一种电动汽车水泵控制方法及系统
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，更具体地，本发明涉及一种电动汽车水泵控制方法及系统。
背景技术
冷却水泵控制是根据冷却循环水路中各部件的温度控制冷却水泵工作，通过改变控制信号的占空比调节水泵流量，使冷却部件温度维持在正常范围内。
传统汽车控制冷却水泵的方法过于单一，没有进行汽车运行状态的区分，降低了汽车运行的安全性和经济性。如在停车状态下，传统控制方法为按照汽车正常行驶的情况来控制冷却水泵或关闭冷却水泵，自然冷却；此外，传统的汽车控制冷却水泵的方法没有考虑外部温度对于汽车散热能力的影响。
发明内容
本发明提供一种电动汽车水泵控制方法，旨在解决上述问题。
本发明是这样实现的，一种电动汽车水泵控制方法，所述方法具体包括如下步骤：
整车处于ON/START/CHARGE模式时，基于循环水路冷却部件的最高温度值来确定对应水泵的控制信号占空比；
整车处于AfterRun模式时，基于进入AfterRun模式时刻的水泵控制信号占空比来确定AfterRun模式的工作时长及各工作时长下的水泵控制信号占空比，AfterRun模式为OFF模式或ACC模式。
进一步的，当水泵在高温环境下工作时，对水泵的控制信号占空比进行正向补偿，即增大驱动水泵的控制信号占空比，当水泵在低温环境下工作时，对水泵的控制信号占空比进行负向补偿，即减小水泵的控制信号占空比。
进一步的，基于控制信号占空比的水泵转速计算方法具体如下：
其中，vmax为水泵的最大转速，PWMt为当前时刻水泵的控制信号占空比，PWM1为水泵关闭时的控制信号占空比，PWM2为水泵全开时的控制信号占空比。
进一步的，水泵故障诊断方法具体如下：
故障反馈占空比信号＝10％，报低电压故障；
故障反馈占空比信号＝20％，报电流故障；
故障反馈占空比信号＝30％，报空转故障；
故障反馈占空比信号＝80％，报过压故障。
进一步的，水泵的启动条件具体如下：
条件1：整车处于ON/START/CHARGE模式且水泵使能置“1”；
或整车处于AfterRun模式。
条件2：低压电池电压满足水泵的正常工作电压；
条件3：水泵无故障。
进一步的，循环水路冷却部件的最高温度值大于或等于开启阈值温度时，水泵使能位置“1”；
循环水路部件最高温度小于关闭阈值温度，则循环水泵使能位置“0”。
进一步的，整车处于AfterRun模式时，AfterRun模式下各工作时长的水泵控制信号占空比的控制方法具体如下：
基于AfterRun开始时刻的水泵控制信号占空比确定水泵在AfterRun模式下的工作时间；
工作时间除以设定仿真步长时间，得到循环计算次数；
计算进入AfterRun时的控制信号占空比与水泵关闭时的控制信号占空比的差值；
该差值与循环计算次数的商，即为AfterRun模式下每个仿真步长时间应当减少的控制信号占空比；
从AfterRun开始时刻的水泵控制信号占空比开始，逐次减去该控制信号真空比，如此循环，直到控制信号占空比减小到水泵关闭时的控制信号占空比，水泵完全停止工作。
本发明是这样实现的，一种电动汽车水泵控制系统，所述系统包括：
设于后驱冷却循环水路上的后驱水泵1及后驱水泵2，后驱水泵1和后驱水泵2与VCU控制器的PWM控制信号引脚1连接，
设于前驱冷却循环水路上的前驱水泵3，前驱水泵2与VCU控制器的PWM控制信号引脚2连接；
VCU控制器基于上述电动汽车水泵控制方法来控制器后驱水泵1、后驱水泵2及前驱水泵3。
本发明提供的汽车水泵控制方法具有如下有益技术效果：
1)VCU控制器控制水泵1，水泵2两个水泵为后驱循环水路系统进行冷却散热，水泵3为前驱循环水路系统进行冷却散热，避免因某个冷却水泵故障而造成安全隐患；2)加了冷却循环水路各个重要部件温度传感器故障检测处理，避免传感器在发生故障时发生异常信号的传递，造成VCU控制器的异常处理；3)根据各个水泵控制器故障反馈的占空比信号来判断水泵的故障类型并进行合理控制，摈弃传统查表式的劣势；4)根据电源模式的不同，将水泵分为正常模式和AfterRun两种进行控制，大大提高了经济性和安全性；5)考虑到外部环境温度的影响。常温(20℃)下，可按照车辆零部件温度调节水泵控制占空比，从而调节冷却回路冷却液的流量。高温时(40℃以上)，零部件与环境温差小，散热更为困难。需要在零部件温度对应的占空比基础上加上一定的占空比，以增强散热能力。低温时(如-20℃以下)，需要在零部件温度对应的占空比基础上减去一定的占空比，应适当降低水泵转速，以避免过度冷却。大大提高了经济性和安全性；6)根据冷却水泵的占空比信号，设计了一套全新的转速计算模型，摈弃传统查表式的劣势，大大提高了VCU控制器的处理速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的电动汽车水泵控制方法流程图；
图2为本发明实施例提供的电动汽车水泵控制系统的结构示意图。
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。
图1为本发明实施例提供的电动汽车水泵控制方法流程图，结合图1对电动汽车水泵控制做出如下说明：
冷却水泵控制模块(PTMR)根据冷却循环水路中各部件的温度控制冷却水泵工作，通过改变控制信号的占空比调节水泵流量，使冷却部件温度维持在正常范围内，冷却部件包括：充电机、电机、电机逆变器和DCDC。
Q＝2πnrA
其中，r为水泵中心到水泵出水口距离(近似认为冷却液在冷却水泵中的运动为圆周运动)n为水泵转速；A为水泵出水口处出水管横截面积；Q为水泵流量，r和A为定值，车辆采用电动水泵，通过改变控制信号的占空比调节水泵转速，水泵流量也随之改变。
本发明采用的控制方法是：整车由VCU控制器控制水泵1、水泵2、水泵3。
其中，水泵1、水泵2为后驱电机(RMCUMtrA)、后驱电机逆变器(RMCUMtrInvA)、充电机、DCDC等后驱循环水路提供冷却水循环动力，二者共用一个PWM控制信号引脚。VCU发送给水泵1和水泵2的PWM控制信号一致，同时，二者都有各自相应的故障反馈PWM信号，如若二者之一出现故障，要求其中正常者可以工作。水泵1、水泵2共用一套相同的控制逻辑，相应控制参数相同。
水泵3为ISG电机(ISGMtrB)、ISG电机逆变器(ISGMtrInvB)、前驱电机(FMCUMtrC)、前驱电机逆变器(FMCUMtrInvC)等形成的前驱循环水路提供冷却水循环动力。水泵3与水泵1、水泵2控制逻辑类似，但使用另一组控制参数。
后驱冷却循环水路部件最高温度
后驱冷却循环水路有后驱电机(RMCUMtrA)、后驱电机逆变器(RMCUMtrInvA)、充电机、DCDC等部件。温度传感器信号无故障时，取来自IPTR的输入值，在温度传感器信息故障时，取默认值20℃，最大值即为后驱循环水路部件最高温度。
原始输入信号处理模块IPTR设于VCU控制器，与CAN硬线连接，接收后驱冷却循环水路中各冷却部件发送的温度值，将接收到的温度值进行格式转换后进行存储。
前驱冷却循环水路部件最高温度
前驱冷却循环水路有ISG电机(ISGMtrB)、ISG电机逆变器(ISGMtrInvB)、前驱电机(FMCUMtrC)、前驱电机逆变器(FMCUMtrInvC)等部件。温度传感器无故障时，取来自IPTR的输入值；在温度传感器信息故障时，取默认值20℃，最大值即为前驱循环水路部件最高温度。
冷却水泵1故障诊断
根据水泵1控制器故障反馈占空比信号，满足以下之一，故障位置“1”，否则，置“0”。
1)水泵1控制器故障反馈占空比信号＝10％，报低电压故障；
2)水泵1控制器故障反馈占空比信号＝20％，报电流故障；
3)水泵1控制器故障反馈占空比信号＝30％，报空转故障；
4)水泵1控制器故障反馈占空比信号＝80％，报过压故障。
冷却水泵2故障诊断
根据水泵2控制器故障反馈占空比信号，满足以下之一，故障位置“1”，否则，置“0”。
1)水泵2控制器故障反馈占空比信号＝10％，报低电压故障；
2)水泵2控制器故障反馈占空比信号＝20％，报电流故障；
3)水泵2控制器故障反馈占空比信号＝30％，报空转故障；
4)水泵2控制器故障反馈占空比信号＝80％，报过压故障。
后驱循环水泵使能
后驱循环水中的两个冷却水泵，水泵1、水泵2共用同一个使能信号。
若后驱循环水路部件最高温度大于等于后驱循环水泵开启阀值温度，则后驱循环水泵使能位置“1”；
若后驱循环水路部件最高温度小于等于后驱循环水泵关闭阀值温度，则后驱循环水泵使能位置“0”。
后驱循环水泵控制
后驱循环水泵工作必须满足的条件
同时满足条件1、条件2及条件3之后，根据后驱循环水路部件最高温度计算水泵控制占空比。
条件1：整车处于ON/START/CHARGE模式且水泵使能置“1”；
或整车处于AfterRun模式。
条件2：低压电池电压满足水泵的正常工作电压；
条件3：水泵无故障。
满足则后驱循环水泵控制“置1”，否则置“0”
正常模式(整车上电模式为ON/START/CHARGE)
整车上电模式为ON/START/CHARGE时，且后驱循环水泵控制“置1”时，根据后驱循环水路部件最高温度，查表得到后驱冷却水泵控制信号占空比1见表1
表1后驱循环水泵开启占空比与后驱循环水路部件最高温度的对应关系
AfterRun模式(整车上电模式由ON/START/CHARGR变为OFF/ACC)
AfterRun模式，期望达到的目的：①水泵能够再工作一段时间；②水泵转速逐渐降低至零；③控制信号占空比逐渐减小。
通过以下方法实现：
①根据进入AfterRun前一时刻的后驱循环水路部件最高温度查表，得到AfterRun开始时刻的水泵开启占空比；
②然后，以AfterRun开始时刻的后驱冷却水泵控制信号占空比1查表，确定AfterRun模式下水泵工作总时间，见表2；
③这个时间除以系统步长，得到本次循环计算次数，则进入AfterRun时的占空比与水泵停止工作时的占空比(10％)的差值与循环计算次数的商即为AfterRun时每个仿真步长时间应当减少的占空比；
④从AfterRun开始时刻的水泵开启占空比开始，逐次减去该占空比，如此循环，直到占空比减小到水泵关闭时的默认值10％，水泵完全停止工作。
AfterRun模式下的为后驱冷却水泵控制信号占空比2
表2后驱循环AfterRun水泵工作时间与进入AfterRun时的水泵开启占空比的对应关系
环境温度对冷却水泵的影响
水泵控制应该考虑到环境温度的影响。常温(20℃)下，可按照车辆零部件温度调节水泵控制占空比，从而调节冷却回路冷却液的流量。
高温时(40℃以上)，零部件与环境温差小，散热更为困难。需要在零部件温度对应的占空比基础上加上一定的占空比，以增强散热能力。
低温时(如-20℃以下)，需要在零部件温度对应的占空比基础上减去一定的占空比，应适当降低水泵转速，以避免过度冷却。
在前述计算出的后驱冷却水泵控制信号占空比1(或者2)的基础上，在基于外界温度确定的占空比值补偿值，输出最终的后驱冷却水泵请求目标PWM信号，水泵1、水泵2控制参数相同，但输出接口信号需要分别处理)。
表3环境温度对水泵控制占空比的补偿
水泵控制信号频率(硬件标准)
水泵1和水泵2控制信号频率相同，且开启和关闭时控制信号频率均为固定值200Hz)
水泵转速
水泵转速与后驱冷却水泵请求目标PWM信号对应关系如下：
控制信号的占空比≤水泵关闭占空比PWM1(10％)，n＝0RPM；
控制信号的占空比≥水泵全开占空比PWM2(90％)，转速为最大值vmax；
控制信号的占空比为10％-90％时，转速随占空比线性连续变化，水泵抓转速的计算公式具体如下：
其中，vmax为水泵的最大转速，PWMt为当前时刻水泵的控制信号占空比，PWM1为水泵关闭时的控制信号占空比，PWM2为水泵全开时的控制信号占空比。
前驱水泵(水泵3)故障诊断
根据水泵3控制器故障反馈占空比信号，确定水泵故障状态。具体如下：
1)水泵3控制器故障反馈占空比信号＝10％，报低电压故障；
2)水泵3控制器故障反馈占空比信号＝20％，报电流故障；
3)水泵3控制器故障反馈占空比信号＝30％，报空转故障；
4)水泵3控制器故障反馈占空比信号＝80％，报过压故障。
前驱循环水泵使能
若前驱循环水路部件最高温度大于等于前驱循环水泵开启阀值温度，则前驱循环水泵使能置“1”；
若前驱循环水路部件最高温度小于等于前驱循环水泵关闭阀值温度，则前驱循环水泵使能置“0”。
前驱循环水泵控制
前驱循环水泵工作必须满足的条件
条件1：整车处于ON/START/CHARGE模式且水泵使能置“1”；
或整车处于AfterRun模式。
条件2：低压电池电压满足水泵的正常工作电压；
条件3：水泵无故障。
满足条件1、条件2及条件3则水泵3前驱循环水泵3控制“置1”，否则置“0”。
正常模式(整车上电模式为ON/START/CHARGE)
整车上电模式为ON/START/CHARGE时，且水泵3前驱循环水泵3控制“置1”时，根据前驱循环水路部件最高温度，查表得到前驱冷却水泵3控制信号占空比1，见表4。
表1前驱循环水泵开启占空比与前驱循环水路部件最高温度的对应关系
AfterRun模式(整车上电模式由ON/START/CHARGR变为OFF/ACC)
此处与前述后驱循环水泵控制相同，不再赘述。仅列出AfterRun水泵工作时间与进入AfterRun时的水泵开启占空比的对应关系，见表5。
AfterRun模式下的结果为前驱冷却水泵3控制信号占空比2。
表2前驱循环AfterRun水泵工作时间与进入AfterRun时的水泵开启占空比的对应关系
环境温度对冷却水泵的影响
表6，与前述后驱循环水泵控制相同，在前述计算出的前驱冷却水泵3控制信号占空比1(或者2)的基础上，基于外界温度确定的占空比值的补偿值，输出最终的前驱冷却水泵3请求目标PWM信号。
表3环境温度对前驱水泵控制占空比的补偿
前驱循环水泵控制信号频率
水泵3开启和关闭时控制信号频率均为固定值(200Hz)。
水泵3转速
水泵转速与前驱冷却水泵3请求目标PWM信号对应关系如下：
控制信号的占空比≤水泵关闭占空比PWM1(10％)，n＝0RPM；
控制信号的占空比≥水泵全开占空比PWM2(90％)，转速为最大值vmax；
控制信号的占空比为10％-90％时，转速随占空比线性连续变化，水泵抓转速的计算公式具体如下：
其中，vmax为水泵的最大转速，PWMt为当前时刻水泵的控制信号占空比，PWM1为水泵关闭时的控制信号占空比，PWM2为水泵全开时的控制信号占空比。
缩写检索表
图2为本发明实施例提供的电动汽车水泵控制系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明是实施例相关的部分。
该系统包括：
设于后驱冷却循环水路上的后驱水泵1及后驱水泵2，后驱水泵1和后驱水泵2与VCU控制器的PWM控制信号引脚1连接，
设于前驱冷却循环水路上的前驱水泵3，前驱水泵2与VCU控制器的PWM控制信号引脚2连接；
VCU控制器基于上述电动汽车水泵控制方法来控制器后驱水泵1、后驱水泵2及前驱水泵3。
本发明提供的汽车水泵控制方法具有如下有益技术效果：
1)VCU控制器控制水泵1，水泵2两个水泵为后驱循环水路系统进行冷却散热，水泵3为前驱循环水路系统进行冷却散热，避免因某个冷却水泵故障而造成安全隐患；2)加了冷却循环水路各个重要部件温度传感器故障检测处理，避免传感器在发生故障时发生异常信号的传递，造成VCU控制器的异常处理；3)根据各个水泵控制器故障反馈的占空比信号来判断水泵的故障类型并进行合理控制，摈弃传统查表式的劣势；4)根据电源模式的不同，将水泵分为正常模式和AfterRun两种进行控制，大大提高了经济性和安全性；5)考虑到外部环境温度的影响。常温(20℃)下，可按照车辆零部件温度调节水泵控制占空比，从而调节冷却回路冷却液的流量。高温时(40℃以上)，零部件与环境温差小，散热更为困难。需要在零部件温度对应的占空比基础上加上一定的占空比，以增强散热能力。低温时(如-20℃以下)，需要在零部件温度对应的占空比基础上减去一定的占空比，应适当降低水泵转速，以避免过度冷却。大大提高了经济性和安全性；6)根据冷却水泵的占空比信号，设计了一套全新的转速计算模型，摈弃传统查表式的劣势，大大提高了VCU控制器的处理速度。
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。
