新能源汽车电控水泵控制系统研究

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关键词：新能源汽车；电控水泵；控制系统

1新能源汽车电控水泵控制系统设计的作用

1.1更加高效的应用能源

在新能源汽车发展的这一过程中需要注意的是，石油资源消耗的增加将导致污染物排放的增加，进而引起了严重的环境问题。因此，节约能源和减少排放已成为人类社会可持续发展的必然趋势。新能源产品的开发可以达到节能减排的目的。由于可再生和可重复使用新能源功能以及使用新的自动电源系统可以达到节能减排的目的，因此，许多主要的技术国家都在大力开发新能源汽车，这也将对人类有帮助，进而促使人们有效利用珍贵的自然资源。

1.2提升发动机运行效率

通常来说，如果发动机的转速高则冷却强度高，如果发动机转速低则冷却强度低，在高负载下需要高强度的冷却时，由于高负载会使得发动机转速不高，这会导致水泵和风扇的工作效率低，使低冷却发动机性能受到影响。此外，考虑到传统汽车中使用的恒温器通常由石蜡制成，在这一前提下，进行新能源汽车电控水泵控制系统设计，就可以提升新能源汽车发动机的运行效率。综上所述，电控水泵与传统机械水泵相比，具有更加广阔的应用前景。

2新能源汽车电控水泵控制系统设计原则

2.1提升电控水泵控制系统可靠性

常规发动机冷却系统的风扇和水泵由曲轴驱动，其生产主要由电动机驱动器控制。在该过程中，发动机转速高且冷却密度高，而如果发动机转速低，则冷却密度低，这样的工作效率并不理想。因此，当BLDC电控水泵控制系统采用电子控制技术时，它不仅独立于发动机工作，减少了机械损耗，而且还确保了发动机处于最佳运行状态，从而减少了燃油消耗并减少了碳排放。由于在无刷直流电动机中产生磁场的转子组由稀土永磁材料制成，因此，该材料可以以较小的尺寸和较低的磁损耗接收较高的磁能。这不仅减少了发动机的空间需求，而且减轻了重量并提高了设备的运行效率。无刷直流电动机使用电子设备进行缓解而不是机械切换，并且不依靠电刷和反射镜，因此，有效减少换向过程中的抖动和噪声，并使这一设备可以在更复杂的环境中使用。然而，传统的无刷直流电动机的转子位置主要是由位置传感器收集到的转子信号获得的，这会让其总体的开发应用前景有限。尽管无刷无传感器电动机的结构相对简单，但它没有用于检测转子位置的位置传感器，因此，很容易发生启动错误。因此，技术人员需要结合PID控制理论，才能够让无传感器直流电动机驱动的电控水泵控制系统更加高效地运行。

2.2采用智能化、自动化技术

鉴于汽车水泵是汽车冷却系统的主要组件，因此，它也是汽车冷却系统的动力来源。水泵的功能是使冷却液在冷却系统中正常循环，并减少由于汽车发动机和电池的长期运行而引起的温度升高。如果发动机工作温度过高，则接触部件之间的温度也会升高，这将导致部件之间的机械强度降低和变形，并进一步增加适当的间隙甚至断裂，这将导致发动机在运行过程中发生故障。相反，在纯电动汽车中，形成水泵更为重要。纯电动汽车的电池温度很高，需要良好的冷却系统进行冷却，因此，水泵在新能源汽车中的作用非常重要。但是，在此过程中，应注意，随着新能源汽车的发展以及对汽车安全性的日益关注，对水泵的性能和可靠性提出了更高的要求。随着信息技术和经济水平的飞速发展，电子控制技术发生了质的变化，机械水泵不再满足新能源汽车的要求。相反，电控水泵不仅可以提高水泵的运行效率，而且还可以提高其运行时间的可靠性。技术稳定性还将有助于降低驾驶成本。同时，未来的水泵控制站将具有智能、自动化、强大的可扩展性、灵活性和高可靠性等技术优势。

2.3注重吸取成功经验

与其他国家相比，我国对汽车电控水泵及其控制系统的设计研究目前还比较少，在技术水平上也相对落后，目前较为常见的研究方向也较窄。但是，在这一过程中，也有许多突出的技术成果，如大连理工大学的李其堂和许继涛开发了一种智能发动机冷却控制系统，该系统基于PID控制，同时，可以调节风扇和水泵的发动机转速，实时监控温度变化计时并在发生故障时触发警报，这有助于提高新能源汽车电控水泵控制系统设计的效率和准确性。

2.4采取电机保护控制策略

考虑到新能源汽车在操作过程中往往会面临各种紧急情况，因此，电控水泵使用电机驱动器且不同的引擎中具有各种类型的保护装置，如保险丝、热保护继电器和保护电路。在这一阶段，最常用的电动机保护装置是热继电器，其具有结构简单、价格低廉、使用简单等优越性，但是，容易受到外部环境的影响，设备本身的保护功能受到工作原理的限制，因此，无法解决电机反复故障的问题。通过建模方法对本文研究的用于新能源汽车电子控制的新型水泵进行了仿真，将过电流、过电压、低电压、怠速和温度模板的生成代码组合到滑块中，以确保其正常运行。

3新能源汽车电控水泵控制系统设计要点

3.1过压、欠压保护设计

通常来说，欠压是在电气设备正常运行期间电压下降的现象，如负载端子电压由于线路接触不良而下降。在电控水泵的实际使用中，由于设备会受到外部环境影响，电源电压有时会在某些时候升高或降低，这会使电动机电压过大，电动机磁路饱和且温度升高或电压升高。因此，过压和欠压保护至关重要。考虑到较高的电源电压会导致磁饱和与开路电流过大，如果不及时纠正，水泵和汽车都会受到严重损害。针对这一情况，过压、欠压保护策略是极为重要的，其原理是设置电流极限并每100ms实时捕获一次电流值，以确定其是否超过极限。此外，如果电压太大，则PID计算会减小输出PWM，并且可以通过设置两组运算放大器以在硬件级别进行保护，从而起到良好的过压、欠压保护效果。

3.2空转保护设计

使水泵空转意味着没有负载并且正在进行无效工作。因此，控制策略中的性能参数将会成为评估泵电动机性能的关键指标，并且校准的重要性在于更改这些参数的生产系统。这说明，技术人员通过更改软件的部分控制参数，可以将其应用于不同工作环境中的电控水泵。因此，电动机驱动参数的标定对于电动机的研究与开发非常重要。一般而言，狭窄的间隙则很容易咬住，而汽车的其他部分也会引起温度急剧上升并导致故障。针对这一情况，空载保护基于以下原理，即泵的速度相对较高时空转电流相对较低，此时就可以起到良好的空转保护效果。

3.3过热保护设计

在控制器运行期间，电流本身的热效应很容易导致控制器发热并出现显著温度上升，当达到某个温度时控制器会出现不良散热或过热现象。因此，过热保护非常重要。考虑到新能源汽车电控水泵的控制系统主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分通常由传感器，控制器和执行器组成，而软件部分则由控制策略和关键参数组成。每个传感器在运行期间为泵电动机的每个运行状态发出主要参数信号，然后，电子控制单元发送信息，如当前电压、电流、速度和其他信号，电子控制单元通过水泵电动机分析当前状态，控制策略的程序部分并发送适当的命令，端口接收控制台发送的控制命令并执行相应的工作。

3.4调整优化电机控制参数

如果汽车电子控制技术的发展还不成熟，则每个电子控制系统的结构和功能都不会很复杂，且需要校正的参数较少，校正的工作条件也相对简单。因此，校准技术的发展对于汽车电子控制技术的发展非常重要。通常来说，电动机运行的控制参数主要包括速度、电压、电流等电动机、驱动器的关键参数。这意味着，技术人员可以在引擎运行时监视关键变量的更改，针对每个驱动参数解决不同的电动机故障，并实时更改控制参数使电动机输出适应自身条件。

4结语

本文主要讨论了新型电动水泵控制系统的设计。考虑到本文的深入研究和研究条件，本文仅完成了用于控制电控水泵的新电源系统的主要设计策略和要点。关于这项工作的研究仍然需要进一步的深化，希望以后能够在这一领域有更多的研究进展。

参考文献：

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作者：苏超杰 单位：河南工业贸易职业学院