新能源汽车电子水泵、控制系统及方法技术方案

新能源汽车电子水泵、控制系统及方法。有密封可拆的上、中、下壳体。上、中壳体内有陶瓷转子中心轴,上端有固定的罩盖和上轴座,下端固定于中壳体,外周装旋转的陶瓷轴套,它与叶轮体、叶轮盖制作为一体。转子为一体的铁氧体磁铁和钢板,固定于叶轮体下平面。中下壳体内为定子和控制件。有MOS管组成的电机驱动器、单片机、故障检测、与汽车水泵控制器连接的通信模块等。且提供了启动、故障中断服务和正弦波控制方法。不仅解决了有刷电机能耗高、效率低,且结构防水性好,小巧轻便,维护方便。有罩盖水噪声小。正弦波驱动,运行无转矩脉动、噪声低,且控制方法简单准确。不仅可实时监控排除温度、电压、电流、干转、堵转等故障,且实现了水泵即使在较高温度下仍然可以运行。

【技术实现步骤摘要】
(一)
：本专利技术涉及一种汽车发动机电子水泵,用于汽车发动机冷却。属发动机冷却类(F01P)、非变容式泵类(F04D)。(二)
技术介绍
随着汽车工业的飞速发展，汽车已经走进了千家万户，人们对汽车的需求量也日益增大，导致汽车厂商不断提升汽车的零部件性能，以期自身产品更能满足客户要求，其中对实现给汽车发热部件降温的电子水泵的改良就显得尤为重要了。传统汽车发动机电子水泵的电动机是电刷式换向直流电动机,电机定子是永磁体，转子是通电绕组，绕组通以电流时，产生磁场，与定子永磁体的磁场产生反作用力，使转子转动。但电机转子绕组在运转时需通过电刷不断换向，才能连续运转。因电刷不停与换向片摩擦，产生大量碳粉，导致电机经常维护，降低了工作效率。且因电刷接触电阻产生相应损耗，导致电子水泵发热大、能耗高、效率低、噪音大、寿命短、不便于调速，难以适用新能源汽车的需求。随着控制技术的发展及社会对节能要求的提高，无刷直流电动机作为一种新型、高效率的电动机得到了广泛的应用。现有公开的电子水泵专利中,提供了不同结构的无刷直流电动机的电子水泵,其实现的目的和效果各不相同。中国技术专利公开的<一种温控电子水泵>(ZL201520091946.3),水叶轮也是在上方,但因无刷电动机转子布置在定子内圈,存在上方泵水室水下漏到定子腔的隐患。现有公开的无刷电动机电子水泵控制系统有如下不足:1)无刷直流电动机输入电源电流波形为方波，虽然控制简单，容易实现，但存在水泵产生的转矩脉动、噪声大等问题，在一些对噪声有要求的应用领域,也存在着局限性。2)缺乏对水泵工作状态和堵转报警等全面实时监控，而电子水泵的控制系统一旦发生故障，将会给汽车带来严重危害。(三)
技术实现思路
：本专利技术提供的新能源汽车电子水泵、控制系统及方法,目的之一是解决上述传统有刷电机电子水泵存在的发热大，不可调速，不便于维护，能耗高，噪声大，效率低，寿命短。目的之二解决现有无刷电机电子水泵结构存在漏水隠患等安全问题。目的之三是解决现有无刷电机电子水泵存在转矩脉动、噪声大、没有故障全面监控、报警等设施,给汽车带来安全隐患。目的之四是实现水泵即使在较高温度下仍然可以运行。技术方案如下:新能源汽车电子水泵；包括壳体、水叶轮、转子、定子及控制部分；其特征是：1)壳体为从上至下的上壳体1、中壳体4与下壳体12；每个壳体周向均布多 个向外突出的孔座,每孔用一根孔座自攻螺钉4.3将三壳体连接固紧；上、中壳体或中、下壳体间连接面处分别装有橡胶上、下密封圈4.1、4.2。2)上、中壳体间为水叶轮整件和转子,其内:上壳体顶端为入水口1.1,在水叶轮叶片出水口处上外壳开有切向出水口1.2；入水口下方设有不动的陶瓷转子中心轴1.3:转子中心轴上端套有一个用于水流导向的罩盖1.4,罩盖通过相连的罩盖筋1.5连接固定于上壳体；罩盖内设卡在转子中心轴外的陶瓷作的上轴座1B；转子中心轴下端插入中壳体上的陶瓷作的中心轴座4B内。转子中心轴与叶轮体2.2径向间套装并随叶轮体转动的陶瓷轴套2.3,叶轮盖盖在叶轮体上；叶轮体、陶瓷轴套和叶轮盖组成制作为一体的水叶轮整件2；叶轮盖上部圆柱环和叶轮体中心间形成叶轮环状进水口2w。转子3为一块两对极的环形铁氧体磁铁3.2和一块形成磁场回路的圆环钢板3.1粘接在一体的磁铁整件,并通过中心处的转子自攻螺钉3.3固定于水叶轮整件底面。3)中、下壳体间为定子和控制系统,其内设有:周向均布六个缠绕漆包线的电感线圈5.1所形成的绕线座5.3,每个电感线圈中心插入一块定子铁芯5.2,六个绕线座竖向均固定安装在下面的链接板7上，六个绕线座与链接板间设置有环形硅钢片6；六个电感线圈为两两串联形成的三相通电绕组5。链接板一侧固定并列五个竖向插针8，插入下机壳外的插针盒8.1内；链接板下面顺次设有印刷电路板9、散热铝块10、控制板11,并用控制竖向自攻螺钉4.4自下而上的将控制板、散热铝块、印刷电路板、链接板连接并固定在中壳体上；下壳体的底部设有一个防水透气塞12B。上述新能源汽车电子水泵的控制系统,其特征是： 主回路:包括顺次电连接的电源输入13、供电系统14、电机驱动器15、直流无刷电机16的定子绕组5；供电系统采用滤波电路,电机驱动器采用6个N沟道功率MOS管Q1-Q6组成的全桥逆变电路15。控制回路:包括1)设单片机18；2)连接汽车水泵控制器和单片机的通信模块20；3)输出端接单片机的温度、电流、电压、堵转和干转的故障检测电路17:①温度检测电路17.1:由温度传感器和温度A/D转换电路17.1C组成,最后接单片机输入接口18.1；温度传感器由贴在控制板上的NTC热敏电阻17.1A和温度传感器电路17.1B组成；②电流检测电路17.2:设压差采样电路17.2A和压差A/D转换电路17.2B最后接单片机输入接口18.2,压差为电机驱动器通电母线首端电阻Rs两端产生的压差；③电压检测电路17.3:设电机驱动器通电母线首端装的电压采集电路17.3A和电压A/D转换电路17.3B,最后接单片机输入接口18.3；④干转和堵转检测电路17.4:由顺次连接的定子线圈首端的反电动势采集电路17.4A、转速检测单元17.4B、电流-转速比较器17.4C组成；最后接单片机输入接口18.4；4)单片机执行电路为预驱动器19,预驱 动器输出端接MOS管Q1-Q6的栅极,全桥逆变电路桥臂端点a、b、c接定子线圈首端A、B、C。上述新能源汽车电子水泵控制系统的控制方法,其特征是：1)启动无刷直流电动机时,有如下步骤:①用两步定位法将转子定位到预设的初始位；②对定子三相绕组施以某一宽度的脉冲电压U；③根据检测到的转子位置信息确定产生最大平均转矩相序；④施以加速脉冲，转子加速；依次进行检测-加速-检测，逐步建立反电动势。2)单片机设有如下故障处理中断服务方法:见具体实施方式结合附图说明。3)单片机对无刷直流电动机采用如下正弦波控制方法:见具体实施方式结合附图说明。本专利技术有益效果：1)采用无刷电机驱动水叶轮转动，最终获得泵水的目的。避免了电刷式换向电动机能耗高、噪音大、寿命短等问题。2)本无刷电机电子水泵总体布置采用转子与水叶轮均在上方泵水室内,定子在下方的定子腔的结构有如下效果:①转子直接用自攻螺钉国定于水叶轮整件底面,与其它无刷电机与水叶轮传动连接的结构比,佈置最紧凑。且由于转子采用铁氧体，水对转子磁性没有影响。②水叶轮在上中壳体内，通电绕组在中下壳体内,且上、中、下壳体间分别有上、下密封圈,因此,总体结构防水泄漏性好。具有结构科学、小巧轻便。3)设罩盖1.4,优化了水从入水口到排水口的行走路径，提高了水泵的工作效率，增加了水泵的扬程,避免了传统水泵水进入入水口后四处流动，减小啸叫噪音。4)在旋转的水叶轮整件与固定的转子中心轴间设旋转的陶瓷轴套2.3,以及固定的陶瓷的上轴座1B、陶瓷的中心轴座4B等,可防止水泵工作时水叶轮整件径向、轴向串动，减小彼此之间的摩擦力。5)结构便于操作维护:①上、中、下壳体拆装方便。②转子和水叶轮整件间连接用自攻螺钉3.3拆装方便。③定子腔内用控制竖向自攻螺钉13连接固定控制板11等,拆装方便。6)见图3,图4,控制系统实现了对水泵工作状态的实时监控。当单片机检测到电本文档来自技高网...

【技术保护点】
新能源汽车电子水泵；包括壳体、水叶轮、转子、定子及控制部分；其特征是：1)壳体为从上至下的上壳体(1)、中壳体(4)与下壳体(12)；每个壳体周向均布多个向外突出的孔座,每孔用一根孔座自攻螺钉(4.3)将三壳体连接固紧；上、中壳体或中、下壳体间连接面处分别装有橡胶上、下密封圈(4.1、4.2)；2)上、中壳体间为水叶轮整件和转子,包括:上壳体顶端为入水口(1.1),在水叶轮叶片出水处上壳体切向出水口(1.2)；入水口下方设有不动的陶瓷转子中心轴(1.3):转子中心轴上端套有一个用于水流导向的罩盖(1.4),罩盖通过相连的罩盖筋连接固定于上壳体；罩盖内设卡在转子中心轴外的陶瓷作的上轴座(1B)；转子中心轴下端插入中壳体上的陶瓷作的中心轴座(4B)内；转子中心轴与叶轮体(2.2)径向间套装并随叶轮体转动的陶瓷轴套(2.3),叶轮盖盖在叶轮体上；叶轮体、陶瓷轴套和叶轮盖组成制作为一体的水叶轮整件(2)；叶轮盖上部圆柱环和叶轮体中心间形成叶轮环状进水口(2w)；转子(3)为一块两对极的环形铁氧体磁铁(3.1)和一块形成磁场回路的圆环钢板(3.2)粘接在一体的磁铁整件,并通过中心处的转子自攻螺钉(3.3)固定于水叶轮整件底面；3)中、下壳体间为定子和控制系统,其内设有:周向均布六个缠绕漆包线的电感线圈(5.1)所形成的绕线座(5.3),每个电感线圈中心插入一块定子铁芯(5.2),六个绕线座竖向均固定安装在下面的链接板(7)上，六个绕线座与链接板间设置有环形硅钢片(6)；六个电感线圈为两两串联形成的三相通电绕组(5)；链接板一侧固定并列五个竖向插针(8)，插入下机壳外的插针盒(8.1)内；链接板下面顺次设有印刷电路板(9)、散热铝块(10)、控制板(11),并用控制竖向自攻螺钉(4.4)自下而上的将控制板、散热铝块、印刷电路板、链接板连接并固定在中壳体上；下壳体的底部设有一个防水透气塞(12B)。...

【技术特征摘要】
1.新能源汽车电子水泵；包括壳体、水叶轮、转子、定子及控制部分；其特征是：1)壳体为从上至下的上壳体(1)、中壳体(4)与下壳体(12)；每个壳体周向均布多个向外突出的孔座,每孔用一根孔座自攻螺钉(4.3)将三壳体连接固紧；上、中壳体或中、下壳体间连接面处分别装有橡胶上、下密封圈(4.1、4.2)；2)上、中壳体间为水叶轮整件和转子,包括:上壳体顶端为入水口(1.1),在水叶轮叶片出水处上壳体切向出水口(1.2)；入水口下方设有不动的陶瓷转子中心轴(1.3):转子中心轴上端套有一个用于水流导向的罩盖(1.4),罩盖通过相连的罩盖筋连接固定于上壳体；罩盖内设卡在转子中心轴外的陶瓷作的上轴座(1B)；转子中心轴下端插入中壳体上的陶瓷作的中心轴座(4B)内；转子中心轴与叶轮体(2.2)径向间套装并随叶轮体转动的陶瓷轴套(2.3),叶轮盖盖在叶轮体上；叶轮体、陶瓷轴套和叶轮盖组成制作为一体的水叶轮整件(2)；叶轮盖上部圆柱环和叶轮体中心间形成叶轮环状进水口(2w)；转子(3)为一块两对极的环形铁氧体磁铁(3.1)和一块形成磁场回路的圆环钢板(3.2)粘接在一体的磁铁整件,并通过中心处的转子自攻螺钉(3.3)固定于水叶轮整件底面；3)中、下壳体间为定子和控制系统,其内设有:周向均布六个缠绕漆包线的电感线圈(5.1)所形成的绕线座(5.3),每个电感线圈中心插入一块定子铁芯(5.2),六个绕线座竖向均固定安装在下面的链接板(7)上，六个绕线座与链接板间设置有环形硅钢片(6)；六个电感线圈为两两串联形成的三相通电绕组(5)；链接板一侧固定并列五个竖向插针(8)，插入下机壳外的插针盒(8.1)内；链接板下面顺次设有印刷电路板(9)、散热铝块(10)、控制板(11),并用控制竖向自攻螺钉(4.4)自下而上的将控制板、散热铝块、印刷电路板、链接板连接并固定在中壳体上；下壳体的底部设有一个防水透气塞(12B)。2.按权利要求1所述新能源汽车电子水泵的控制系统,其特征是：主回路:包括顺次电连接的电源输入(13)、供电系统(14)、电机驱动器(15)、直流无刷电机(16)的定子绕组(5)；供电系统采用滤波电路,电机驱动器采用6个N沟道功率MOS管Q1-Q6组成的全桥逆变电路；控制回路:包括1)设单片机(18)；2)连接汽车水泵控制器和单片机的通信模块(20)；3)输出端接单片机的温度、电流、电压、堵转和干转的故障检测电路(17):①温度检测电路:由温度传感器和温度A/D转换电路组成,最后接单片机输入接口(18.1)；温度传感器由贴在控制板上的NTC热敏电阻和温度传感器电路组成；②
\t电流检测电路:设压差采样电路和压差A/D转换电路最后接单片机输入接口(18.2),压差为电机驱动器通电母线首端电阻Rs两端产生的压差；③电压检测电路:设电机驱动器通电母线首端装的电压采集电路和电压A/D转换电路,最后接单片机输入接口(18.3)；④干转和堵转检测电路:由顺次连接的定子线圈首端的反电动势采集电路、转速检测单元、电流-转速比较器组成；最后接单片机输入接口(18.4)；4)单片机执行电路为预驱动器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓峰，
申请(专利权)人：四川五洲仁信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51