定工况下，电流相对于吸滤器未堵塞的情况下会有明显的升高，如果是油路堵塞（未完全堵死），则电子泵4的电流相对于正常情况变化不大；详细说明：
步骤4.1：使电子泵4运行转速a=2000rpm，该设置的目的是将电子泵4以一固定工况运转；此时的电子泵4电流I=16.7A；
步骤4.2：电子泵4的电流在正常运行的电流区间G（13-18A）中，则代表电子泵4运行正常，是油路有地方堵了，导致分配到电机绕组的流量异常，输出油路堵塞信号；若电子泵4的电流过大，超出了区间G，则代表吸滤器堵了，导致电子泵4负载过大，输出吸滤器堵塞信号。
另外，为判定压滤器3滤芯（精滤）是否堵塞，或者使用的情况，压滤器3作为电子泵4后端的负载，其阻力越大，则电子泵4的负载就越大，电流就越高，因此可以根据此特性来判断压滤器3是否产生堵塞，并且可以进一步的推算滤芯的寿命，详细说明：
步骤5.1：当电驱冷却润滑系统输出的流量合格后，使电子泵4运行转速a=2000rpm，该设置的目的是将电子泵4以一固定工况运转，此时的电子泵4电流I=14.2A；
步骤5.2：电子泵4的电流在正常运行的电流区间G（8-16A）中，则代表压滤器3滤芯没有完全堵塞，电子泵4的电流还在可接受的区间，若此时电流信号I＞16A，则代表压滤器3滤芯已经堵塞到无法使用的状态；其中，可依据电子泵4电流和压滤器3寿命之间的对应关系曲线推算压滤器3滤芯的剩余寿命，电子泵4电流和压滤器3寿命之间的对应关系曲线如附图3所示，可以得知，压滤器3的滤芯已经使用78%，还剩余22%寿命，或者根据车辆的使用情况，距离压滤器3的滤芯更换还剩XX公里，或者剩余XX天。
另外，为确定油冷器2的换热能力是否合格，将电机绕组温度升温至目标温度，然后使油液和冷却液均开始循环，此时两种介质在油冷器2中开始换热，通过换热前后电机绕组的温度变化，确定油冷器2的换热能力是否合格，详细说明：
步骤6.1：当输出压滤器3的寿命信息后，读取T1=65℃，该设置的目的是在判断压滤器3没有堵塞后，确定此时的电机绕组温度是否还在D区间中，如果不在则，启动电机heating进行加热，如果电机温度在区间D中，则继续下一步；
步骤6.2：电子泵4给定转速a=2000rpm，以流量10L/min进行循环，冷却液泵给定转速c=1500rpm，以流量10.5L/min进行循环，两种介质在油冷器2中进行热量交换持续e=1.5min；
步骤6.3：读取T1=43℃，此时电机绕组的温度在区间F（40-48℃）中，则油冷器2按目标换热能力进行了换热，如果T1不在区间F中，则表明油冷器2出现了故障，无法达到目标温度换热能力。
综合以上几点，对冷却润滑系统中的吸滤器、压滤器3、油冷器2等硬件的运行状态进行了自检，并对系统的流量分配能力和滤芯寿命进行了确认。
关于电子泵4电流和压滤器3寿命之间的对应关系曲线，进行解释说明：对于压滤器3产品在使用过程中，随着压滤器3滤芯堵塞程度增加（寿命减少），压滤器3滤芯自身产生的阻力（压降）也会随之增加，因此压滤器3滤芯的寿命和压滤器3的压降存在如图4的对应关系；在当前的电驱冷却润滑系统中，只有过滤部件，会随着持续使用，阻力会明显的增加，其它的零部件该特性较为不明显，因此电驱冷却润滑系统的整体压力（背压）会随着压滤器3滤芯的阻力（压降）增加而增加，因此存在如图5的对应关系；对于电子泵4，电驱冷却润滑系统的背压（电子泵4负载）增加，电子泵4为驱动负载，其功率就会随之增大，存在如图6的对应关系；电子泵4的电压对负载不敏感，电流会随着功率的增加而增大，有如图7的对应关系；由此可见，滤芯寿命升高，则导致压滤器3滤芯的压降升高；而压滤器3滤芯的压降升高，则导致冷却润滑系统的背压升高；冷却润滑系统的背压升高，则会导致电子泵4的功率升高；电子泵4的功率升高，则会导致电子泵4的电流升高；因此可推导出：电子泵4电流和压滤器3寿命之间的对应关系曲线，为提升测量精度，该曲线需要在满足步骤1（即润滑油液和冷却液的粘度参数稳定）的前提下测得。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种电驱冷却润滑系统的自检方法，电驱冷却润滑系统包括电子泵，电子泵经吸滤器泵入润滑油液后，再将润滑油液依次经压滤器和油冷器泵至减速器和驱动电机处并对减速器和驱动电机进行润滑和冷却；其特征在于：自检方法包括以下步骤：
步骤1：使电驱冷却润滑系统循环运行，并使驱动电机处的油液温度和油冷器的冷却液出液温度分别处于设定的区间A和区间B，以使润滑油液和冷却液的粘度参数稳定；
步骤2：停止电驱冷却润滑系统循环，启动驱动电机的原地加热功能，并使其温度增加至区间C；
步骤3：使电子泵以转速a运行e分钟，判断驱动电机的温度是否降至D区间，是，则判定电驱冷却润滑系统输出的流量合格；否，则执行步骤4；
步骤4：使电子泵以转速a运行，并判断其电流是否在区间G中，是，则判定油路堵塞；否，则判定吸油滤堵塞；
其中，a、e为在试验过程中进行调试标定的标定量；A、B、C、D、G为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
2.根据权利要求1所述的电驱冷却润滑系统的自检方法，其特征在于：当电驱冷却润滑系统输出的流量合格后，使电子泵以转速a运行，判断其电流是否在区间E中，否，则判定压滤器堵塞；是，则依据电子泵电流和压滤器寿命之间的对应关系曲线，输出压滤器的寿命信息，其中，E为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
3.根据权利要求2所述的电驱冷却润滑系统的自检方法，其特征在于：压滤器的寿命信息为滤芯的剩余使用天数，或者为剩余使用公里数。
4.根据权利要求2所述的电驱冷却润滑系统的自检方法，其特征在于：当输出压滤器的寿命信息后，判断驱动电机的温度是否在区间D中，否，则通过驱动电机的原地加热功能使驱动电机的温度加热至区间D中，是，则使电子泵以转速a运行，油冷器的冷却液泵以c转速运行e分钟后，判断驱动电机的温度是否在区间F中，否，则判定油冷器功能异常；是，则判定油冷器功能正常，其中，c为在试验过程中进行调试标定的标定量；F为根据电驱冷却润滑系统中各部件的能性进行设置的设置量。
5.根据权利要求1所述的电驱冷却润滑系统的自检方法，其特征在于：步骤1中，通过驱动电机中电机绕组的温度表征驱动电机处的油液温度；步骤2和步骤3中，驱动电机的温度均为其电机绕组的温度。
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